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15.2: Antibiotic Selection
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15.2: Antibiotic Selection

研究人员使用抗生素抗性基因来鉴定具有包含其感兴趣基因的质粒的细菌。当自发的DNA突变在细菌基因中产生改变以消除抗生素活性时,自然就会产生抗药性。细菌可以与其后代和其他细菌共享这些新的抗性基因。随着耐药菌和多重耐药菌的不断发展,抗生素的过度使用和滥用已造成了公共卫生危机。

抗生素耐药性是基因工程的重要工具

抗生素,如青霉素,是杀死或阻止细菌生长的药物。自然或人工获得的抗药性基因对抗生素没有反应的细菌。科学家通过设计携带抗生素抗性基因和兴趣基因的小型、自我复制的DNA片段来利用这一点。抗药性是DNA克隆的一个重要组成部分,它使研究人员能够识别吸收兴趣DNA的细胞。

抗生素,如青霉素,是杀死或阻止细菌生长的药物。自然或人工获得的抗药性基因对抗生素没有反应的细菌。科学家通过设计携带抗生素抗性基因和兴趣基因的小型、自我复制的DNA片段来利用这一点。抗药性是DNA克隆的一个重要组成部分,它使研究人员能够识别吸收兴趣DNA的细胞。

研究人员将细菌细胞扩散到含有选定抗生素的培养板上。只有含有抗生素抗性基因的细菌才能在培养皿中存活和生长。几天后,研究人员可以选择一个菌落进行进一步的实验,如基因表达研究。在抗生素筛选之后,研究人员将使用其他方法(如PCR)进一步测试细菌,以确认兴趣的DNA是正确的。错误经常发生,例如质粒根本不包含兴趣的基因。

细菌能自然获得抗药性

细菌可以通过改变细胞产生的蛋白质的自发DNA突变获得抗药性。耐药细菌可能产生蛋白质,导致抗生素降解、泵出细胞,或阻止其与目标相互作用。例如,抗生素万古霉素抑制细菌细胞壁的合成。一些细菌已经对这种抗生素产生了耐药性,它们将细胞壁组装过程中使用的蛋白质亚基类型改变为不受万古霉素影响的亚基类型。

一旦抗生素耐药基因出现,细菌就可以把它们传给后代。细菌也可以通过一种称为水平基因转移(HGT)的过程从同一种或不同种类的其他细菌中获得抗药性基因。HGT有三种机制:转化、结合和转导。抗生素抗性基因通常存在于质粒或转座子中,这些DNA片段在HGT过程中很容易在细菌之间进行交换。因此,新型抗生素耐药性可以迅速传播到多种感染性细菌。

临床上过度使用和滥用抗生素会产生“超级细菌”。

抗生素是治疗细菌感染的关键药物。然而,它们的使用会导致细菌产生耐药性,使抗生素失效,导致无法治疗和潜在的致命感染。抗生素的过度使用和滥用,例如,使用抗生素治疗病毒(而不是细菌)感染或增加牲畜生长,是有问题的,因为它会促进抵抗力。

抗生素会导致耐药性的演变,因为它们会杀死易感细菌,只留下耐药个体。存活的细菌迅速分裂,产生具有相同抗生素抗性的后代。当抗生素被过度使用时,这种选择压力会导致人群中耐药菌的数量迅速上升。这是一个主要的公共卫生问题,因为它会增加抗生素耐药性,并产生对多种抗生素耐药的“超级细菌”。持续过度使用和滥用抗生素可能最终耗尽细菌感染的治疗方案。


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