海洋活性物质

　　海洋生物资源是一个十分巨大的有待深入开发的生物资源，海洋环境的多样性决定了生物的多样性，同时也决定了化合物的多样性。发掘新的海洋生物资源已成为海洋药物研究的一个重要发展趋势。
　　海洋广阔无垠，环境多样，包罗万象，既有温和的一面：昼夜温差小，年温度差小；也有鲜为人知的严酷极端的一面。极端海洋环境主要集中在深海环境和极地海洋环境。深海中水体压力更大，缺氧甚至无氧，持续低温，偶有高温或冷泉；极地海洋环境异常极端，寒冷、高盐和强辐射是其主要特征。在如此极端的海洋环境中生存繁衍的海洋生物，必须具备适应极端生存环境的生命系统。因此，极端环境海洋生物不仅种类独特，而且含有很多极具潜力的活性物质和基因资源，具有巨大的科研和商业开发前景。这是与陆地资源决然不同的新型资源。
　　极端环境海洋生物具有极强的适应环境的能力，它们体内产生了结构特异、性质特殊的海洋生物活性物质。随着极端海洋生物技术的迅速发展，人们不断发现具有药用价值的新型化合物，从极端环境海洋生物体内可以提取到大量抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗凝血、降压降脂等生物活性物质。目前国外已经开始尝试从深海和极地环境海洋生物中筛选新的特效抗生素。例如，利用富含不饱和脂肪酸的海洋生物来生产EPA（二十碳五烯酸）和DHA（二十二碳六烯酸），这两种不饱和脂肪酸具有降血脂、降血压、抑制血小板聚集、提高免疫能力的作用，并且可抑制肿瘤的生长和转移，降低癌症发生和死亡率。此外，在极端环境海洋生物中还含有特殊的毒素、抗毒素、抗冻活性物质、抗辐射活性物质等，这些活性物质都具有广阔的应用前景。
　　极端环境海洋微生物产生的极端酶一直都是海洋活性物质研究的热点之一。酶是一种生物催化剂，很多酶在高温、低温或者强酸碱环境下均会失去活性，这就限制了其应用范围。极端环境海洋微生物酶的发现，正好弥补了这一不足。极端酶可大致分为嗜热酶、嗜冷酶、嗜酸酶、嗜碱酶、嗜压酶、嗜盐酶等，在普通酶失活的条件下它们仍然能保持较高的活性，其优异的催化效果无疑会给众多的应用领域增添新的活力，它们的应用和发展将为需酶工业带来一场革命。目前对极端环境海洋微生物酶的开发利用主要集中在嗜热酶和嗜冷酶。嗜热酶具有良好的热稳定性，在食品加工和化工领域广泛应用。例如，嗜热蛋白酶、淀粉酶等水解酶用于食品加工，可防止食品污染，改善食品的风味与营养价值；淀粉工业加工中选用超嗜热的葡萄糖异构酶可提高果糖的产量；去污剂中加入耐碱蛋白酶可显著提高洗涤效率；耐碱酶用于脱毛工艺可显著提高脱毛的效率和质量；嗜冷酶低温催化能力强，已广泛应用于医药、日用化工、环境保护和食品加工等领域。
　　极端环境海洋生物由于其得天独厚的极端生存环境，成为人们获取独特功能基因的最佳对象，它们将成为人类最为重要的基因宝库。目前国际上，极端环境海洋生物基因资源的开发应用已经带来数十亿美元的产业价值。例如，美国灵达基因研究所从深海生物中提取了一段与人类完全吻合的基因，通过高科技手段将其优化组合，进入人体后通过细胞膜渗透到细胞内，一方面可修正人体即将出错和已经出错的基因，另一方面还填补了人体已经失去的基因，从而达到了防病治病的目的。又如在极地海洋低温生物中发现了大量的抗冻、耐盐等抗逆基因。最近研究人员从南极发草中发现了一种抗冻基因，这种基因使南极地带的草在30的条件下仍可以存活，将这种抗冻基因导入模式植物拟南芥体内，使其具备了抗冻特性，在抗冻农作物改良和品种选育领域具有十分广阔的应用前景。
　　极端环境海洋生物在其他许多领域也有广阔的应用开发前景。例如，极端环境海洋微生物具有普通海洋微生物不可比拟的抗逆能力，在环境保护方面具有重要应用价值。极端环境海洋微生物可有效富集重金属、降解石油烃、清除持久污染物，这对极端环境中污染的生物治理和修复起着重要作用。在极地低温海洋生态系统中，低温微生物在降解石油污染物的过程中起关键作用。低温石油降解菌在阿拉斯加溢油污染低温生物修复中获得巨大成功。
　　在深海和极地海洋环境中可开发的渔业资源正在研究之中，目前主要以南极磷虾为主。南极磷虾是全球可捕量最大和具有重要开发潜力的海洋渔业资源，生物资源量达50亿t，近几年的国际捕捞量增长很快。南极磷虾是地球上蛋白质含量最高的生物之一，体内富含虾油、虾青素、低温酶等活性物质，能够在医药、分子生物、化工、农业、水产等领域广泛应用，综合深度开发价值巨大。挪威、阿根廷、俄罗斯等国已建成集南极磷虾捕捞和加工生产于一体的大型船只，生产的南极磷虾油等作为保健食品风靡欧洲各国。
　　总之，极端环境海洋生物资源具有巨大的开发利用潜力，是人们梦寐以求的理想生物资源，也是国际海洋生物学研究的热点。目前，国外在极端环境海洋生物资源开发利用研究领域中已经开展了大量工作，产业化趋势在加快；我国对极端环境海洋生物资源的研究起步较晚，尚需加大研究投入力度，以便更好地开发利用极端环境海洋生物资源。21世纪，海洋生物天然产物受到人们的格外关注，因此应该重视学科交叉，组成科研攻关团队，构建药用海洋生物资源种质库，建立海洋生物天然产物分离纯化和活性筛选的技术平台，逐步完善海洋天然产物化合物数据库，定位与生物活性相关的分子标记，克隆可以药用的功能基因，建立具有海洋生物特色的表达系统和生物反应器技术，为开发海洋生物活性产物提供充足的材料。
　　海洋生物天然产物资源主要包括以下几种。
　　脂质化合物（lipidcompounds）：海洋生物代谢产物的脂质化合物主要包括已经发现的前列腺素、鱼肝油酸钠、多不饱和脂肪酸、玉梭鱼的体油、鲨鱼油、鲸蜡、海马、海龙、鲨肝醇、软海绵酸、海兔醚等。这些化合物来自于海藻、海绵、珊瑚、海洋鱼类、海洋软体动物及海洋微生物等。
　　海洋多糖（marinepolysaccharide）：海洋多糖有海藻多糖（微藻多糖、琼胶、卡拉胶、褐藻胶）、甲壳质、透明质酸、硫酸软骨素、刺参黏多糖、玉足海参黏多糖、海星黏多糖、扇贝糖胺聚糖等。海藻多糖从微藻中提取。例如，螺旋藻多糖从蓝藻中的钝顶螺旋藻中分离，具抗衰老、抗疲劳、抗辐射及提高机体免疫功能，对肿瘤细胞有一定的抑制和杀伤作用。褐藻胶为各种褐藻所共有的一种间质，已广泛用于制药和食品工业。甲壳质属于聚乙酰氨基葡萄糖，脱氨基后的产物为壳聚糖，有增强机体免疫力和调节人体生理的功能，如明显降压、降脂、降糖、抗凝、抗菌、止血、消炎等作用。
　　苷类化合物（saponincompound）：从海洋生物得到的苷类物质主要有强心苷、皂苷（海参皂苷、海星皂苷）、氨基糖苷、糖蛋白（蛤素、海扇糖蛋白、乌鱼墨、海胆蛋白）等。
　　氨基酸类物质（aminoacidcompound）：氨基酸包括褐藻氨酸、海人草酸、软骨藻酸、牛磺酸、珍珠氨基酸、鱼眼氨基酸、复合氨基酸（鱼鳔胶、龟甲胶）等。
　　多肽（peptide）：多肽包括凝集素、鲎凝集素、血蓝蛋白、铃蟾肽、蛙啡肽类、水母毒素、海葵毒素、水蛭素、章鱼毒素、麝香蛸素、芋螺毒素、鲨鱼软骨血管形成抑制因子、海蛇毒、鲸骨抗炎肽、海豹肽、降钙素、胰岛素、环肽（环二肽、海兔毒素、膜海鞘素）等。
　　萜类化合物（terpenoid）：萜类包括单萜类、倍半萜类、二萜类、二倍半萜类、三萜类等。萜类活性物质主要存在于珊瑚、海绵、海藻等海洋生物中，具有抗菌、抗肿瘤、预防疾病等作用。
　　甾类化合物（steroid）：甾类包括胆甾烷醇、岩藻甾醇、羟基岩藻甾醇、四羟基甾醇、柳珊瑚甾醇、甾体激素等。甾类主要从海绵、海藻、珊瑚等海洋生物体内提取。功能包括增强人体免疫力、降血压、抗炎、清热消肿、行气化痰等作用。
　　非肽含氮类化合物（nonproteinnitrogencompound）：非肽含氮类化合物包括酰胺类（头孢菌素类、岩沙海葵毒素、精脒、香豚毒素、黏盲鳗素）、胍类（河豚毒素、石房蛤毒素）、吡喃类（草苔虫内酯、软海绵素）、吡啶类（龙虾肌碱、蜂海绵毒素）、嘧啶类（阿糖胞苷）、吡嗪类（海萤荧光素、海仙人掌）、哌啶类（三丙酮胺）、吲哚类（乌鱼墨）、苯并咪唑类（骨螺素）、苯并唑啉类、嘌呤类（6硫代鸟嘌呤）、喹啉类（喹啉酮）、异喹啉类、碟呤类（骏河毒素）、咔啉类（蕈状海鞘素）、核酸类（鱼精蛋白）、沙蚕毒素等。
　　海洋产物资源除上述主要的8类化合物外，还包含海洋酶类和海洋色素。