磺胺类药物的作用机制有许多学说，其中Wood-Fields学说获得公认，并且已被实验所证实。Wood-Fields学说认为磺胺类药物能与细菌生长所必需的对氨基苯甲酸（PABA）产生竞争性拮抗，干扰了细菌的酶系统对PABA的利用，PABA是叶酸（Folic Acid）的组成部分，叶酸为微生物生长所必需的物质，也是构成体内叶酸辅酶的基本原料。PABA在二氢叶酸合成酶的催化下，与二氢叶酸焦磷酸酯合成二氢叶酸。再在二氢叶酸还原酶的作用下还原成四氢叶酸，为细菌合成核酸提供叶酸辅酶。磺胺类药物之所以能和PABA竞争性拮抗，是由于二者的分子大小和电荷分布极为相似的缘故。

由于磺胺类药物和PABA的这种类似性，使得在二氢叶酸的生物合成中，磺胺类药物可以取代叶酸结构中PABA位置，生成无功能的化合物，妨碍了二氢叶酸的合成。磺胺类药物与PABA竞争性拮抗的结果使微生物的DNA、RNA及蛋白质的合成受到干扰，影响了细菌的生长繁殖。人体可以从食物中摄取二氢叶酸，因此，不受磺胺类药物的影响。凡需自身合成二氢叶酸的微生物都对磺胺类药物敏感（图12-5）。

抗菌增效剂甲氧苄胺嘧啶（Trimethoprim）能可逆性地抑制二氢叶酸还原酶，使二氢叶酸还原为四氢叶酸的过程受阻，影响了辅酶F的形成。当磺胺类药物与甲氧苄胺嘧啶联合应用时产生协同作用，抗菌活性增强。

人和动物辅酶F的合成过程与微生物相同，甲氧苄胺嘧啶对人和动物的二氢叶酸还原酶的亲和力要比对微生物的二氢叶酸还原酶的亲和力弱10000～60000倍，所以，对人和动物的影响很少，其毒性也较微弱。

细菌对磺胺类药物可以产生抗药性，这可能是由于细菌的变异，二氢叶酸合成酶改变了对磺胺的亲和力，从而产生抗药性。

Wood-Fields学说开辟了从代谢拮抗（即抗代谢）寻找新药的途径。代谢拮抗概念已广泛应用于抗菌及抗疟等药物的设计中。

图12-5　磺胺类药物的作用机制