甲氧苄啶（TMP）是一种广泛应用于临床的抗菌药物，其作用机制主要是通过抑制细菌的二氢叶酸还原酶来发挥抗菌作用。下面将详细阐述其作用机制。

在细菌的生长繁殖过程中，叶酸起着至关重要的作用。叶酸是细菌合成核酸和蛋白质所必需的辅酶，参与嘌呤、嘧啶和氨基酸的合成。然而，细菌自身不能直接利用环境中的叶酸，必须通过自身的代谢途径来合成。细菌首先利用对氨基苯甲酸（PABA）、二氢蝶啶和谷氨酸，在二氢叶酸合成酶的催化下合成二氢叶酸，然后二氢叶酸在二氢叶酸还原酶的作用下被还原为四氢叶酸。四氢叶酸是一碳单位的载体，参与嘌呤、嘧啶核苷酸的合成，进而参与细菌DNA和RNA的合成，对细菌的生长和繁殖起着关键作用。

甲氧苄啶的化学结构与二氢叶酸分子中的蝶啶部分相似，它能够竞争性地与细菌体内的二氢叶酸还原酶结合。这种结合具有较高的亲和力，使得甲氧苄啶与二氢叶酸还原酶的结合能力远大于二氢叶酸与该酶的结合能力。当甲氧苄啶与二氢叶酸还原酶结合后，会占据酶的活性部位，阻止二氢叶酸与二氢叶酸还原酶的正常结合，从而抑制了二氢叶酸还原酶的活性。由于二氢叶酸还原酶的活性被抑制，二氢叶酸就无法正常还原为四氢叶酸。

四氢叶酸的缺乏会导致细菌体内一碳单位的代谢受阻，嘌呤、嘧啶核苷酸的合成减少，进而影响DNA和RNA的合成。最终，细菌的生长和繁殖受到抑制，甚至导致细菌死亡。

由于人和哺乳动物细胞可以直接利用外源性叶酸，而不需要自身合成，因此甲氧苄啶对人和哺乳动物细胞内的二氢叶酸还原酶的亲和力较低，对其影响较小，从而在发挥抗菌作用的同时，对人体的毒性相对较低。

在临床上，甲氧苄啶常与磺胺类药物联合使用。磺胺类药物通过抑制二氢叶酸合成酶，阻止细菌利用PABA合成二氢叶酸；而甲氧苄啶则抑制二氢叶酸还原酶，阻止二氢叶酸还原为四氢叶酸。两者联合使用，能够从两个不同的环节阻断细菌叶酸的合成，产生协同抗菌作用，使抗菌效果增强数倍