多糖

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多糖是由多個單糖分子縮合、失水而成,是一類分子機構複雜且龐大的糖類物質。其通式為(C6H12O6)x。多糖 polysaccharide 凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均稱為多糖。有由一種類型的單糖組成的葡萄糖甘露聚糖半乳聚糖等(通常在英語的單糖詞幹上加上an這個詞尾),由二種以上的單糖組成的雜多糖(hetero polysaccharide),含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等,在化學結構上實屬多種多樣。就分子量而論,有從0.5萬個分子組成的到超過106個的多糖。由糖苷鍵結合的糖鏈,至少要超過10個以上的單糖組成的聚合糖才稱為多糖。比10個少的短鏈的稱為寡糖。不過,就糖鏈而論即使是寡糖,在寡糖上結合了蛋白質脂類的,就整個分子而論,如果是屬於高分子,則從廣義上來看也屬於多糖,因此特稱為複合多糖(conjugated polysaccharide,complex poly-saccharide)或複合糖質(glycoconjugate)(糖蛋白糖脂類、蛋白多糖)。多糖的生物學功能,通常具有貯藏生物能〔如:澱粉糖原菊粉(inulin)〕和支持結構〔如:纖維素、幾丁質(chitin)、粘多糖〕的作用。但是,細胞膜細胞壁的多糖成份不僅是支持物質,而且還直接參与細胞的分裂過程,在許多情況下成為細胞和細胞,細胞和病毒,細胞和抗體等相互識別結構的活性部位。生物合成通常是由結合在細胞膜質(高爾基體原生質膜、粗面內質網等)上的轉糖基酶進行。利用各種糖苷作為前體。在細菌細胞壁和聚多糖的生物合成中,多萜醇衍生物(特別是稱為細菌萜醇的)作為中間體參與反應,關於動、植物某些多糖的合成也有類似的中間體的報導。另一方面,在分解過程中,有對糖鏈的糖排列次序和鍵的性質有特異性的多種糖苷酶參與。動物細胞中則多以溶酶體系統的酶存在。此外,常能看到因缺損這些酶中的某種所導致的遺傳病。這是顯示多糖代謝重要性的典型例子。  

目錄

分類

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一、 均一性多糖

自然界中最豐富的均一性多糖是澱粉和糖原、纖維素。它們都是由葡萄糖組成。澱粉和糖原分別是植物和動物中葡萄糖的貯存形式,纖維素是植物細胞主要的結構組分。

1、 澱粉

植物營養物質的一種貯存形式,也是植物性食物中重要的營養成分。

直鏈澱粉

許多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷鍵依次相連成長而不分開的葡萄糖多聚物。典型情況下由數千個葡萄糖線基組成,分子量從150000到600000。

結構:長而緊密的螺旋管形。這種緊實的結構是與其貯藏功能相適應的。遇碘顯蘭色

支鏈澱粉

直鏈的基礎上每隔20-25個葡萄糖殘基就形成一個-(1-6)支鏈。不能形成螺旋管,遇碘顯紫色。

澱粉酶:內切澱粉酶(α-澱粉酶)水解α-1.4鍵,外切澱粉酶(β-澱粉酶)α-1.4,脫支酶α-1.6

2、 糖元

與支鏈澱粉類似,只是分支程度更高,分支更,每隔4個葡萄糖殘基便有一個分支。結構更緊密,更適應其貯藏功能,這是動物將其作為能量貯藏形式的一個重要原因,另一個原因是它含有大量的非原性端,可以被迅速動員水解。

糖元遇碘顯紅褐色。

3、 纖維素

結構:許多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷鍵相連而成直鏈。纖維素是植物細胞壁的主要結構成份,占植物體總重量的1/3左右,也是自然界最豐富的有機物,地球上每年約生產1011噸纖維素,經濟價值:木材、紙張、纖維棉花亞麻

完整的細胞壁是以纖維素為主,並粘連有半纖維素果膠和木質素。約40條纖維素鏈相互間以氫鍵相連成纖維細絲,無數纖維細絲構成細胞壁完整的纖維骨架。

降解纖維素的纖維素主要存在於微生物中,一些反芻動物可以利用其消化道內的微生物消化纖維素,產生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。雖大多數的動物(包括人)不能消化纖維素,但是含有纖維素的食物對於健康是必需的和有益的。

4、 幾丁質(殼多糖)

N-乙醯--D-葡萄糖胺以(1,4)糖苷鏈相連成的直鏈。

5、 菊 糖 inulin

多聚果糖,存在於菊科植物根部。

6、 瓊 脂 Ager

多聚半乳糖,是某些海藻所含的多糖,人和微生物不能消化瓊脂

幾種均一多糖的結構、性質比較。  

二、 不均一性多糖

不均一性多糖種類繁多。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重複雙糖系列組成,稱為糖胺聚糖(glyeosaminoglycans,GAGs),又稱粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要組分,按重複雙糖單位的不同,糖胺聚糖有五類:

1、透明質酸

2、硫酸軟骨素

3、硫酸皮膚

4、硫酸用層酸

5、肝素

6、硫酸乙醯肝素  

化學性質

多糖無甜味,在水中不能形成真溶液,只能形成膠體,無還原性,無變旋性,但有旋光性。  

生物學功能

某些多糖,如纖維素和幾丁質,可構成植物或動物骨架。澱粉和糖原等多糖可作為生物體儲存能量的物質。不均一多糖通過共價鍵與蛋白質構成蛋白聚糖發揮生物學功能,如作為機體潤滑劑、識別外來組織的細胞、血型物質的基本成分等。

多糖類化合物廣泛存在於動物細胞膜和植物、微生物的細胞壁中,是由醛基和酮基通過苷鍵連接的高分子聚合物,也是構成生命的四大基本物質之一。

20世紀50年代發現真菌多糖具有抗癌作用,後來又發現地衣、花粉及許多植物均含有多糖類化合物,並進行分離提純,確定了其化學結構、物理化學性質、藥理作用,尤其對多糖類化合物的抗腫瘤和免疫增強作用進行深入研究。

參看

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