原来如此！实验室常用抗生素的分子机制
最近实验室来了一个实习生，X湿兄给她安排了一个慢病毒过表达载体构建实验。
今早她跟我说，昨晚做的大肠杆菌扩增质粒的培养液，到今天早上还异常清亮，我问她培养液加的什么抗生素？她说硫酸卡那霉素(Kanamycin Monosulfate)，我让她看了一下以前的一篇文章《开启写轮眼看穿质粒的神秘图谱》。
她恍然大悟。初入实验室的小白，大部分不知道抗生素的用法和作用原理，今天X湿兄给介绍一下。
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抗生素作用原理
第一个被发现的自然是鼎鼎大名的青霉素了，二战时期救了无数条生命。
现代实验室研究的细胞多以原核细胞、真核细胞为主，为了独立研究某类细胞，需要抑制其他类型细胞的增殖，例如养293T时加青霉素/链霉素，抑制潜在的原核细菌增殖，但又不影响293T的功能。
真菌分泌，抑制细菌
那抗生素是什么机制呢？这个不得不首先了解一下细胞的生命活动本质，一个细菌或者细胞想要存活，需要以下条件正常进行：
DNA复制：在DNA聚合酶作用下，DNA自身得到复制，有丝分裂时每个细胞一套DNA；
转录、RNA形成过程：在RNA聚合酶催化下，以DNA模板链合成RNA的过程，产生mRNA；
翻译、蛋白合成过程：mRNA在核糖体中作为模板，tRNA运输氨基酸，合成多肽或者蛋白质；
细胞膜完整性：细胞膜是防止细胞外物质自由进入细胞的屏障，它保证了细胞内环境的相对稳定，使各种生化反应能够有序运行。
细胞壁完整性：原核单细胞生物需要有细胞壁，细胞壁（cell wall) 位于菌细胞的最外层，包绕在细胞膜的周围，保持细胞正常形态不受机械力、渗透压失衡造成的细胞膜破裂。
破坏其中任何一个环节，细胞就死定了！死的透透的！
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实验时用错过抗生素？
（1）抑制RNA的转录和DNA复制：抑制核酸的功能阻止了细胞分裂和/或所需酶的合成，抗生素有博来霉素(Zeocin)、利福平(Rifampin)等
（2）干扰蛋白质的合成：干扰蛋白质的合成中核糖体的正常组装，例如竞争结合大小亚基，抗生素包括四环素类、链霉素、氯霉素(为了增加质粒产量使用)、新霉素、庆大霉素、卡那霉素、嘌呤霉素(puromycin)。
抑制真核细胞蛋白质合成的有遗传霉素(G418)
（3）破坏细胞膜结构：一些抗菌素与细胞的细胞膜相互作用而影响膜的渗透性，这对细胞具有致命的作用。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素（polymyxin）和短杆菌素。
（4）抑制细菌细胞壁的合成：抑制细胞壁的合成会导致细菌细胞破裂死亡，抗生素特征是β-内酰胺类抗生素，有氨苄青霉素、卡唑霉素，哺乳动物的细胞例如293T、CHO等没有细胞壁，不受这些药物的影响。
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抗生素对真核原核有别！
因为原核细胞和真核细胞的某些分子合成特性不同造成，以蛋白质合成过程为例。
原核细胞，其核糖体为70S，由30S和50S亚基组成。真核细胞，核糖体为80S，由40S与60S亚基构成。四环素、链霉素主要与细菌核糖体30S亚单位结合，抑制细菌蛋白质的合成。
氯霉素、红霉素、青霉素、卡那霉素只能特异性地作用于原核生物核糖体。
白喉毒素、放线菌酮只作用于真核生物核糖体；
潮霉素、嘌呤霉素(与tRNA分子末端类似的结构)、蓖麻毒素既能抑制原核生物核糖体，也能抑制真核生物核糖体
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质粒的抗性基因是啥？
很多质粒上都有诸如AmpR、PuroR、KanR、TetR等，这些叫做抗性基因（resistant gene）。
有些童鞋会问，当我扩增质粒、包装质粒时，为何要往培养基里面加抗生素？质粒为何要有抗性基因？
因为质粒对于细胞来讲不是必需元件，甚至可以说是负担，在无抗生素的培养基中不断增殖，质粒慢慢被淘汰，只有培养基里面加入抗生素，抗性基因赋予宿主菌分解抗生素的能力，细胞才会保留该质粒。
这就好比在和平年代，武器不被需要，但是上战场就得拔枪射杀敌人保护自己的道理一样，这质粒就相当于是机枪，给予细胞在抗生素环境中存活下来的条件。这样咱们研究的功能基因才能够在每个细胞中存在。
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