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研究表明，抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集在一起，从而在膜上形成离子通道，使膜蛋白凝集，使细菌因不能保持正常的渗透压而死亡。也有人提出是通过影响细胞膜上的能量转运和代谢，从而损伤细胞呼吸链的功能而杀死细菌。
抗菌肽还可以断裂癌细胞的核DNA，通过抑制DNA的合成而杀死癌细胞。总而言之，抗菌肽作用机理的关键在于通过物理方式和细胞膜发生作用，不同类别的抗菌肽其作用机理可能不同。
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