海洋天然产物研究进展解读

海洋生物次生代谢产物不仅含有结构独特 的骨架,有的还含有一些特殊的取代基团,如 氯代碳酰亚胺基、异氰基、胍基、环多硫 醚、过氧基以及自然界罕见的丙二烯基或 乙炔基等。这些罕见基团在海洋天然产物 中的发现使科学家大开眼界,也扩大了天然 成分中存在多种多样基团的范围。
甾醇 萜类 皂苷 大环内酯化合物 聚醚化合物 不饱和脂肪酸 多糖和糖苷 生物碱
摘要 海洋天然产物的特点 海洋天然产物的化学类型 海洋天然产物应用 展望
• 海洋资源丰富，蕴藏着许多化学 结构独特、生理活性特异的天然 产物，本文主要总结了从海洋生 物中分离得到的天然产物的特点、 类型及其应用
由于海洋环境的特殊性、复杂性，海洋产物及其 次生代谢产物具有陆生生物所没有的特征
存在大量含卤有机物
结构独特复杂多变且生物活性强
结构中含有罕见或特殊基团
海洋天然产物最重要的特点就是元素的 组成。由于海水富含卤素, 因而导致海洋生 物含有很多共价结合的含卤有机物, 有时卤 原子的量可达分子中元素总数的70% 以上, 最常见的是含溴、其次是含氯和碘。含有 多卤素是海洋天然产物所特有的, 而有机溴 化物和碘化物迄今尚未在陆源生物的代谢 产物中发现。
• 海洋蕴藏着丰富的药用生物资源, 海洋生物 由于生活在高盐、高压、低温、缺氧等极 端环境中,长期进化过程中形成了一些结构 独特而又有显著药理作用的次级代谢产物, 其在抗病毒、抗炎和抗肿瘤等方面作用显 著。海洋生物中的生物碱主要具有抗肿瘤 作用,其次有抗菌、抗病毒、抗氧化、抗炎 等作用,而且结构复杂多样,其作用机制具有 多样性和独特性的特征。
• 一些海洋毒素是海洋生物的防御物质, 由于释放后 很快被海水稀释,为了达到防御的作用,其活性往往 超强。如河豚毒素( tetrodotoxin, TTX, 1) 最初是 在1909 年因研究河豚鱼卵的神经毒性成分而发现 的,但直到 1964 年才确定其结构是一种复杂的笼 形原酸酯类生物碱 。TTX是迄今为止在自然界中 发现的最为奇特的小分子天然产物之一,不仅结构 新颖而且性质独特, 在有机溶剂和水中都不溶解, 仅溶于醋酸等酸性溶剂,并且在碱性和强酸性溶剂 中不稳定,在溶液中以两种平衡体的形式存在等
2.萜类
• 海洋孕育了丰富的生物资源，其中萜类化 合物是最常见的天然有机化合物，自20世 纪60年代萜类化合物在海洋动植物中被发 现以来，一直处于迅速发展的阶段，到目 前为止，从海洋生物中分离得到的萜类已 达千余种。海洋萜类主要来自海藻、海绵、 肠腔动物和软体动物。
• 海绵是自然界中二倍萜最丰富的来源，从 海绵中得到的二倍萜主要有两类：一是链
状的二倍半萜，二是新的骨架的四环或五 环二倍半萜。Willam Fenical研究小组从曲 霉属Aspergillus海洋真菌（菌株编号CNM713）分离到1个新的二倍半萜化合物 aspergilloxide,该化合物为含有25个碳原子 的新骨架。
3.皂苷
• 许多陆地植物来自百度文库有皂苷，而动物界中只有 海洋棘皮动物的海参和海星含有皂苷，皂 苷是它们的毒性成分。
抗病毒药物 B
抗菌药物 A
应用
C 抗肿瘤药物
消化系统药 E
D 抗心血管药
• 海洋中的抗菌活性物质主要发现在海绵、 海藻、海洋纤毛虫、海洋细菌等海洋生物 中。活性成分主要有蛋白、生物碱、萜类、 糖类、脂类和其它含氮类、杂环类化合物 等。Satitpatipan V等从泰国海绵Axinyssan sp.中,分离到两种新的含氮倍半萜烯: ( 1Z, 4Z )-7αH-11-氨基大根香叶烷-1(10) , 4-二 烯和 N, N-11-二[(1Z, 4Z)- 7αH-大根香叶烷 -1(10),4-二烯] 脲。前者对金黄色葡萄球菌、 微小杆状菌和白色假丝酵母有强大的抗菌 活性。
• 海参皂苷，也称海参皂甙，是由苷元和糖 链通过β-糖苷键结合而成，苷元常为四环三 萜和五环三萜。在化学结构上，大多属于 羊毛甾醇型三萜类寡糖苷。翁怡毅等[10]应 用多种色谱技术对沙海参体内的化学成分 进行分离纯化,根据化合物的理化性质和波 谱数据鉴定其结构，分离得到三个三萜皂 苷化合物。
4.大环内酯化合物
7.多糖和糖苷
• 多糖和糖苷参与体内细胞各种生命现象的 调节,能激活免疫细胞,提高机体免疫功能而 对正常细胞无毒副作用。具有开发潜力的 海洋多糖化合物包括螺旋藻多糖、微藻硒 多糖、紫菜多糖、玉足海参粘多糖、海星 粘多糖、扇贝糖胺聚糖、刺参粘多糖、硫 酸软骨素、透明质、甲壳质及其衍生物等。
8.生物碱
6.不饱和脂肪酸
• 多不饱和脂肪酸( polyunsaturated fatty acid, PUFA) 通常指长链( 十八碳以上),含有 两个以上双键的脂肪酸。海洋多不饱和脂 肪酸的代表是鱼油中的二十碳五烯酸( EPA) 和二十二碳六烯酸( DHA) 。研究表明,这些 多不饱和脂肪酸是前列腺素类、血栓素、 白细胞三烯等机能调节因子的前体化合物, 是大脑和视网膜细胞膜脂的重要组成部分。
1.甾醇
• 甾醇是生物膜的重要组成部分，也是某些 激素的前体。自1970年从扇贝中提取出24碳-22-脱氧胆甾醇以及发现珊瑚甾醇后，海 洋甾醇的研究进展十分迅速，现已发现大 量结构独特的甾醇。它们主要分布在硅藻、 海绵、腔肠动物、被囊类环节动物、软体 动物、棘皮动物等海洋生物体内，尤以海 绵类为多
• 大环内酯类是海洋生物特别是海洋微生物 中常见的一类化合物, 主要分布在苔藓虫、 藻类、海绵、软体动物和被囊动物中。其 特点是结构中含有一个内酯环, 环的大小由 10至62元不等,大多具有抗肿瘤活性, 但其 作用机制因分子结构不同存在较大差异。
5.聚醚化合物
• 海洋生物毒素的化学结构类型十分特殊, 且 各类毒素的化学结构差异极大，其中聚醚 类毒素是近年来研究进展中最突出一种海 洋毒素。它是一种化学结构独特、毒性强 烈并有广泛药理作用的一种天然毒素,其中 包括多种毒性极高的毒素如岩沙海葵毒素、 西加毒素、刺尾 鱼毒素。它们分别对神经 系统、消化系统、心血管系统及细胞膜发 挥较高的选择作用