多糖

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多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成,是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。其通式为(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称为多糖。有由一种类型的单糖组成的葡萄糖甘露聚糖半乳聚糖等(通常在英语的单糖词干上加上an这个词尾),由二种以上的单糖组成的杂多糖(hetero polysaccharide),含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等,在化学结构上实属多种多样。就分子量而论,有从0.5万个分子组成的到超过106个的多糖。由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个以上的单糖组成的聚合糖才称为多糖。比10个少的短链的称为寡糖。不过,就糖链而论即使是寡糖,在寡糖上结合了蛋白质脂类的,就整个分子而论,如果是属于高分子,则从广义上来看也属于多糖,因此特称为复合多糖(conjugated polysaccharide,complex poly-saccharide)或复合糖质(glycoconjugate)(糖蛋白糖脂类、蛋白多糖)。多糖的生物学功能,通常具有贮藏生物能〔如:淀粉糖原菊粉(inulin)〕和支持结构〔如:纤维素、几丁质(chitin)、粘多糖〕的作用。但是,细胞膜细胞壁的多糖成份不仅是支持物质,而且还直接参与细胞的分裂过程,在许多情况下成为细胞和细胞,细胞和病毒,细胞和抗体等相互识别结构的活性部位。生物合成通常是由结合在细胞膜质(高尔基体原生质膜、粗面内质网等)上的转糖基酶进行。利用各种糖苷作为前体。在细菌细胞壁和聚多糖的生物合成中,多萜醇衍生物(特别是称为细菌萜醇的)作为中间体参与反应,关于动、植物某些多糖的合成也有类似的中间体的报道。另一方面,在分解过程中,有对糖链的糖排列次序和键的性质有特异性的多种糖苷酶参与。动物细胞中则多以溶酶体系统的酶存在。此外,常能看到因缺损这些酶中的某种所导致的遗传病。这是显示多糖代谢重要性的典型例子。  

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一、 均一性多糖

自然界中最丰富的均一性多糖是淀粉和糖原、纤维素。它们都是由葡萄糖组成。淀粉和糖原分别是植物和动物中葡萄糖的贮存形式,纤维素是植物细胞主要的结构组分。

1、 淀粉

植物营养物质的一种贮存形式,也是植物性食物中重要的营养成分。

直链淀粉

许多α-葡萄糖以α(1-4)糖苷键依次相连成长而不分开的葡萄糖多聚物。典型情况下由数千个葡萄糖线基组成,分子量从150000到600000。

结构:长而紧密的螺旋管形。这种紧实的结构是与其贮藏功能相适应的。遇碘显兰色

支链淀粉

直链的基础上每隔20-25个葡萄糖残基就形成一个-(1-6)支链。不能形成螺旋管,遇碘显紫色。

淀粉酶:内切淀粉酶(α-淀粉酶)水解α-1.4键,外切淀粉酶(β-淀粉酶)α-1.4,脱支酶α-1.6

2、 糖元

与支链淀粉类似,只是分支程度更高,分支更,每隔4个葡萄糖残基便有一个分支。结构更紧密,更适应其贮藏功能,这是动物将其作为能量贮藏形式的一个重要原因,另一个原因是它含有大量的非原性端,可以被迅速动员水解。

糖元遇碘显红褐色。

3、 纤维素

结构:许多β-D-葡萄糖分子以β-(1-4)糖苷键相连而成直链。纤维素是植物细胞壁的主要结构成份,占植物体总重量的1/3左右,也是自然界最丰富的有机物,地球上每年约生产1011吨纤维素,经济价值:木材、纸张、纤维棉花亚麻

完整的细胞壁是以纤维素为主,并粘连有半纤维素果胶和木质素。约40条纤维素链相互间以氢键相连成纤维细丝,无数纤维细丝构成细胞壁完整的纤维骨架。

降解纤维素的纤维素主要存在于微生物中,一些反刍动物可以利用其消化道内的微生物消化纤维素,产生的葡萄糖供自身和微生物共同利用。虽大多数的动物(包括人)不能消化纤维素,但是含有纤维素的食物对于健康是必需的和有益的。

4、 几丁质(壳多糖)

N-乙酰--D-葡萄糖胺以(1,4)糖苷链相连成的直链。

5、 菊 糖 inulin

多聚果糖,存在于菊科植物根部。

6、 琼 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琼脂

几种均一多糖的结构、性质比较。  

二、 不均一性多糖

不均一性多糖种类繁多。

有一些不均一性多糖由含糖胺的重复双糖系列组成,称为糖胺聚糖(glyeosaminoglycans,GAGs),又称粘多糖。(mucopoly saceharides)、氨基多糖等。

糖胺聚糖是蛋白聚糖的主要组分,按重复双糖单位的不同,糖胺聚糖有五类:

1、透明质酸

2、硫酸软骨素

3、硫酸皮肤

4、硫酸用层酸

5、肝素

6、硫酸乙酰肝素  

化学性质

多糖无甜味,在水中不能形成真溶液,只能形成胶体,无还原性,无变旋性,但有旋光性。  

生物学功能

某些多糖,如纤维素和几丁质,可构成植物或动物骨架。淀粉和糖原等多糖可作为生物体储存能量的物质。不均一多糖通过共价键与蛋白质构成蛋白聚糖发挥生物学功能,如作为机体润滑剂、识别外来组织的细胞、血型物质的基本成分等。

多糖类化合物广泛存在于动物细胞膜和植物、微生物的细胞壁中,是由醛基和酮基通过苷键连接的高分子聚合物,也是构成生命的四大基本物质之一。

20世纪50年代发现真菌多糖具有抗癌作用,后来又发现地衣、花粉及许多植物均含有多糖类化合物,并进行分离提纯,确定了其化学结构、物理化学性质、药理作用,尤其对多糖类化合物的抗肿瘤和免疫增强作用进行深入研究。

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