Количественное содержание различных азотсодержащих компонентов в мицелии пенициллов непостоянно, оно меняется с возрастом, зависит от штамма и условий культивирования.
Молодой мицелий более богат белками, чем старый. При старении количество небелкового азота обычно, повышается. Значительной величины достигает количество небелкового азота в фазе интенсивного образования пенициллина. Такая закономерность сохраняется у всех изученных пенициллииообразующих штаммов, хотя абсолютные величины веществ, содержащих азот, обычно различные.
По качественному аминокислотному составу мицелий ничем не отличается от других растительных и животных объектов, в его состав входит 14—20 аминокислот (по данным различных исследований). Наибольшее количество приходится на глютаминовую и аспарагиновую кислоты, группу лейцинов, аланин, пролин, треонин. Количество некоторых аминокислот зависит в значительной степени от среды.
При культивировании Penicillium chrysogenuin на синтетической среде Чапека количество фенилаланина увеличивалось почти в три раза пролина — в 1,8 раза, глютаминовой кислоты — в 1,25 раза по сравнению с комплексной средой. Количество белка в мицелии, выращенном на синтетической среде, составляло 28,8% от сухого веса, на комплексной — 13,7%.
В последнее время благодаря тонким биохимическим методам анализа удалось провести изучение химической природы клеточной стенки микроорганизмов. Одним из основных компонентов клеточной стенки грибов является хитин. Хитин очень стойкое к воздействию различных химических веществ соединение. Только путем длительного кислотного гидролиза удалось расщепить его на аминосахар и уксусную кислоту. Он представляет собой полисахарид, построенный из остатков N-ацетил-D-глюкозамина. До 12—20% сухого веса клеточной стенки приходится на аминосахара. Кроме D-глюкозамина, иногда встречается D-галактозамин. В состав клеточной стенки входят также белки, тесно связанные с полисахаридными компонентами.