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臨床執(zhí)業(yè)醫(yī)師《生物化學》第一章第四節(jié)

多 糖

多糖由多個單糖縮合而成。它是自然界中分子結(jié)構(gòu)復雜且龐大的糖類物質(zhì)。多糖按功能可分為兩大類：一類是結(jié)構(gòu)多糖，如構(gòu)成植物細胞壁的纖維素、半纖維素，構(gòu)成細菌細胞壁的肽聚糖等;另一類是貯藏多糖，如植物中的淀粉、動物體內(nèi)的糖原等。還有一些多糖具有更復雜的生理功能，如粘多糖、血型物質(zhì)等，它們在生物體內(nèi)起著重要的作用。

多糖可由一種單糖縮合而成，稱均一多糖，如戊糖膠(木糖膠、阿拉伯糖膠)、己糖膠(淀粉、糖原、纖維素等)，也可由不同類型的單糖縮合而成，稱不均一多糖，如半乳糖甘露糖膠、阿拉伯膠和果膠等。

多糖在水中不形成真溶液，只能形成膠體。多糖沒有甜味，也無還原性。多糖有旋光性，但無變旋現(xiàn)象。

一、淀粉

淀粉(starch)是植物中最重要的貯藏多糖，在植物中以淀粉粒狀態(tài)存在，形狀為球狀或卵形。淀粉是由麥芽糖單位構(gòu)成的鏈狀結(jié)構(gòu)，可溶于熱水的是直鏈淀粉，不溶的是支鏈淀粉。支鏈淀粉易形成漿糊，溶于熱的有機溶劑。玉米淀粉和馬鈴薯淀粉分別含27%和20%的直鏈淀粉，其余為支鏈淀粉。有些淀粉(如糯米)全部為支鏈淀粉，而有的豆類淀粉則全是直鏈淀粉。

淀粉與酸緩和地作用時(如7.5%HCl，室溫下放置7日)即形成所謂“可溶性淀粉”，在實驗室內(nèi)常用。淀粉在工業(yè)上可用于釀酒和制糖。

(一)直鏈淀粉

直鏈淀粉(amylose)分子量從幾萬到十幾萬，平均約在60，000左右，相當于300-400個葡萄糖分子縮合而成。由端基分析知道，每分子中只含一個還原性端基和一個非還原性端基，所有它是一條不分支的長鏈。它的分子通常卷曲成螺旋形，每一轉(zhuǎn)有六個葡萄糖分子。直鏈淀粉是由1，4糖苷鍵連接的α-葡萄糖殘基組成的。以碘液處理產(chǎn)生藍色，光吸收在620-680nm。

(二)支鏈淀粉

支鏈淀粉(amylopectin)的分子量在20萬以上，含有1300個葡萄糖或更多。與碘反應呈紫色，光吸收在530-555nm。端基分析指出，每24-30個葡萄糖單位含有一個端基，所有它具有支鏈結(jié)構(gòu)，每個直鏈是α-1，4連接的鏈，而每個分支是α-1，6連接的鏈。由不完全水解產(chǎn)物中分離出了以α-1，6糖苷鍵連接的異麥芽糖，證明了分支的結(jié)構(gòu)。據(jù)研究，支鏈淀粉至少含有300個α-1，6糖苷鍵。

二、糖原

糖原(glycogen)是動物中的主要多糖，是葡萄糖的極容易利用的儲藏形式。糖原分子量約為500萬，端基含量占9%，而支鏈淀粉為4%，所以8糖原的分支程度比支鏈淀粉高一倍多。糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支密度更大，平均鏈長只有12-18個葡萄糖單位。每個糖原分子有一個還原末端和很多非還原末端。與碘反應呈紫色，光吸收在430-490nm。

糖原的分支多，分子表面暴露出許多非還原末端，每個非還原末端既能與葡萄糖結(jié)合，也能分解產(chǎn)生葡萄糖，從而迅速調(diào)整血糖濃度，調(diào)節(jié)葡萄糖的供求平衡。所以糖原是儲藏葡萄糖的理想形式。糖原主要儲藏在肝臟和骨骼肌，在肝臟中濃度較高，但在骨骼肌中總量較多。糖原在細胞的胞液中以顆粒狀存在，直徑約為100-400埃?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)除動物外，在細菌、酵母、真菌及甜玉米中也有糖原存在。

三、纖維素

纖維素(cellulose)是自然界中含量最豐富的有機物，它占植物界碳含量的50%以上。棉花和亞麻是較純的纖維素，在90%以上。木材中的纖維素常和半纖維素及木質(zhì)素結(jié)合存在。用煮沸的1%NaOH處理木材，然后加氯及亞硫酸鈉，即可去掉木質(zhì)素，留下纖維素。

纖維素由葡萄糖分子以β-1,4-糖苷鍵連接而成，無分支。纖維素分子量在5萬到40萬之間，每分子約含300-2500個葡萄糖殘基。纖維素是直鏈，100-200條鏈彼此平行，以氫鍵結(jié)合，所以不溶于水，但溶于銅鹽的氨水溶液，可用于制造人造纖維。纖維素分子排列成束狀，和繩索相似，纖維就是由許多這種繩索集合組成的。

纖維素經(jīng)弱酸水解可得到纖維二糖。在濃硫酸(低溫)或稀硫酸(高溫、高壓)下水解木材廢料，可以產(chǎn)生約20%的葡萄糖。纖維素的三硝酸酯稱為火棉，遇火迅速燃燒。一硝酸酯和二硝酸酯可以溶解，稱為火棉膠，用于醫(yī)藥、工業(yè)。

純凈的纖維素是無色無臭、無味的物質(zhì)。人和動物體內(nèi)沒有纖維素酶，不能分解纖維素。反芻動物和一些昆蟲體內(nèi)的微生物可以分解纖維素，為這些動物提供營養(yǎng)。

四、其他

(一)果膠 一般存在于初生細胞壁中，也存在于水果中。它是果膠酸的甲酯。果醬就是利于水果的果膠制成的。

(二)菊糖 也叫菊粉，主要存在于菊科植物的根部，是多縮果糖。

(三)瓊脂 某些海藻(如石花菜屬)所含的多糖物質(zhì)，主要成分是多縮半乳糖，含有硫和鈣。瓊脂不易被微生物分解，可作微生物培養(yǎng)基成分，也可作為電泳支持物。食品工業(yè)中常用來制造果凍、果醬等。1-2%的瓊脂在室溫下就能形成凝膠。

agar包括agarose和araropectin，瓊脂糖由D-吡喃半乳糖以α-1，3鍵相連，每9個殘基與一個L-吡喃半乳糖以1，4鍵連接，每53個殘基有一個硫酸基。

(四)幾丁質(zhì) N-乙酰葡萄糖胺以β-1，4糖苷鍵相連，是甲殼動物的結(jié)構(gòu)多糖，也叫甲殼素。是水中含量最大的有機物。

五、不均一多糖

粘多糖，也叫糖胺聚糖，它與蛋白質(zhì)結(jié)合構(gòu)成蛋白聚糖，又稱粘蛋白。它存在于軟骨、腱等結(jié)締組織中，構(gòu)成組織間質(zhì)。各種腺體分泌出的起潤滑作用的粘液多富含粘多糖。它在組織生長和再生過程中，在受精過程中以及機體與許多傳染源(細菌、病毒)的相互作用上都起著重要作用。

糖胺聚糖是由特定二糖單位多次重復構(gòu)成的雜聚多糖，因其二糖單位中都含有己糖胺而得名。不同糖胺聚糖的二糖單位不同，但一般都由一分子己糖胺和一分子己糖醛酸或中性糖構(gòu)成。單糖之間以1-3鍵或1-4鍵相連。

糖胺聚糖按其分布和組成分為以下五類：硫酸軟骨素，硫酸皮膚素，硫酸角質(zhì)素，肝素和透明質(zhì)酸。其中除角質(zhì)素外，都含有糖醛酸;除透明質(zhì)酸外，都含有硫酸基。

糖胺聚糖是高分子量的膠性物質(zhì)，分子量可達500萬，存在于動物細胞的細胞衣中，起潤滑和粘合的作用。

透明質(zhì)酸存在于眼睛的玻璃液及臍帶中，可溶于水，成粘稠溶液。其主要功能是在組織中吸著水分，具有保護及粘合細胞使其不分散的作用。在具有強烈侵染性的細菌中，在迅速生長的惡性腫瘤中，在蜂毒與蛇毒中都含有透明質(zhì)酸酶，它能引起透明質(zhì)酸的分解。

硫酸軟骨素是軟骨、腱及骨骼的主要成分。有A,B和C三種。

肝素在動物體內(nèi)分布很廣，因在肝臟中含量豐富而得名。具有阻止血液凝固的特性。目前廣泛應用肝素為輸血時的血液抗凝劑，臨床上也常用它防止血栓形成。分子量為17,000。