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氯霉素主要作用于细菌核糖体50S亚基，能特异性地阻止mRNA与核糖体结合。因氯霉素的结构与5‘-磷酸尿嘧啶核苷相似，可与mRNA分子中的5’-磷酸尿嘧啶核苷竞争核糖体上的作用部位，使mRNA与核糖体的结合受到抑制，从而阻止蛋白质的合成。氯霉素还可抑制转肽酶使肽链不能增长，因转肽酶可催化键合作用。

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