抗生素屆的前浪:氯黴素和四環素,專挑核糖體下毒手
2023-04-01 04:17:05 1
氯黴素和四環素作為抗生素的前體,都瞄準了「光刻機」:核糖體,用來合成細菌中的蛋白質。
細菌雖然小,但也是一種生命。
儘管細菌很小,但它們至少是一個完整的細胞和獨立的生命體。在這個生命體中,有新陳代謝、再生和衰老,以及各種生化活動。各種蛋白質也需要發揮不同的作用。跑步前後生活都在繼續。
這些蛋白質來自哪裡?細胞自行合成。細菌也是如此,它們需要自己合成。
蛋白質合成的機制是核糖體。核糖體想要合成蛋白質。首先,它需要一本手冊來告訴它如何合成蛋白質以及合成哪種蛋白質。這本手冊是信使核糖核酸。
核糖核酸的名字很有詩意,人們所做的確實是信使工作:細菌脫氧核糖核酸將自身的某個片段轉錄成信使核糖核酸,因此信使核糖核酸攜帶了脫氧核糖核酸的信息。信使核糖核酸本身就是字母的內容,它在細胞周圍遊動,直到到達核糖體,並向核糖體發送遺傳信息。
核糖體看到了合成蛋白質的工作即將到來。哈,我們開始吧!
結果,核糖體扭動脂肪體,將自己附著在線性信使核糖核酸上,一個接一個地閱讀信使核糖核酸,一個接一個地閱讀,併合成組裝蛋白質所需的片段。閱讀「說明」——合成蛋白質的過程稱為翻譯。
核糖體如何翻譯蛋白質?
核糖體的結構非常複雜,其複雜性可以與工業生產的冠形光刻機相比。簡而言之,核糖體的組成包括核糖體蛋白和核糖體核糖核酸。核糖體蛋白和核糖體核糖核酸被排列成兩個大小不同的核糖體亞單位,如兩個相對獨立的麵團,分別被稱為核糖體大小亞單位。
原核細胞的大亞基稱為50S亞基,小亞基稱為30S亞基,共可分為70S型。這裡的s是指沉降係數。S值越大,子單元越大。
核糖體存在於人體細胞中,除了一些「有色」細胞,如紅細胞。然而,真核細胞的核糖體不同於原核細胞。其小亞基單元為40S,大亞基單元為60S,共可分為80S型。
公平地說,核糖體的工作並不容易,翻譯過程非常細緻,需要大小亞單位的協調。在氨醯-tRNA合成酶的催化下,核糖體中的轉運核糖核酸(tRNA)通過自身的反密碼子識別核糖核酸上的密碼子,並在核糖體合成中將對應於該密碼子的胺基酸轉運至多肽鏈。TRNA逐段讀取信使核糖核酸的信息,然後逐段延伸肽鏈。肽鏈合成後,被組裝成蛋白質。
先生,在說了這麼多話之後,你發現了嗎,核糖核酸轉移是整個翻譯過程中真正工作和貢獻的關鍵?核糖體作為一個「團隊」,正在做翻譯工作。當人們談論核糖體時,每個人都知道核糖體是用來合成蛋白質的細胞器。當提到核糖核酸轉移時,許多人變得不那麼出名,忘記了它的用途。
有些人形容核糖核酸轉運體就像負重的忍者。它們攜帶巨大的核糖體,在信使核糖核酸鏈上一步一步前進,製造複雜的蛋白質。
細菌核糖體示意圖及氯黴素和四環素的作用位點
誠實工作的人最容易被欺負。氯黴素和四環素同意了
如果藥物幹擾核糖體的工作,蛋白質合成將被破壞。如果細菌不能合成蛋白質,它們的繁殖和生存將受到威脅。
氯黴素著眼於細菌核糖體大小亞單位中的大亞單位,即50S亞單位。氯黴素可逆地與50S亞單位上的肽基轉移酶結合後,核糖體就像粘在拉鏈上的粗斜紋布,肽鏈的延伸被阻斷,整個蛋白質的合成停止。
這就是氯黴素抗菌效果的來源。
四環素集中於核糖體的30S亞單位,它與30S亞單位的A位結合,抑制肽鏈的延伸,從而阻止蛋白質合成。
四環素的抗菌效果由此而來。
由於細菌不能合成新的蛋白質,「舊的」細菌被消滅,「新的」細菌也不會誕生。隨著舊細菌被人體免疫系統清除,沒有新力量的細菌被人體慢慢清除。
這似乎很簡單。如果我們了解核糖體是什麼樣的,看看氯黴素和四環素是如何起作用的,我們就會了解它們的藥理機制。
核糖體在細胞中自覺地合成蛋白質。一旦它停止工作,生命將逐漸消逝。
歲月是平靜的,只是因為有些人背負著沉重的負擔。可能是核糖體。
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