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酰胺醇类药主要为抑菌剂，作用机制为抑制细菌蛋白质的合成。氯霉素或甲砜霉素能可逆地与细菌70S核糖体中较大的50S亚基结合，这一结合阻止了氨基酰-tRNA附着到它本该结合的部位，使肽基转移酶和它的氨基酸底物之间的转肽作用不能发生，肽链的形成被阻断，蛋白质合成被抑制而致细菌死亡。哺乳动物的细胞核糖体主要是80S核糖体，并不受本类药的影响，但哺乳动物的线粒体中含有70S微粒，氯霉素或甲砜霉素同样会与其作用，这是本类药物产生血液系统毒性的原因所在。另外，氯霉素的结构中含有硝基苯，硝基在代谢过程中，被肝药酶CYP系硝基还原酶催化，经历亚硝基、羟胺等中间步骤，最终生成芳香氨基。还原过程的中间体苯基羟胺毒性大，可降低线粒体内膜上铁螯合酶的活性，使血**白的合成受到抑制，骨髓中红细胞内空泡形成，引起再生障碍性贫血。