藥物和保健品是人類戰勝疾病和提高生活質量的重要物質資源。隨著人類人口的急劇增長環境惡化和人類無知地濫用藥物使病原微生物的抗藥性空前提高，人類麵對的疾病威脅、疾病種類都在日益增多，甚至許多疾病前所未有，對許多疾病甚至一無所知，且無藥可治。原有效的藥物急劇變得低效甚至無效，也無藥可替。另一些原已基本消滅的疾病近年又卷土重來。因此利用微生物及其產物提高人類的生存質量，減少疾病，和開發微生物藥物資源，用於各種疾病的治療，對於推動人類社會的文明進步具有重大意義。目前，國內外都在利用現代生物技術尤其是微生物技術，或對已知的各種藥物進行改造，以提高療效或適應更為廣泛的疾病治療，或開發新的藥物和保健品，擴大藥物資源。
抗生素
（一）、抗生素的特點
1 、抗生素作用的特點
抗生素是微生物的次生代謝產物，既不參與細胞結構，也不是細胞內的貯存性養料，對產生菌本身無害，但對某些微生物有拮抗作用，是微生物在種間競爭中戰勝其他微生物保存自己的一種防衛機製。抗生素具有不同於化學藥物的特點：
（ 1 ）抗生素則能選擇性地作用於菌體細胞 DNA 、 RNA 和蛋白質合成係統的特定環節，幹擾細胞的代謝作用，妨礙生命活動或使停止生長，甚至死亡。而不同於無選擇性的普通消毒劑或殺菌劑。抗生素的抗菌活性主要表現為抑菌、殺菌和溶菌三種現象。這三種作用之間並沒有截然的界限。抗生素抗菌作用的表現與使用濃度、作用時間、敏感微生物種類以及周圍環境條件都有關係。
（ 2 ）抗生素的作用具有選擇性，不同抗生素對不同病原菌的作用不一樣。對某種抗生素敏感的病原菌種類稱為該抗生素的抗生譜（抗菌譜）。例如淡紫灰鏈黴菌（ Streptomyces lavadulae ）產生的卮立黴素隻對少數病毒有醫療作用，對細菌、真菌和其他多數病毒都沒有作用。廣譜抗生素對多種病原菌有抗生作用，例如青黴素對多種革蘭氏陽性細菌都有良好藥效，鏈黴素對多種革蘭氏陽性和陰性細菌都有良好藥效，對結核杆菌有特殊的療效。
（ 3 ）有效作用濃度。抗生素是一種生理活性物質。各種抗生素一般都在很低濃度下對病原菌就發生作用，這是抗生素區別於其他化學殺菌劑的又一主要特點。各種抗生素對不同微生物的有效濃度各異，通常以抑製微生物生長的最低濃度作為抗生素的抗菌強度，簡稱有效濃度。有效濃度越低，表明抗菌作用越強。
有效濃度在 100 mg/L 以上的屬作用強度較低的抗生素，有效濃度在 l mg/L 以下是作用強度高的抗生素。
2 、抗生素作用機製
據研究抗生素的作用位點大致有以下幾種：有的抑製細胞壁的形成，有的影響細胞膜的功能，有的幹擾蛋白質的合成，有的阻礙核酸的合成等。
（ 1 ）、抑製細胞壁的合成 有些抗生素如青黴素、杆菌肽、環絲氨酸等能抑製細胞壁肽聚糖的合成。細胞壁肽聚糖的 N- 乙酰胞壁酸上的短肽鏈帶有四個氨基酸（即 L- 丙氨酸 -D- 穀氨酸 -L- 賴氨酸 -D- 丙氨酸）的一條四肽鏈。而青黴素的內酰胺環結構與 D- 丙氨酸末端結構很相似，從而能夠占據 D- 丙氨酸的位置與轉肽酶結合，並將酶滅活，肽鏈彼此之間無法連接，因而抑製了細胞壁的合成。又如多氧黴素（ Polyoxin) 是一種效果很好的殺真菌劑，其作用是阻礙細胞壁中幾丁質的合成，因此對細胞壁主要由纖維素組成的藻類就沒有什麽作用。
（ 2 ）、影響細胞膜的功能 某些抗生素，尤其是多肽類抗生素如多粘菌素、短杆菌素等，主要引起細胞膜損傷，導致細胞物質泄漏。如在多粘菌素分子內含有極性基團和非極性部分，極性基團與膜中磷脂起作用，而非極性部分則插入膜的疏水區，在靜電引力作用下，膜結構解體，菌體內的重要成分如氨基酸、核苷酸和鉀離子等漏出，造成細菌細胞死亡。作用於真菌細胞膜的大部分是多烯類抗生素，如製黴菌素、兩性黴素等。它們主要與膜中的固醇類結合，從而破壞膜的結構引起細胞內物質泄漏，表現出抗真菌作用。
（ 3 ）、幹擾蛋白質合成 能幹擾蛋白質合成的抗生生種類較多，它們都能通過抑製蛋白質生物合成來抑製微生物的生長，而並非殺死微生物。不同的抗生素抑製蛋白質合成的機製不同，有的作用於核糖體 30 S 亞基，有的則作用於 50 S 亞基，以抑製其活性。
（ 4 ）、阻礙核酸的合成 這類抗生素主要是通過抑製 DNA 或 RNA 的合成而抑製微生物細胞的正常生長繁殖。如絲裂黴素通過與核酸上的堿基結合，形成交叉連結的複合體以阻礙雙鏈 DNA 的解鏈，影響 DNA 的複製。博萊黴素可切斷 DNA 的核苷酸鏈，降低 DNA 分子量，幹擾 DNA 的複製。利福黴素能與 RNA 合成酶結合，抑製 RNA 合成酶反應的起始過程。放線菌素 D 能阻止依賴於 DNA 的 RNA 合成。
3 、抗生素的分類
目前已知的抗生素種類很多，根據其化學結構可把抗生素分為以下九大類： ① β - 內酰胺類抗生素，其分子中含β - 內酰胺環，如青黴素、頭孢菌素 C 。 ② 氨基糖苷類抗生素，以氨基環醇為中心的衍生物，與氨基糖或戊糖組成聚三糖或聚四糖，如鏈黴素、卡那黴素、春雷黴素、井崗黴素。 ③ 大環內酯類抗生素，分子中含有一個大環內酯作為配糖體，以糖苷鍵和 l~3 個分子的糖相連，如紅黴素、夾竹桃黴素、麥迪黴素、稻瘟黴素。 ④ 多肽類抗生素，由多種氨基酸經肽鍵縮合而成，如多粘菌素、杆菌肽。 ⑤ 多烯大環內酯類抗生素，分子中含 3~7 個雙鍵的大環內酯，有的含糖，有的不含糖，如製黴菌素、兩性黴素。 ⑥ 芳香族類抗生素，分子中含有苯環衍生物，如氯黴素、灰黃黴素。 ⑦ 蒽環類抗生素，這類抗生素是以蒽環酮為配基，在 7 或 10 位與一種或多種不同糖相連的糖苷類化合物。 ⑧ 四環素類抗生素，其分子中含四環結構，酸堿兩性物質，這類抗生素是四環素、土黴素、金黴素等抗生素的總稱。 ⑨ 其他抗生素，如放線菌酮、慶豐黴素、磷黴素等。
（二）、耐藥性菌株及其產生
一種抗生素對它的敏感對象是通過一定的抗菌機製起作用的，但由於長期使用某一種抗菌藥物，會使微生物產生對藥物的適應性或稱抗性。例如葡萄球菌的有些菌株能抗青黴素就是由於細菌的遺傳變異，產生了能形成青黴素酶的突變株，青黴素可被青黴素酶（β - 內酰胺酶）降解而失效。在青黴素 G 開始應用於醫療實踐時，絕大多數葡萄球菌對它是敏感的，但現在幾乎所有的醫院裏都能分離到抗青黴素的葡萄球菌。青黴素的用藥劑量也從幾個單位劇增到現在的 80 萬甚至 100 萬單位。
很多抗性菌株是由於帶有特定抗性基因的質粒（ R 質粒）通過交配轉移即基因的水平漂移而產生的，有的菌株可以接受多種 R 質粒而成為多抗性菌株，它們不僅會使抗生素醫療帶來困難，而且有可能繼而成為一種新的威脅即無藥可治。
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