본문내용
1. 서론
1.1. 항생제 내성 실험의 필요성
항생제는 세균이 생산한 물질로, 다른 세균의 발육을 억제하는 작용을 한다. 그러나 세균이 항생제에 저항성을 가지게 되면서 감염 치료에 어려움이 발생하고 있다. 따라서 세균의 항생제 내성 여부를 측정하는 실험이 필요하다. 이를 통해 특정 세균에 효과적인 항생제를 선별하고 적절한 항생제 사용을 도모할 수 있기 때문이다. 또한 항생제 내성이 발생하는 메커니즘을 이해함으로써 새로운 항생제 개발에 활용할 수 있다. 결국 항생제 내성 실험은 감염 치료 효과를 높이고 항생제 내성을 예방하는 데 필수적이다. 이러한 이유로 항생제 내성 실험이 중요하다고 할 수 있다.
1.2. 항생제의 작용기작 이해
항생제는 미생물이 생산한 물질로서 다른 미생물의 발육을 억제하는 물질이다. 항생제의 주요 작용기작은 크게 세포벽 합성 억제, 세포막 기능 억제, 단백질 합성 억제, 핵산 합성 억제, 엽산 합성 억제로 구분된다.
세포벽 합성 억제 항생제는 세균의 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸의 가교결합을 방해하여 세포벽을 약화시키고 높은 내부 삼투압으로 인해 세포벽이 파괴되게 한다. 대표적인 예로는 페니실린과 암피실린이 있다.
세포막 기능 억제 항생제는 세포막의 선택적 능동수송을 억제하여 세포 기능을 손상시켜 세균을 사멸시킨다. 폴리믹신과 암포테리신B 등이 이에 해당한다.
단백질 합성 억제 항생제는 리보솜의 서브유닛에 결합하여 mRNA로부터 단백질 합성을 방해한다. 아미노글리코사이드, 테트라사이클린, 클로람페니콜 등이 여기에 속한다.
핵산 합성 억제 항생제는 RNA 합성을 방해하거나 DNA gyrase와 결합하여 DNA 복제를 저해한다. 리팜핀과 퀴놀론계 항생제가 대표적이다.
엽산 합성 억제 항생제는 세균의 엽산 합성 경로를 차단하여 증식을 억제한다. 설폰아마이드와 트리메토프림이 이 기작으로 작용한다.
이처럼 다양한 작용기작을 가진 항생제들은 세균의 생존에 필수적인 다양한 생화학적 기능을 차단함으로써 세균의 증식을 억제하거나 사멸시키는 효과를 나타낸다.
1.3. 항생제 내성 발생 메커니즘
항생제에 대한 내성은 세균의 다양한 적응 메커니즘을 통해 발생한다. 첫째, 세균이 항생제의 작용 부위를 변형시켜 항생제가 결합하지 못하게 하는 것이다. 예를 들어 페니실린은 세포벽 합성효소에 결합하여 작용하는데, 세균이 이 효소를 변형시킬 경우 페니실린이 결합하지 못해 내성을 가지게 된다. 둘째, 세균이 항생제를 분해하거나 불활성화시켜 항생제의 작용을 억제하는 것이다. 예를 들어 베타락탐 계열 항생제를 분해할 수 있는 베타락타마제 효소를 생산하는 세균은 이 효소로 인해 페니실린에 내성을 가지게 된다. 셋째, 세균이 항생제의 세포 내 유입을 막거나 세포 외부로 배출하는 기작을 발달시켜 항생제에 내성을 가지게 되는 것이다. 예를 들어 테트라싸이클린은 세포 내로 들어가야 작용할 수 있는데, 세균이 이를 차단하거나 배출시키는 기작을 가지게 되면 테트라싸이클린에 내성을 가지게 된다. 넷째, 세균이 항생제의 작용 경로와 무관한 대체 대사 경로를 발달시켜 항생제의 작용을 우회하는 것이다. 예를 들어 설폰아마이드는 세균의 엽산 합성을 억제하지만, 세균이 엽산 합성 경로를 우회하는 다른 경로를 가지게 되면 설폰아마이드에 내성을 가질 수 있다. 이처럼 세균은 다양한 생물학적 적응 기작을 통해 항생제 내성을 발달시키고 있으며, 이는 항생제 치료의 어려움을 야기하고 있다. 따라서 이러한 세균 내성 기작에 대한 이해가 항생제 내성 문제 해결의 핵심이 될 것이다.
2. 항생제의 종류와 작용
2.1. 세포벽 합성 억제 항생제
페니실린과 암피실린은 세균의 세포벽 합성을 방해하여 작용한다. 이들은 세균의 펩티도글리칸 층 형성을 저해함으로써 세포벽 약화를 유발하고, 높은 내부 삼투압에 의해 세포벽이 파괴되어 세균을 사멸시킨다. 세균의 세포벽은 세포의 형태와 삼투압 유지에 필수적인 구조이므로, 이러한 작용기전을 통해 항균 효과를 나타내게 된다. 베타락탐 계열인 페니실린과 암피실린은 세균의 트랜스펩티다제 효소에 결합하여 그 활성을 저해함으로써 펩티도글리칸의 가교결합을 방해한다. 이에 따라 세포벽이 약화되어 높은 삼투압에 의해 세균이 파괴되는 것이다. 이러한 세포벽 합성 억제 기전은 그람 양성균과 그람 음성균 모두에게 효과적이다.
한편, 반코마이신은 세균의 세포벽 합성을 직접적으로 저해하는 항생제로, 펩티도글리칸의 글리코펩타이드 중합을 차단함으로써...
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