甾体化合物的生物转化

2020届微生物学期末考试经典题目题库整理1指出下列培养基各成分的作用，并指出是用来培养哪种类型的微生答案：该培养基中，甘露醇是碳源和能源物质，KH2PO、Mg2SO4 • 7H2O、NaCl、CaSO4 • 2H2O主要提供无机盐离子，CaCO3主要用于调节微生物培养过程中培养基pH值的降低，这一培养基用来培养化能异养微生物。

2、举例说明霉菌与工农业生产、医药实践、环境保护等方面的密切关系。

答案：霉菌对工农业生产、医疗实践、环境保护等有着密切的关系，例如，工业上的大量发酵产物都是通过霉菌来实现的，柠檬酸、葡萄糖酸等有机酸；淀粉酶、蛋白酶等酶制剂；青霉素、头孢霉素、灰黄霉素等抗生素；核黄素等维生素。

利用梨头霉等对甾体化合物的生物转化以生产甾体激素类似药物；以及利用霉菌在生物防治、污水处理和生物测定等方面的应用等。

在食品制造方面，霉菌可以进行酱油的酿造和干酪的制造等。

在基础理论研究方面，霉菌是良好的实验材料，如Neurospora crassa(粗糙脉孢霉)和Aspergillus nidulans(构巢曲霉)是微生物遗传研究中的常用实验材料。

大量真菌可引起工农业霉变，如食品、纺织品、皮革、木材、纸张等。

也是植物最主要的病原菌，却马铃薯晚疫病、稻瘟病和小麦锈病等。

少量的霉菌也可引起动物和人体传染病，如皮肤藓症等。

3、什么是烈性噬菌体？简述其裂解性生活史。

答案：凡是在短时间内能连续完成吸附→侵入→增殖→成熟(装配)→裂解(释放)这五个阶段而实现其繁殖的噬菌体，称之为烈性噬菌体。

裂解性生活史①吸附当噬菌体与其相应的特异宿主在水环境中发生偶尔碰撞后，如果尾丝尖端与宿主细胞表面特异性受体接触就可以触发须把卷紧的尾丝散开，随即就附着在受体上，从而把刺突、基板固着于细胞表面。

①侵入吸附后尾丝收缩，基板从尾丝中获得一个构象刺激，使尾鞘中的144个蛋白质亚基发生复杂的移位，并紧缩成原长的一半，由此把尾丝推出并插入细胞壁和膜中。

江南大学科技成果——甾体类化合物的生物转化技术
成果简介
主要针对我国甾体药物原料来源单一、初加工污染严重、甾体药物合成路线长等问题，重点开展薯蓣皂苷元清洁生产、植物甾醇生物转化以及屈螺酮重要中间体三羟基雄甾烯酮化学合成路线的生物替代等技术研究，旨在大幅度降低原料、能耗及生产成本。

创新要点
利用有高效转化能力的菌种，建立甾体的一步发酵或半合成技术，开发绿色的产物萃取技术及原位随程提取新工艺。

效益分析
建立植物甾醇生物化工生产线，转化合成4-AD、9-OH-AD等产品，投入建设资金3000-5000万元，预计年产值在2.0亿元以上。

推广情况天津药业集团有限公司、浙江仙居君业药业有限公司、河南利伟生物科技有限公司。

授权专利
一株高效转化黄姜中皂苷生产薯蓣皂苷元的菌株及其应用，201210167132.4；
一株高效转化去氢表雄酮菌株及其应用，201110438752.2；
一种利用亚麻刺盘孢霉羟化去氢表雄酮的方法，201210416740.6；
一种基于酶法辅提和微波酸解的黄姜薯蓣皂苷元清洁生产工艺，201110285328.9；
一株高效转化黄姜皂苷的菌株及其应用，201310040600.6。

难点突破| 药物结构与第Ⅰ相生物转化的规律药物代谢是通过生物转化将药物(通常是非极性分子)转变成极性分子，再通过人体的正常系统排泄至体外的过程；生物转化是药物在人体内发生的化学变化，也是人体对自身的一种保护机能。

因此研究药物在体内的生物转化，更能阐明药理作用的特点、作用时程，结构的转变以及产生毒副作用的原因。

药物的生物转化通常分为二相：第Ⅰ相生物转化(Phase Ⅰ)，也称为药物的官能团化反应，是体内的酶对药物分子进行的氧化、还原、水解、羟基化等反应，在药物分子中引入或使药物分子暴露出极性基团，如羟基、羧基、巯基、氨基等。

第Ⅱ相生物结合(Phase Ⅱ)，是将第Ⅰ相中药物产生的极性基团与体内的内源性成分，如葡萄糖醛酸、硫酸、甘氨酸或谷胱甘肽，经共价键结合，生成极性大、易溶于水和易排出体外的结合物。

但是也有药物经第Ⅰ相反应后，无需进行第Ⅱ相的结合反应，即排出体外。

其中第Ⅰ相生物转化反应对药物在体内的活性影响最大。

一、药物结构与第Ⅰ相生物转化的规律1.含芳环、烯烃、炔烃类、饱和烃类药物第Ⅰ相生物转化的规律（1）含芳环的药物①含芳环的药物主要发生氧化代谢：在体内肝脏CYP 450酶系催化下，首先将芳香化合物氧化成环氧化合物，然后在质子的催化下会发生重排生成酚，或被环氧化物水解酶水解生成二羟基化合物。

②含芳环药物的氧化代谢是以生成酚的代谢产物为主：如果药物分子中含有两个芳环时，一般只有一个芳环发生氧化代谢。

如苯妥英在体内代谢后生成羟基苯妥英失去生物活性。

而保泰松在体内经代谢后生成羟布宗，抗炎作用比保泰松强而毒副作用比保泰松低，这是药物经代谢后活化的例子。

含强吸电子取代基的芳环药物则不发生芳环的氧化代谢。

(2)烯烃和炔烃的药物烯烃类药物经代谢生成环氧化合物后，可以被转化为二羟基化合物，或者是和体内生物大分子如蛋白质、核酸等反应进行烷基化，而产生毒性，导致组织坏死和致癌作用。

例如抗惊厥药物卡马西平炔烃类反应活性比烯烃大，被酶催化氧化速度也比烯烃快。

第 七 章 甾体类化合物甾体——化学结构中都具有甾体母核----环戊烷骈多氢菲。

甾体类在结构中都具有环戊烷骈多氢菲的甾核。

甾类是通过甲戊二羟酸的生物合成途径转化而来。

天然甾类化合物的分类 C 21甾: 是含有21个碳的甾体衍生物。

以孕甾烷或其异构体为基本骨架。

C 5、C 6——多具双键C 17——多为α-构型,少为β-构型 C 20——可有>C=O 、-OHC 11——可有α-OHC-3、8、12、14、17、20——可能有β-OH 强心苷 ： 是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物，由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷。

海洋甾体化合物 ：不少海洋甾体化合物具有显著的抗肿瘤活性。

海洋甾体化合物具有活性强、结构复杂的特点。

第一节 强心苷（考点；结构类型，甲乙型） 强心苷是存在于植物中具有强心作用的甾体苷类化合物，由强心苷元和糖缩合而产生的一类苷。

强心苷是治疗室率过快心房颤动的首选药和慢性心功能不全的主要药物。

第一节、 结构和分类1.基本结构：强心苷是由强心苷元与糖二部分构成。

一.强心苷元部分：强心苷元是由甾体母核与C 17取代的不饱和内酯环组成 。

（1）苷元母核 ： 苷元母核A 、B 、C 、D 四个环的稠合构象对强心苷的理化及生理活性有一定影响。

2.结构类型：根据C 17位侧链的不饱和内酯环不同分为：甲型：C 17位侧链为五元环的△αβ-γ内酯 （五元不饱和内酯环）； 乙型：C 17位侧链为六元环的△αβ-γδ -γ内酯（六元不饱和内酯环） 这两类大都是β-构型，个别为α-构型，α-型无强心作用。

二、糖部分 根据C 2位上有无-OH 分为α-OH （2-OH ）糖及α-去氧糖（2-去氧糖）两类。

后者主要见于强心苷。

强心苷中，多数是几种糖结合成低聚糖形式再与苷元的C 3-OH 结合成苷，少数为双糖苷或单糖苷。

糖和苷的连接方式有三种： Ⅰ型:苷元-(2,6-去氧糖)X -(D-葡萄糖)Y Ⅱ型:苷元-(6-去氧糖)X -(D-葡萄糖)Y Ⅲ型：苷元-（D-葡萄糖）Y X=1-3; Y=1-2 一般初生苷其末端多为葡萄糖。

甾体的生物转化
甾体是一类含有四个环的有机化合物，包含胆固醇、类固醇等，广泛存在于生物体内。

甾体的生物转化是生物化学领域中非常重要的一个主题。

它能够帮助我们深入了解生物体内多种生理过程。

甾体主要的生物转化有以下几个步骤：
1. 羟化反应
甾体在生物体内最初的代谢反应是羟化反应。

该反应是由内质网中的酶催化完成的。

具体来说，细胞通过合成一定数量的酶，将甾体中的一部分甙类化合物（如甾醇）转化为对应的羟化物（如羟胆固醇）。

羟化反应是甾体合成的重要反应，在细胞内广泛应用。

2. 氧化反应
在羟化反应完成后，甾体进一步参与氧化反应。

氧化反应由内质网中的酶催化完成。

通过一系列复杂的反应步骤，甾体中的碳、氢等原子重新排列，形成新的分子结构。

这些新分子结构可以帮助细胞进行生理过程。

3. 质子化反应
质子化反应是甾体生物转化的最后一步。

在质子化反应中，甾体分子的化学结构发生变化，多个质子被甾体分子吸收，原子间化学键发生变化。

这些变化使得甾体分子具有更加复杂的分子结构和生理功能。

甾体的生物转化对生物体的生长和发育中起着重要作用。

通过对甾体的生物转化过程的研究，人们可以更好地理解某些生物体内生理现象的发生机制，更好地把握生物发育规律，推动生物医学等领域的发展。

科学研究创基于微生物转化法制备雄甾-4-烯-3,17-二酮羟化物的研究于欢江胜李悦（河北达瑞生物科技股份有限公司（河北省甾类医药中间体技术创新中心）河北保定071000）摘　要：微生物转化法制备雄甾-4-烯-3，17-二酮（4-AD）羟化物，具有成本低、污染小、安全、高效、专一性强等优点。

本文以4-AD为底物，筛选的出发菌为泡盛曲霉MH-18菌株，底物最佳投入时间是48h，目标产物是11α-羟基-雄甾-4-烯-3，17-二酮（11α-OH-4-AD），最佳培养条件（mg/mL）是糊精33.6、玉米粉10.5、磷酸二氢钾1.2、pH4.5，最佳转化条件是温度32℃、摇床转速200r/min、装液量100mL发酵培养基/500mL摇瓶装、助溶剂甲基-β-环糊精、底物浓度1g/L、反应时间96h。

转化工艺优化后，较优化前，11α-OH-4-AD产率提高35.52%，比现有的文献报道提高7.54%，具有极好的工业化应用前景。

关键词：微生物转化4-AD泡盛曲霉11α-OH-4-AD中图分类号：Q938文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022)09(a)-0005-04Preparation of Androsterol-4-Ene-3，17-Dione HydroxylateBased on Microbial TransformationYU Huan JIANG Sheng LI Yue(Hebei Darui Biotechnology Co., Ltd.(Hebei Steroids Pharmaceutical Intermediate Technology InnovationCenter), Baoding, Hebei Province, 071000 China)Abstract: The preparation of androsterol-4-ene-3,17-dione(4-AD) hydroxylate by microbial transformation has the advantages of low cost, low pollution, safety, high efficiency and strong specificity. In this paper, 4-AD is used as the substrate, the starting strain screened was Aspergillus fumigatus mh-18, the optimal input time of substrate is 48h, target products are 11α-Hydroxy androsterol-4-ene-3,17-dione(11α-OH-4-AD), the optimum culture conditions (mg/ml) are dextrin 33.6, corn flour 10.5, potassium dihydrogen phosphate 1.2 and pH4.5, and the opti-mal transformation conditions are temperature 32℃, rotating speed of shaking table 200r/min, volume of 100ml fer-mentation medium/500ml shaking flask, cosolvent methyl-β-Cyclodextrin, substrate concentration 1g/L, reaction time 96h. After optimization of the conversion process, compared with before optimization, the yield of 11α-OH-4-AD is increased by 35.52%, 7.54% higher than that reported in the existing literature, and it has an excellent pros-pect of industrial application.Key Words: Microbial transformation; 4-AD; Aspergillus fumigatus; 11α-OH-4-AD甾体化合物即类固醇化合物，是微生物及动植物体内普遍存在的物质，母核呈环戊烷合并多氢菲结构。