一、简介

  抗生素，又称为抗菌素，是指由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质。临床常用的抗生素有微生物培养液中的提取物以及用化学方法合成或半合成的化合物。

  抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用，主要是针对“细菌有而人（或其他动植物）没有”的机制进行杀伤，包含四大作用机理，即：抑制细菌细胞壁合成，增强细菌细胞膜通透性，干扰细菌蛋白质合成以及抑制细菌核酸复制转录。

  抗生素具有重要作用，尤其在微生物培养、细胞培养和工业发酵中应用广泛。

二、抗生素在培养基中的作用

  1. 抑制杂菌生长

  在微生物培养过程中，特别是在进行纯培养时，需要防止杂菌污染。抗生素能够特异性地抑制或杀死除目标微生物以外的其他细菌、真菌等杂菌，为目标微生物创造一个相对纯净的生长环境，保证实验结果的准确性和可靠性。例如，在培养酵母菌时，加入青霉素可以抑制培养基中可能存在的细菌污染，因为青霉素主要作用于细菌细胞壁，而酵母菌等真菌没有细胞壁，所以不受影响。

  2. 筛选特定微生物

  利用抗生素的抗性基因来筛选含有特定基因的微生物。在基因工程和分子生物学实验中，常将抗生素抗性基因作为标记基因导入目标微生物。只有成功导入并表达了抗性基因的微生物才能在含有相应抗生素的培养基中生长，而未导入抗性基因的微生物则被抑制或杀死。例如，将含有氨苄西林抗性基因的质粒导入大肠杆菌后，在含有氨苄西林的培养基上，只有成功转化的大肠杆菌才能生长形成菌落，这样就可以方便地筛选出含有目的基因的工程菌。

  3. 维持细胞特性

  在细胞培养中，尤其是动物细胞培养，为了防止细菌、真菌等微生物污染，会在培养基中添加适量抗生素。动物细胞对微生物污染非常敏感，微生物的生长会消耗培养基中的营养物质，产生毒素，导致细胞生长不良甚至死亡。添加抗生素可以有效抑制微生物的生长，维持细胞培养环境的稳定，保证细胞的正常生长和代谢，使细胞能够保持其原有的生物学特性和功能。

  4. 研究微生物耐药性

  通过在培养基中添加不同种类和浓度的抗生素，可以研究微生物对各种抗生素的敏感性和耐药性发展规律。将微生物接种到含有不同抗生素的培养基上，观察其生长情况，从而判断微生物对该抗生素的耐药程度。这对于了解微生物耐药机制、指导临床合理用药以及开发新的抗生素具有重要意义。

三、抗生素类抑菌剂的作用机制

  1. 抑制细菌细胞壁合成

  细菌的细胞壁起着维持细胞形态和保护细胞的重要作用。青霉素类、头孢菌素类抗生素是此类作用机制的代表。

  青霉素类抗生素的β-内酰胺环与细菌细胞壁合成过程中的转肽酶结合，阻止细胞壁肽聚糖链的交联，使细胞壁出现缺损，由于细胞内是高渗透压状态，细胞会吸水膨胀直至破裂。

  头孢菌素类抗生素同样作用于细胞壁合成的关键酶，通过与不同的青霉素结合蛋白结合，抑制细胞壁的合成，达到杀菌抑菌的目的。其对β-内酰胺酶更稳定，抗菌谱更广。

  2. 改变细菌细胞膜通透性

  多黏菌素类抗生素是通过改变细菌细胞膜通透性发挥作用的典型代表。它具有亲脂性和亲水性基团，能与细菌细胞膜的磷脂相结合，增加细胞膜的通透性，使细胞内的重要物质如氨基酸、核苷酸等外泄，干扰细菌的正常代谢和生理功能，从而抑制细菌生长。

  两性霉素B主要用于抗真菌，它能与真菌细胞膜上的麦角固醇结合，形成孔道，导致细胞内物质泄漏，破坏真菌细胞的正常生理功能，达到抑菌或杀菌的效果。在细菌中，虽然细胞膜成分与真菌有所不同，但某些细菌也可能对两性霉素B有一定敏感性，其作用机制类似，即破坏细胞膜的完整性，使细胞内环境失衡，抑制细菌生长。

  3. 干扰细菌蛋白质合成

  许多抗生素通过作用于细菌的核糖体来干扰蛋白质合成，进而抑制细菌生长。

  氨基糖苷类抗生素如庆大霉素、链霉素等，主要作用于细菌核糖体30S亚基，结合到特定部位后，干扰mRNA在核糖体上的正确定位，阻止肽链的延长和蛋白质合成。同时，还可能引起mRNA密码子的错读，导致合成错误的蛋白质，这些异常蛋白质无法行使正常功能，从而抑制细菌生长。

  四环素类抗生素进入细菌细胞后，与核糖体30S亚基结合，阻止氨酰-tRNA进入A位，阻碍肽链的延长和细菌蛋白质合成。

  大环内酯类抗生素如红霉素，它结合到细菌核糖体50S亚基上，阻断转肽作用和mRNA位移，抑制细菌蛋白质合成。

  4. 抑制细菌核酸复制转录

  喹诺酮类抗生素是一类重要的抑制细菌核酸复制转录的药物。它们作用于细菌的拓扑异构酶，主要是拓扑异构酶Ⅱ（DNA旋转酶）。DNA旋转酶是一种使DNA链断裂和再连接的酶，在DNA复制过程中，它负责引入负超螺旋，使DNA双链解开，便于复制叉的移动和DNA合成。喹诺酮类药物与DNA旋转酶结合，形成药物-酶-DNA复合物，阻碍DNA合成，导致细菌死亡。

  利福平则特异性地抑制细菌RNA聚合酶，与RNA聚合酶的β亚基结合，阻止RNA链的起始，从而抑制细菌的转录过程，使细菌无法合成蛋白质，最终达到抑菌的目的。

四、抗生素在培养基中使用时需要注意的问题

  1. 抗生素种类的选择

  要依据培养的微生物种类以及可能存在的污染菌类型来挑选合适的抗生素。比如，培养革兰氏阳性菌，可选择青霉素、红霉素等；若担心有革兰氏阴性菌污染，可选用庆大霉素、卡那霉素等。对于真菌培养，为防止细菌污染，常使用抑制细菌的抗生素如链霉素等。此外，在基因工程相关培养中，还需根据载体上携带的抗性基因来选择对应的抗生素，如载体含氨苄青霉素抗性基因，就选择氨苄青霉素进行筛选。

  2. 使用浓度的确定

  不同微生物对不同抗生素的敏感度存在差异，所以需通过预实验来确定最佳使用浓度。浓度过低无法有效抑制杂菌生长，过高则可能对目标微生物产生毒性，影响其生长繁殖。例如，在大肠杆菌的培养中，氨苄青霉素的常用浓度一般为50 μg/mL-100 μg/mL，而对于某些对氨苄青霉素敏感度较高的菌株，可能需要降低浓度至25 μg/mL左右；对于一些耐药菌株，则可能需要适当提高浓度。

  3. 添加方式和时间

  抗生素通常采用过滤除菌的方式添加到已灭菌的培养基中，避免高温灭菌过程导致抗生素失活。添加时间也很关键，一般在培养基冷却至50℃左右时加入抗生素，轻轻摇匀，使其均匀分布在培养基中。若添加过早，培养基温度过高会使抗生素失效；添加过晚，可能导致培养基局部抗生素浓度不均匀，影响抑菌效果。在连续培养或长期培养过程中，还需根据抗生素的半衰期和微生物的生长情况，适时补充抗生素，以维持有效的抑菌浓度。

  4. 抗生素的稳定性和保存

  不同抗生素的稳定性不同，应按照其说明书要求的条件保存。例如，青霉素类抗生素通常需要在-20℃冷冻保存，且避免反复冻融，否则会降低其活性；四环素类抗生素在光照下易分解，需避光保存。此外，配置好的抗生素溶液应尽快使用，不宜长时间存放，以免因降解或污染而影响其在培养基中的作用效果。

  5. 对实验结果的影响

  使用抗生素可能会对微生物的某些生理特性产生影响，进而干扰实验结果。比如，某些抗生素可能会诱导微生物产生应激反应，影响其基因表达和代谢途径。因此，在进行与微生物生理、代谢等相关的研究时，需要谨慎评估抗生素的使用是否会对实验结果造成干扰。必要时，可设置不添加抗生素的对照组，以准确分析实验数据。同时，长期使用抗生素还可能导致微生物产生耐药性，这不仅会影响当前实验的抑菌效果，还可能对后续相关研究和应用带来潜在风险。所以，应尽量避免不必要的抗生素使用，并定期对微生物进行耐药性检测。

五、产品展示

  我公司有许多含抗生素的培养基，客户可根据实际情况和用途进行选用。

  表1 产品信息（部分）

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