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抗菌药物的作用机制主要是通过特异性干扰细菌的生化代谢过程，影响其结构和功能，使其失去正常生长繁殖的能力，从而达到抑制或杀灭细菌的作用。细菌结构与抗菌药物作用机制如图 39-2所示。
图 39-2 抗菌药物的作用机制示意图
1. 抑制细菌细胞壁的合成 细菌细胞壁位于细胞质膜之外，而人体细胞无细胞壁，这也是抑制细菌细胞壁合成的抗菌药物对人体细胞几乎没有毒性的原因。细菌细胞壁是维持细菌细胞外形完整的坚韧结构，它能适应多样的环境变化，并能与机体相互作用。细胞壁的主要成分为肽聚糖（peptidoglycan），又称黏肽，它构成巨大网状分子包围着整个细菌。革兰氏阳性（G+）菌细胞壁坚厚，肽聚糖含量为 50%～80%，菌体内含有多种氨基酸、核苷酸、蛋白质、维生素、糖、无机离子及其他代谢物，故菌体内渗透压高。革兰氏阴性（G-）菌细胞壁比较薄，肽聚糖仅占 1%～10%，类脂质较多，占60% 以上，且胞质内没有大量的营养物质与代谢物，故菌体内渗透压低。G- 菌细胞壁与 G+ 菌不同，在肽聚糖层外具有脂多糖、外膜及脂蛋白等特殊成分。外膜在肽聚糖层的外侧，由磷脂、脂多糖及一组特异蛋白组成，是 G- 菌对外界的保护屏障，外膜能阻止青霉素等抗生素、去污剂、胰蛋白酶与溶菌酶进入胞内。
青霉素类、头孢菌素类、磷霉素、环丝氨酸、万古霉素、杆菌肽等通过抑制细胞壁的合成而发挥作用。青霉素与头孢菌素的化学结构相似，它们都属于 β - 内酰胺类抗生素，其作用机制之一是与细菌细胞壁合成的转肽酶，即青霉素结合蛋白（penicillin binding proteins，PBPs）结合，抑制转肽作用，阻碍肽聚糖的交叉联结，导致细菌细胞壁缺损，丧失屏障作用，胞外水分进入胞内，致使细菌细胞肿胀、变形、破裂而死亡，因此抑制细菌细胞壁合成的药物均为杀菌药。
2. 改变胞质膜的通透性 多肽类抗生素如多黏菌素 E（polymyxin E），含有多个阳离子极性基团和一个脂肪酸直链肽，其阳离子能与胞质膜中的磷脂结合，使膜功能受损，细菌内物质外漏导致细菌死亡；抗真菌药物两性霉素 B（amphotericin B）能选择性地与真菌胞质膜中的麦角固醇结合，形成孔道，使膜通透性改变，真菌内的蛋白质、氨基酸、核苷酸等外漏，造成真菌死亡。
3. 抑制蛋白质的合成 核糖体是蛋白质的合成场所。细菌核糖体为 70S 核糖体复合物，可解离为 50S 和 30S 两个亚基，而人体细胞的核糖体为 80S 核糖体复合物，可解离为 60S 和 40S 两个亚基。人体细胞的核糖体与细菌核糖体的生理、生化功能不同，因此，抗菌药物在临床常用剂量能选择性影响细菌蛋白质的合成，而对人体细胞影响较小。不影响人体细胞的功能。细菌蛋白质的合成包括起始、肽链延伸及合成终止三阶段，在胞质内通过核糖体循环完成。抑制蛋白质合成的药物分别作用于细菌蛋白质合成的不同阶段。①起始阶段：氨基糖苷类抗生素阻止 30S 亚基和 50S 亚基合成始动复合物；②肽链延伸阶段：四环素类抗生素能与核糖体 30S 亚基结合，阻止氨基酰 tRNA 在 30S 亚基 A位的结合，阻碍了肽链的形成，从而抑制蛋白质的合成；氯霉素、林可霉素和大环内酯类均抑制肽酰基转移酶；③终止阶段：氨基糖苷类抗生素阻止终止因子与 A 位结合，使合成的肽链不能从核糖体释放出来，致使核糖体循环受阻，合成不正常或无功能的肽链，因而具有杀菌作用。
4. 影响核酸和叶酸代谢 喹诺酮类（quinolones）抑制细菌 DNA 回旋酶，从而抑制细菌的DNA 复制产生杀菌作用；利福平（rifampicin）特异性地抑制细菌 DNA 依赖的 RNA 多聚酶，阻碍mRNA 的合成而杀灭细菌。细菌不能利用环境中的叶酸（folic acid），而必须自身合成叶酸供菌体使用。细菌以蝶啶、对氨苯甲酸（PABA）为原料，在二氢蝶酸合酶作用下生成二氢蝶酸，二氢蝶酸与谷氨酸生成二氢叶酸，在二氢叶酸还原酶的作用下形成四氢叶酸，四氢叶酸作为一碳单位载体的辅酶参与了嘧啶核苷酸和嘌呤核苷酸的合成。磺胺类与 PABA 结构相似，与 PABA 竞争二氢蝶酸合酶，影响细菌体内的叶酸代谢，由于叶酸缺乏，细菌体内核苷酸合成受阻，导致细菌生长繁殖不能进行。
