真菌学.docx
- 文档编号:11327875
- 上传时间:2023-02-26
- 格式:DOCX
- 页数:29
- 大小:405.13KB
真菌学.docx
《真菌学.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《真菌学.docx(29页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
真菌学
第七章 真菌的代谢
一切生命现象都直接或间接与机体进行的化学反应有关,总称为代谢。
各种营养物质降解成简单产物称为能量代谢或分解代谢。
由简单的小分子合成复杂的大分子乃至细胞结构,称为合成代谢。
分解代谢为合成代谢提供能量和原料,合成代谢又是分解代谢的基础。
它们在生物体中相互对立而又统一,决定着生命的存在与发展。
真菌和其它生物一样,有着共同的代谢途径,也有它自己特殊的途径。
各种代谢途径的相对重要性在各种生物中是不同的。
本章将重点讨论有关真菌的碳、氮、脂类的代谢过程。
第一节 碳代谢
在碳代谢过程中能量产生的途径是全过程的中心环节,它的作用至少有三方面:
(1)产生ATP;
(2)形成还原型辅酶,供给生物合成反应之用;
(3)为生物合成提供中间物。
一、发酵和呼吸的概念
二、糖酵解
(一)糖酵解途径
1、EMP途径
2、HMP途径
3、ED途径
(二)真菌中糖酵解途径的相互关系
三、真菌的发酵
(一)乙醇发酵
(二)乳酸发酵
(三)甘油和其它多元醇的发酵
四、有氧呼吸
(一)三羧酸循环
(二)TCA循环的中间代谢
(三)TCA循环在能量释放中的作用
(四)真菌中影响呼吸的因素
五、真菌碳化合物的合成
当含碳化合物被同化后,一定数量的碳被真菌利用来进行细胞物质的生物合成,包括细胞壁的构建,碳水化合物的贮存,以及对真菌无明显价值的次生代谢。
(一)多糖生物合成
真菌同化的大量的碳被用于细胞壁物质的生物合成,大多数真菌的胞壁多糖是几丁质(或称甲壳质),约占细胞干重的2.6-26.2%。
在酵母菌中主要的壁物质是具有甘露聚糖支链的糖原;还有些低等真菌的细胞壁是纤维素、聚氨基葡萄糖(脱乙酰几丁质)等。
1.糖原的合成
真菌中最普遍的贮存产物为糖原,大约占菌丝体和孢子干重的5%。
像动物形成的糖原那样,真菌形成的糖原是一个分枝的葡萄糖多聚体,在主链部分,葡萄糖单位由α-1.4键连接(图7-9)。
图7-9糖原分子的部分结构
细胞壁多糖和糖原的生物合成基本上包括几个基本反应的重复。
在糖原合成过程中,UTP与1-(P)-葡萄糖的反应如下:
UDP-葡萄糖(二磷酸核苷糖)在糖原合成酶的作用下供出D-葡萄糖,加在正在延长的糖原分子受体上,最后几步反应概括如下:
真菌形成的多糖主要用作能量的贮存。
形成的甘露糖醇被用作食物的贮存,特别是在子囊菌和担子菌中,真菌形成的其它糖醇可能也作为产物贮存,例如,D-山梨醇、D-阿拉伯糖醇、L-赤藓糖醇等。
活体营养的寄生真菌并不杀死它们的寄主细胞,少数菌丝能直接穿入细胞吸取植物组织的糖,并借助HMP途径产生的辅酶Ⅱ把这些糖转变为糖醇:
然后转移到分布在寄主表面或寄主细胞间隙的菌丝中去,这是营养物质从植物体向菌丝转移非常有效的方法。
2.几丁质的合成
几丁质的合成从1-(P)-葡萄糖转化为N-1-(P)-乙酰氨基葡萄糖开始,这需要一系列的反应(见图7-8),然后N-1-(P)-乙酰氨基葡萄糖与UTP(尿嘧啶核苷三磷酸)反应形成UDP-N-乙酰氨基葡萄糖,至此形成二磷酸核苷糖,最后UDP-N-乙酰氨基葡萄糖把N-乙酰氨基葡萄糖转移给正在延长的几丁质链,做为几丁质的一个亚单位,这一步需要几丁质合成酶和Mg2+。
完整的几丁质分子是由β-1.4键连接而成的长的糖链。
图7-8真菌几丁质的合成路线图
(二)芳香族碳化合物的合成
芳香族的核心是以六碳环和三个不饱和双键为标志的碳化合物,它可以通过两个途径被衍生。
这两个途径是乙酸途径和莽草酸途径。
但是大多数芳香族化合物是否通过这两个途径衍生而来目前还不清楚。
在莽草酸途径中,4-(P)-赤藓糖与烯醇式丙酮酸缩合,中间产物经过重排形成莽草酸,莽草酸与一个三碳单元缩合转化成含二个双键的预苯酸,随着第三个双键的形成,预苯酸转化成芳香化合物(图7-10)。
图7-10形成芳香族化合物的莽草酸途径
乙酸的两个碳和一个氧的骨架长期以来被认为是真菌代谢物中有潜力的建筑砖块。
乙酸单位的不同结合能构成许多代谢产物。
含有乙酸分子缩合的途径是通过乙酰辅酶A与二氧化碳结合形成丙酰辅酶A,三个丙酰辅酶A分子经过缩合形成一个六碳芳香族核,同时释放出三个CO2分子,但是这一过程中的中间反应目前还很少知道。
真菌中有很多芳香化合物,它们可以单环或多环的形式存在。
多数单环的芳香族代谢物是芳香醇或它们的衍生物,它的羟基被甲基(-CH3)、甲酰基(-OCH3)、羧基(-COOH)或其它有机基团取代。
芳香醇是酚、邻苯二酚、间苯二酚,对苯二酚(醌醇)、羟化醌醇和邻苯三酚,它们的不同在于羟基的数目和位置。
酚、间苯二酚和对苯二酚的衍生物是很普遍的。
例如,酚的衍生物对羟基苯甲酸、茴香醛和6-甲基水杨酸等,对羟基苯甲酸和茴香醛是通过莽草酸途径衍化而来,6-甲基水杨酸是乙酸途径的中间产物(图7-11)。
醌醇衍生物能被真菌氧化形成醌,不同类型的醌由环的数目和它们的连接方式决定。
在细胞色素系统中的辅酶Q是一种醌,它在细胞呼吸中起重要作用。
图7-11酚的衍生物
第二节氨基酸代谢
大多数真菌能在无机氮和少量的氨基酸与有机氮源的培养基上生活,它能够合成蛋白质所需的21种氨基酸的全部或大部。
所以氨基酸的代谢是氮代谢的重要内容,本节将重点讨论真菌的氨基酸代谢。
在讨论氨基酸代谢之前,首先讨论有关氨基酸的两个重要反应。
一、脱氨和转氨反应
氧化脱氨和转氨反应普遍存在于生物体中,它是氨基酸间相互转化的基础。
脱氨反应是指氨基从氨基酸上被转移,形成酮酸;
脱氨反应中的酶是D-或L-氨基酸氧化酶,它能分别地脱去D-或L-氨基酸上的氨。
转氨反应是把氨基从一种化合物转移给另一种化合物,它发生在一种氨基酸和一种酮酸间,转化酮酸成相应的氨基酸。
只要给与一种氨基酸做供体,那么转氨反应能从任意合适的碳骨架合成一种相应的氨基酸。
大多数氨基酸不需要分解就能被真菌直接利用,通过转氨作用可把一种氨基酸转化成其它所需的氨基酸,然后直接用于蛋白质合成或其它合成。
二、谷氨酸的交叉途径
脱氨反应产生的氨和无机氮源(硝酸盐、亚硝酸盐、氨等)都能直接被真菌利用进入合成反应。
所有形式的无机氮被还原成氨,氨与α-酮戊二酸结合,形成L-谷氨酸:
HOOC-(CH2)2-CO-COOH+NADH+H++NH3HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH+NAD
α-酮戊二酸L-谷氨酸
这一反应是TCA循环的中间步骤,由此而进入氨基酸的生物合成途径。
此反应的关键酶是谷氨酸脱氢酶,形成的L-谷氨酸积极参与转氨反应并在特殊的合成途径中形成其它氨基酸。
从氨和酮酸合成谷氨酸以及氨基与其它氨基酸互换的结果为无机氮进入氨基酸生物合成提供了一个重要的机制(图7-12)。
图7-12碳水化合物和氨基酸的相互关系。
实线表示在
真菌中的重要转换,虚线表示在其它生物体内的转换
谷氨酸在进行氨基酸生物合成中起到了桥梁作用,因为它在功能上是可逆的。
谷氨酸失去的氨基成为氨,而其骨架以α-酮戊二酸的形式进入TCA循环,然后被氧化。
在细菌中天冬氨酸和延胡索酸有相似的桥梁作用,但在真菌中作用很小。
三、氨基酸的生物合成
用于研究和观察的方法主要有以下几种:
(a)同位素标记的分子追踪实验;(b)氨基酸营养突变株的研究;(c)酶活性的测定及酶系统的分离和纯化等。
已被证明在丝状真菌中能够合成的氨基酸,根据它们的来源可分为下面五组:
1.从三羧酸循环的中间产物产生的氨基酸:
L-谷氨酸、L-天冬氨酸、L-谷氨酰胺、L-赖氨酸
2.从糖酵解的中间产物产生的氨基酸:
L-丙氨酸、L-缬氨酸、L-异亮氨酸、L-亮氨酸、L-酪氨酸、L-苯丙氨酸、L-色氨酸、L-丝氨酸、L-半胱氨酸、L-甘氨酸
3.从谷氨酸来源的氨基酸:
L-脯氨酸、L-鸟氨酸、L-瓜氨酸、L-精氨酸
4.从天冬氨酸来源的氨基酸:
L-天冬酰胺、L-苏氨酸、L-高丝氨酸、L-甲硫氨酸、L-半胱氨酸
5.从咪唑磷酸甘油来源的氨基酸:
L-组氨酸
从上述五组氨基酸的来源,可看出1和2组与碳代谢有着密切关系,是氨基酸的主要来源;而3和4组是由谷氨酸和天冬氨酸派生来的。
糖酵解和TCA环的中间产物与氨基酸形成之间的关系,可用图7-13的形式加以表示。
(一)赖氨酸合成的二条途径
赖氨酸是一种独特的氨基酸,它可以由两条不同的途径来合成。
根据这两条途径各自的中间产物二氨基庚二酸(diaminopimelicacid)和α-氨基己二酸(α-aminoadipicacid)而分别称做DAP合成途径和AAA合成途径。
目前尚未发现某一类生物同时具有这两种合成途径,动物一概缺乏合成赖氨酸的能力。
但是真菌却与众不同,大多数真菌具有AAA合成途径,而以卵菌纲为代表的一些真菌具有DAP合成途径。
已有人将这一途径的测定用于真菌的分类学中。
(二)色氨酸的生物合成
色氨酸是属于芳香族的氨基酸,它是通过莽草酸(shikimicacid)途径合成的。
莽草酸经过几个磷酸化的中间步骤变成分支酸(chorismicacid)。
由分支酸出现两个分支,一条是形成预苯酸(prephenicacid)而后形成苯丙氨酸和酪氨酸(见图7-13)。
而另一条途径形成邻氨基苯甲酸(anthranilicacid),由此形成色氨酸(图7-14)。
这一途径所需的五种酶:
图7-14粗糙脉孢菌(Neurosporacrassa)的色氨酸合成途径
色氨酸合成包括五种酶(图7-14中的1,2,3,4,5)在各种真菌中和少数其它微生物中已进行了分析。
Hutter和Demoss(1967)在所供试的菌株中,将这五种酶用硫酸铵进行沉淀,并进行区带离心(zonecentrifugation),发现离心后酶沉降图型的差异,从而得到了酶缔合作用(enzymeassociation)的五种不同的沉降图型。
这五种图型分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ,而在真菌中仅存在前四种图型,第Ⅴ种图型为细菌(如E.coli)所具有(表7-4)。
这些图型在各种真菌中分配情形被用来估价真菌各类群之间系统发育的相关性(图7-15)。
(三)其它氨基酸的生物合成
鸟氨酸循环最初是在哺乳动物中建立的,后来通过单基因突变株的实验在构巢曲霉中发现了它的存在。
在此循环中,谷氨酸通过还原作用和转氨作用转化为鸟氨酸(图7-16)。
加上-CO-NH2后,鸟氨酸转变为瓜氨酸。
通过酮基与=NH的置换,瓜氨酸经过精氨琥珀酸转变为精氨酸。
在动物中,精氨酸可被精氨酸酶降解放出尿素代谢的终产物之一。
构巢曲霉也有精氨酸酶,但形成的尿素通过另一个酶尿素酶的作用而形成CO2和NH3。
显然,鸟氨酸循环在曲霉和其它真菌中的作用是提供蛋白质合成中所需的精氨酸。
图7-16脉孢菌中的鸟氨酸循环
第三节 脂代谢
脂类包括多种多样的化合物,它们能溶解在非极性的有机溶剂中。
很多脂类含有甘油,它们可被酯化,与一个、两个或三个脂肪酸分子结合,各自形成单脂酰、二脂酰或三脂酰甘油酯。
磷酯也含有甘油,它们是磷酸甘油的衍生物,其它的脂类,如固醇缺乏甘油。
脂类在自然条件下也可与蛋白质、氨基酸或多糖结合。
一、脂类的分解代谢
脂类做为真菌的能源和碳源。
通常情况下真菌不需要外源脂类,它们能自己合成。
但是在培养基质中添加脂肪酸和脂类可以加强某些真菌的生长。
甘油三酯(脂肪)被脂酶水解成甘油和三个脂肪酸,甘油经磷酸化生成了3-(P)-甘油,和脂肪酸一起进入糖酵解途径。
脂肪酸被利用之前必须经过β-氧化过程,进一步被降解。
在动物中,脂肪酸合成从ATP和辅酶A活化脂肪酸分子开始,脂肪酸在线粒体的基质中氧化成水和CO2。
脂肪酸在分解前必须经过ATP供能的活化反应,使脂肪酸变成脂酰CoA,被活化的脂肪酸脱氢,氢原子从α和β-碳原子上转移生成不稳定的双键,再经水合作用在β-碳原子上形成羟基,然后再脱氢氧化成β-酮酸。
在最后反应中氢受体是NAD。
β-酮酸再与第二个辅酶A生成乙酰CoA和比初始脂肪酸少二个碳原子的活化脂肪酸,这样连续的β-氧化一直进行到只剩一个二碳片段,再形成乙酰CoA进入TCA循环。
真菌中,从脂肪酸的分解到形成β-酮酸都与上述过程相似,但β-酮酸进一步的反应可能是脱羧形成比初始脂肪酸少一个碳原子的甲基酮:
→R-CO-CH2-COOH→R-CO-CH3+CO2
β-酮酸甲基酮
在食用油和奶酪中的真菌形成甲基酮(也许是脱毒机制)。
如果脂肪酸完全被氧化成乙酰片段,这些片段可在乙醛酸循环中被利用。
对脂肪酸β-氧化起作用的酶也对乙醛酸循环起作用,这些酶存在于特殊的微体乙醛酸循环体中,这种紧密的缔合在功能上是有用的,因为来自脂肪酸氧化的乙酰单元经过乙醛酸循环进一步被代谢。
二、脂肪酸的合成
脂肪酸的生物合成是在细胞质中进行的。
这一系列反应是由多种酶所组成的脂肪酸合成酶复合体系所催化。
该酶系以没有活性的脂酰基载体蛋白(ACP)为中心,和外围的六种酶(β-酮脂酰-ACP合成酶,乙酰CoA-ACP酰基转移酶,丙二酰单酰CoA-ACP酰基转移酶,β-酮脂酰-ACP还原酶,β-羟脂酰-ACP脱水酶和烯脂酰-ACP还原酶)组成一簇。
ACP的侧链就像一个“摆臂”,它从一个酶分子转运底物(脂酰基)到下一个酶分子上,以完成每加入一个两碳单位所需的六个步骤(图7-18)。
脂肪酸生物合成所需的碳原子都来自于乙酰CoA。
合成中的第一步是乙酰CoA的酰基与酶系中的第一个酶β-酮脂酰-ACP合成酶相结合,酰基中的这两个碳原子将出现在最终合成的脂肪酸分子中,而其它碳原子是由丙二酸单酰CoA提供的,丙二酸单酰CoA是乙酰CoA在ATP参与下通过羧化反应形成的,催化该反应的酶是依赖生物素的乙酰CoA羧化酶。
图7-18脂肪酸的合成反应
丙二酸单酰CoA与ACP连接,发生反应,脱掉辅酶A,形成丙二酸单酰-S-ACP,它与停留在酶系中的乙酰基形成乙酰乙酸-S-ACP,同时脱羧产生CO2。
伴随这一反应“摆臂”开始旋转,乙酰乙酸经过两次还原反应和一次脱水反应形成一个四碳链。
ACP把这条链留在合成酶系中,继续连接另一个丙二酸单酰CoA参与循环。
每次都有一个二碳单位加到链上,直到链长达到16-18碳为止,脂肪酸就像它的CoA衍生物,从ACP上释放出来。
通过上述方法合成的脂肪酸是16-18碳的饱和脂肪酸。
更长碳链的脂肪酸是依此为基础加二碳单位的方式形成的。
单不饱和脂肪酸可通过氧化反应直接从饱和脂肪酸获得。
含有一个双键的脂肪酸,如棕榈油酸和油酸等单烯脂肪酸,在真菌中是普遍存在的。
在真菌中普遍存在着两个或更多的双键的长链脂肪酸,如α-亚油酸、r-亚油酸、α-亚麻酸、r-亚麻酸等。
这种多聚不饱和脂肪酸的合成在青霉和酵母菌的研究中证明,多烯脂肪酸是经过一系列的非饱和作用和单烯脂肪酸的延伸作用而形成的。
三、真菌产生的脂类
真菌和其它生物一样,能合成很广泛的脂类,包括中性脂肪、磷脂、固醇及其它。
真菌所含的脂类随菌龄、生长时期及培养条件有很大的起伏。
酵母菌所含的脂类范围通常占干重的7-15%,而丝状真菌在有利的条件下含6-9%。
虽然如此,在真菌中脂类占干重的20%是通常的,甚至有些真菌脂类达到干重的50%以上,例如被孢霉属(Mortierella)的某些种。
这种脂类产品在商业上是有用的。
一般来说,甘油三酯和它所含的脂肪酸组成真菌脂类的相当部分,脂肪酸可占到脂类的88%,其中十六碳和十八碳的脂肪酸极其丰富,而这其中不饱和脂肪酸是主要的。
真菌能产生固醇,但固醇含量通常约为干重的10%或更少,含量最大的是麦角固醇,这首先是在麦角菌(Clavicepspurpurea)的菌核中观察到的。
在真菌中脂类行使多种多样的功能,它可做为能量贮存。
脂肪滴存在于提供丰富糖类而又迅速生长的细胞中,以及各种再生结构和它们的孢子中,储存脂类的主要成分可能由三脂酰甘油酯组成。
脂类也是细胞膜的重要成分,包括质膜、内质网膜、细胞器膜等。
脂类占这些膜的30-50%,膜中的脂类主要是磷脂,但也有固醇、固醇酯和中性脂类。
同时,脂类也存在于真菌壁中,尤其是孢子壁中,使它们有保护和防水作用。
真菌产生的某些性激素是固醇类物质。
第四节 次生代谢产物
次生代谢(secondarymetabolism)这一述语包括许多而且很少具有共同途径的代谢类型。
在机体内只是当正常的生长被限制时次生代谢才活跃起来。
换句话说,初级代谢的中间物不能用于生长而是被“搁置”或是转为特殊的途径而产生次生代谢物。
真菌产生的次生代谢物超过一千多种,概括起来,次生代谢物主要有下面三个特点:
(1)它们的产物是极端专一的,往往限于一个种或一个种内的某一株系;
(2)次生代谢物在产生它们的机体的生命活动中没有明显的功能;
(3)它们是在机体生长受到限制时产生的。
一、类胡萝卜素的生物合成
类胡萝卜素是真菌的一种色素,而且广泛分布于真菌的主要类群中,它以β-胡萝卜素和酸性类胡萝卜素的形式存在于真菌体内。
β-胡萝卜素(β-carotene)是维生素A的前维生素,它在人的肠粘膜中转变成维生素A。
在β-胡萝卜素的微生物工业生产中,Barnett及其同事们的观察是很重要的,当把瓜笄霉的“+”“-”系菌株混合培养时,能够产生大量的β-胡萝卜素(培养六天的发酵液中产率达到140毫克/100毫升)。
以后又找到了许多真菌能合成β-胡萝卜素,例如接合笄霉(Choanehporaconjuncta)、三孢布拉氏霉(Blakesleatrispora)、好食脉孢菌以及菌核青霉(Penicilliumsclerotiorum)等。
目前工业生产β-胡萝卜素的菌是采用三孢布拉氏霉的“+”“-”菌株。
1956年Grob和Butler用同位素标记的14C-乙酸盐培养冻土毛霉,而在β-胡萝卜素中检出了标记的14C。
此后有人发现在有亮氨酸存在的情况下,布拉氏须霉也能把14CO2并入β-胡萝卜素中。
而在粗糙脉孢菌、冻土毛霉和布拉氏须霉都能够把14C-甲羟戊酸并入β-胡萝卜素中,所以认为甲羟戊酸的合成是β-胡萝卜素合成的第一步。
因为冻土毛霉合成β-胡萝卜素时不需要亮氨酸而需要乙酸盐,布拉氏须霉需要亮氨酸,因此甲羟戊酸的合成可能是由乙酰辅酶A和亮氨酸二种前体(图7-19)。
图7-19甲羟戊酸的合成途径
甲羟戊酸合成之后,合成类胡萝卜素的第二个中间产物是异戊烯焦磷酸(IPP)。
IPP合成路线如下:
已经从对碘乙酸敏感的酵母中分离出异构酶,它可以使IPP变为二甲基丙烯焦磷酸异构体。
由IPP和二甲基丙烯焦磷酸开始合成C40单位,其步骤如前所示。
至此,已完成了C40单位的合成。
在须霉属中,已有证据支持这一序列的存在。
在它的无细胞抽提液中,碘乙酸盐抑制甲羟戊酸并入β-胡萝卜素,这是碘乙酸对异构酶作用的结果。
而且用14C标记,结果证实[1-14C]-IPP和14C-法呢酰焦磷酸并入了β-胡萝卜素中。
C40单位是类胡萝卜素的基本骨架,这个骨架经过脱氢作用而形成十八碳的不饱和链。
同时在β-环化酶(β-cyclase)的作用下,在两端形成二个白芷酮环(图7-20),这在脉孢菌和须霉属中也已经被研究过。
图7-20β-胡萝卜素的结构式
二、赤霉素
赤霉素(gibberellin)是一种植物激素。
它首先是从藤仓赤霉(Gibberellafujikuroi)的无性世代串珠镰刀菌(Fusariummoniliforme)中发现的,目前可以从许多真菌中提取这种产物。
早在1938年,Yabuta及其合作者首先从藤仓赤霉的培养物中分离并结晶出赤霉素,但是直到20年后才分离出赤霉酸(gibberellicacid)。
现在知道,在赤霉素中除了赤霉酸外,还有九种其它相似组分。
目前在真菌中仅知有赤霉素A1、A2、A4、A7和A9。
在赤霉素的发酵过程中,发现和其它次生代谢产物一样,在初生代谢被抑制后获得了较好的产量。
有人在培养基中加入甲羟戊酸而使赤霉素的产量每升达1克。
1955年Wenker指出,赤霉素是由牛儿牛儿醇(geranylgeraniol)演变而来。
最有价值的实验是1959年Rirch等人用标记的CH314COOH和[2-14C]-甲羟戊酸培养赤霉菌,结果在赤霉酸中检出了两者的C原子,从而证实赤霉素是由乙酸合成的,而合成途径与类胡萝卜素是一致的,合成的中间物是甲羟戊酸、异戊烯焦磷酸(IPP)、 牛儿焦磷酸(geraniolPP)。
从 牛儿焦磷酸合成赤霉酸的过程如图7-21所示。
图7-21由牛儿焦磷酸合成赤霉酸的可能途径
赤霉素做为一种植物激素已是众所周知,然而关于它的生物合成目前仍处于推测阶段。
三、青霉素和头孢霉素
(一)青霉素
青霉素(penicillin)首先由Fleming于1929年从点青霉(Penicilliumnotatum)获得,而现代商业产品却是来自产黄青霉(P.chrysogenum)的突变株。
青霉素并不是一个单一的化合物,而是以6-氨基青霉烷酸(6-aminopenicillanicacid,简写:
6-APA)分子为基础的一组相关的化合物。
6-APA是由缬氨酸和半胱氨酸为基础组成的,可以加入多种酰基支链(图7-22)。
这一结构表面看来是简单的,然而经过6-APA生物合成青霉素的确切步骤近期才完成。
早期的青霉素产品是微生物发酵产生的天然青霉素,主要有青霉素V、G和F等(图7-22)。
支链结构:
图7-22青霉素的结构
自发现在6-APA上的不同支链能够使青霉素具有不同的性质之后,采取向培养罐内加入适当前体物而得到不同类型的青霉素。
现已发现许多生物产生青霉素酰基转移酶,这种酶降解青霉素为6-APA,于是化学家们采用控制末端产物的方法把支链加到6-APA上。
所以目前采用半合成生产青霉素的方法包括三个阶段:
(1)用产黄青霉生产青霉素V或G;
(2)用青霉素酰基转移酶降解它们而获得6-APA;(3)加入特殊支链(图7-23)。
图7-23部分半合成青霉素的结构式
最早的半合成青霉素是苯氧乙基青霉素,它的特点是比青霉素V更容易被人体吸收而且效果同青霉素G一样,第二个被合成的青霉素是二甲氧苯青霉素,它对青霉素酶有更强的抵抗力,在体内不易被钝化。
氨苄青霉素具有广谱的抗菌作用,杀菌力强而且毒性低。
目前市场已有许多半合成青霉素产品,尤其是口服青霉素的临床应用,显示了半合成青霉素在人类疾病治疗中的应用价值。
(二)头孢霉素
头孢霉素(cephalosporin)是目前临床应用的重要的抗菌素之一。
它是顶头孢霉(Cephalosporiumacremonium)的次生代谢产物。
它的核心结构是7-氨基头孢霉素烷酸(7-aminocephalosporanicacid)(图7-24),但是对于它的生物合成途径目前尚不清楚,从它与青霉素结构的相似程度推测,它可能是由青霉素做为前体物合成的。
头孢霉素的半合成产物已经形成系列,而且广泛用于临床,它是真菌中除了青霉素之外的第二个具有重要应用价值的抗生素。
R支链:
R=H7-氨基头孢霉素烷酸
R=D-α-aminoadipoyl头孢霉素C
图7-24头孢霉素的结构式
四、黄曲霉毒
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 真菌