制药工业生产中重要的放线菌
作为一类重要的微生物资源,放线菌在制药工业中有着广泛的应用。放线菌次级代谢产物的种类丰富,其中很多产物都有药用价值。从传统的各类抗生素到非抗生素的生理活性物质(如氨基酸、维生素、核苷酸等)及一些酶制剂,多数为放线菌的发酵产物。以下介绍几种制药工业中重要的放线菌。
(一)链霉菌属
链霉菌属是放线菌的代表属,也是放线菌中最大的一个属。链霉菌具有发达的分枝状基内菌丝和气生菌丝,菌丝无横隔。气生菌丝分化形成的孢子丝及孢子所具有的特征在放线菌中最为显著。菌落为气生菌丝型。
在放线菌产生的抗生素中,有90%是由链霉菌属产生的,现发现由链霉菌产生的抗生素有1 000多种,已经应用于临床的近百种,如:链霉素、四环素、卡那霉素、丝裂霉素、土霉素等。有的链霉菌能产生多种抗生素,还有一些种类能产生维生素、酶及酶抑制剂等。
(二)诺卡菌属
诺卡菌属为好气性革兰阳性菌,抗酸或部分抗酸。该菌属的典型特征一般不形成气丝发育。多数种类的基丝经一段时间培养后(15~96小时)形成横隔,并断裂成杆状或球状孢子,菌落较小,边缘多呈树根毛状。
诺卡菌能产生30多种抗生素,如利福霉素、瑞斯托菌素等,也可用于污水净化中脱氰等。
(三)小单孢菌属
小单孢菌属也是一类气生菌丝发育不好的微生物。该菌属的基内菌丝生长到一定阶段,在其上分化出很多分枝小梗,在每一个小梗的顶端形成一个孢子,孢子为圆形、椭圆形,表面为刺状或疣状突。菌落与培养基结合紧密,表面突起,多皱或光滑,成熟的孢子常使菌落呈橙、红、褐、黑等颜色。
小单孢菌属也是放线菌产生抗生素的主要类型,能产生庆大霉素、利福霉素、卤霉素等抗生素。腐生型的小单孢菌具有较强的分解纤维素、几丁质的能力,具有一定的开发价值。
图23-4 链孢囊菌属
(四)链孢囊菌属
链孢囊菌属(图23-4)的突出特征是在气生菌丝上可以分化形成孢囊,孢囊内形成孢囊孢子,又称为孢囊放线菌。孢囊一般着生在气生菌丝的顶端或其侧枝的顶端,形状呈球形,直径为7~9μm。菌落特征与链霉菌相似。(https://www.daowen.com)
链孢囊菌属的部分种类也能产生20多种抗生素,特别是一些广谱抗生素,如可抑制细菌、病毒和肿瘤的多霉素、两性霉素B等。
(五)游动放线菌属
游动放线菌也是孢囊放线菌的一种类型,该菌属能形成孢囊,孢囊内产生孢囊孢子。孢囊一般是在基内菌丝上发育形成的,孢囊孢子带有丛生鞭毛,能游动。产生带有鞭毛的游动孢子是该属放线菌的突出特征。
游动放线菌适于在腐烂的植物和湿度较大的土壤中生长,气生菌丝一般极少或没有,基内菌丝分枝程度不同,菌丝隔膜或有或无。直径为0.2~2.0μm,当菌丝发育成熟后,在菌丝顶端及侧枝上可分化成孢囊梗,孢囊梗直形并可形成分枝,顶部发育成一至数个孢囊。孢囊壁是由菌丝鞘分化形成的,囊内形成盘卷排列的孢囊孢子。菌落湿润发亮,生长缓慢,大多需2~3周培养后才能形成。
该菌属能产生多种对肿瘤、细菌、真菌有效的抗生素。如创新霉素、萘酮类的降红霉素等。
(六)高温放线菌属
图23-5 高温放线菌气生菌丝
高温放线菌属的基内菌丝和气生菌丝(图23-5)都比较发达,突出特点是基内菌丝和气生菌丝上均能产生单个孢子,孢子是内源性的,形成过程及性质与细菌的芽孢相似。孢子具有类似芽孢的多层壁、膜结构,内含吡啶二羧酸,对炎热、干燥及各种不良环境均有较强的抵抗性。
该菌属可产生高温红霉素,对革兰阳性、阴性菌均有作用。
虽然发现的抗生素种类很多,但要应用于临床还必须具备一些特征。有些抗生素的抗菌、抗肿瘤效果很好,但毒性大。因此,筛选新抗生素或用化学及生物手段对原有抗生素进行修饰、改造甚至全部合成已经成为当前急需解决的问题。