三种多糖的区别(科普多糖)
三种多糖的区别(科普多糖)无甜味甜味(C6H10O5)n实质糖苷键结合的糖链
多糖(polysaccharide)是由糖苷键结合的糖链,至少要超过10个的单糖组成的聚合糖高分子碳水化合物,可用通式(C6H10O5)n表示。由相同的单糖组成的多糖称为同多糖,如淀粉、纤维素和糖原;以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖,如阿拉伯胶是由戊糖和半乳糖等组成。多糖不是一种纯粹的化学物质,而是聚合程度不同的物质的混合物。多糖类一般不溶于水,无甜味,不能形成结晶,无还原性和变旋现象。多糖也是糖苷,所以可以水解,在水解过程中,往往产生一系列的中间产物,最终完全水解得到单糖。
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- 1、结构
- 2、分类
- 均一性多糖
- 不均一性多糖
- 免疫调节
- 抗病毒及抗癌
- 降血糖
- 治疗
- 美容
- 乳化
- 其它用途
- 3、化学性质
- 4、生物学功能
多糖(polysaccharide)是由多个单糖分子缩合、失水而成,是一类分子结构复杂且庞大的糖类物质。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。多糖在自然界分布极广,亦很重要。有的是构成动植物细胞壁的组成成分,如肽聚糖和纤维素;有的是作为动植物储藏的养分,如糖原和淀粉;有的具有特殊的生物活性,像人体中的肝素有抗凝血作用,肺炎球菌细胞壁中的多糖有抗原作用。
多糖的结构单位是单糖,多糖相对分子质量从几万到几千万。结构单位之间以苷键相连接,常见的苷键有α-1,4-、β-1,4-和α-1,6-苷键。结构单位可以连成直链,也可以形成支链,直链一般以α-1,4-苷键(如淀粉)和β-1,4-苷键9如纤维素)连成;支链中链与链的连接点常是α-1,6-苷键。
由一种类型的单糖组成的有葡萄糖、甘露聚糖、半乳聚糖等,由二种以上的单糖组成的杂多糖(hetero polysaccharide)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。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和脂类的,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)。
2、分类多糖的广义分类分为: 均一性多糖和不均一性多糖。
均一性多糖由一种单糖分子缩合而成的多糖,叫做均一性多糖。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
淀粉是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,分为直链淀粉和支链淀粉。
① 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。遇碘显蓝色。
②支链淀粉:在直链的基础上每隔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.糖原
糖原与支链淀粉类似,只是分支程度更高,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。糖原遇碘显红褐色。
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
多聚果糖,存在于菊科植物根部。
6.琼 脂
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。
不均一性多糖由不同的单糖分子缩合而成的多糖,叫做不均一多糖。常见的有:透明质酸、硫酸软骨素等。
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.硫酸皮肤素
4.硫酸用层酸
5.肝素
6.硫酸乙酰肝素
美容Honda Yasuki等从西洋樱草属(Polyanthus)植物中获得一种具有良好的保湿、抗皱等作用的酸性杂多糖。Sawai Yasuko等从石菖蒲(Acorusgram/neus)的根茎中分离得到的多糖可抑制黑色素的产生,具有抗炎、抗氧化作用,可用于黑变病的治疗,且因其具有良好的保湿作用,故又可作为化妆品的有效成分。Shimomura K~nji等从甲壳类动物的肉类降解产物中得到一种具有美容功效的酸性多糖。实验证明,此酸性多糖可抑制延缓衰老的透明质酸的分解,减少皮肤细纹和干裂,因而可作为美容食品和化妆品的有效成分。
乳化Keiichi等从禾本科(Gramineae)羊茅属(Festuca)植物(如大麦)的体细胞壁提取得到具有乳化作用的多糖,可作为乳化剂广泛应用于工业生产,且安全、无污染。KuraneRyuichiro等通过培养广泛产碱菌B一16(~3ca//geneshuus B一16),得到并分离出一种由海藻糖和甘露糖组成的多糖,此多糖在水中溶解性好,有良好的稳定性,可作为研磨剂、乳化剂的稳定剂和增稠剂。
其它用途Sakata Shigenobu等通过对多种单糖、多糖及其衍生化糖类(如醛糖、黏多糖、多糖酵解后的糖)进行发酵或提取,得到一类稳定、安全的试剂,它可减少典型的有害物(如二氧芑、氰基化合物、多氯联苯等)对环境和人体的侵害,是极有意义的环保试剂。Watanabe Sa J用一种以吸附多糖(如淀粉)的羟磷灰石作载体的培养基质培养造骨细胞。此载体的特点在于不用加入血清、细胞生长因子等物质就可刺激造骨细胞生长因子受体,而且它可避免在培养某种造骨细胞时,由于血清种类的特异性而必须筛选最适血清所耗费的大量人力、财力,因而此项发明的问世无疑大大地降低了造骨细胞的培养费用,具有极高的经济价值和社会价值。
4、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。
5、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。
海藻生物活性物质大致可分为两种 一种是分子量较小 吸收后能直接或间接影响体内代谢物质 主要包括卤族化合物、萜类化合物、溴酚类化合物、对苯二酚、海藻单宁、昆布氨酸等;另一种是难以被消化吸收的细胞间粘性多糖 主要包括褐藻中的藻酸、褐藻糖胶、硫酸多糖、红藻中的琼胶、卡拉胶等。多糖是所有生命有机体的重要组分 并在控制细胞分裂、调节细胞生长以及维持生命有机体正常代谢等方面具有重要作用。
海藻多糖海藻多糖主要来自海带、鹿尾菜(羊栖菜)、巨藻、泡叶藻、墨角藻等海藻。海藻多糖主要包括褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉。从海带中分离得到的褐藻胶、褐藻糖胶和褐藻淀粉粗品均为白色略带黄色的粉末。经纯化得到的褐藻 酸钠为白色丝状物;褐藻糖胶为乳白色粉末;二者均 溶于水、不溶于乙醇、丙酮、氯仿等有机溶剂。
结构
海藻多糖
海藻多糖是一类多组分的混合物。至今为止,对其结构的研究主要集中于其所包含的糖单元及含量。如褐藻(Ascophyllum nodosum)细胞壁中的多糖包括25%的L-岩藻糖、26%的D-木糖、19%的D-己四醇醛酸、13%的硫酸盐和12%的蛋白质。Bilan MI从褐藻中提取岩藻依聚糖,测定其部分片断结构组成,其中L-岩藻糖、硫酸盐、醋酸盐的摩尔比是1∶2.22∶0.08,糖链结构由典型的多个二糖单元聚合而成,二糖单元结构(见图1),可以看出其硫酸盐的含量比较高。
分类海藻多糖就来源可分为褐藻多糖、红藻多糖、绿藻多糖和蓝藻多糖4大类,其中前两者研究较多。
1 红藻多糖 红藻多糖主要有琼胶、卡拉胶和琼胶-卡拉胶中间多糖,均是以半乳糖为单位结合而成的半乳聚糖。
2 褐藻多糖 褐藻多糖主要来自海带、巨藻、泡叶藻和墨角藻等,有褐藻胶(Alginate)、褐藻糖胶(Fucoidan)和褐藻淀粉(Laminaran)。
3 绿藻多糖 绿藻多糖为构成其细胞壁填充物的木聚糖和(或)甘露聚糖,还有少量存在于细胞质内的葡聚糖。
4 蓝藻多糖 目前对蓝藻多糖的研究较少,主要以螺旋藻多糖为代表。
2、生理功能1.免疫调节作用①对免疫细胞和细胞因子的调节。海藻多糖能刺激各种免疫活性细胞(如巨噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞等)的分化、成熟、繁殖,使机体的免疫系统得到恢复和加强。②对补体系统的作用。补体过度激活,不仅会消耗大量的补体成分,导致机体的抗感染能力下降,而且在激活过程中产生大量的具有生物活性的物质,引起机体发生过度的炎症反应而引起自身组织和细胞的损伤,而海带水溶性多糖对补体旁路有一定的作用。
2.抗病毒海藻多糖大多含有硫酸基,并且抗病毒作用与5042一含量成正相关。天然硫酸醋化多糖的抗病毒活性与其硫酸基团及其含量、分子量的大小有关。海藻多糖钙配合物(CaSP)能选择性抑制病毒在宿主细胞中的复制和传播,而形成的钙离子赘合物和硫酸根是在宿主细胞中抗病毒效果所必需的,CasP能够抑制少数有包膜病毒的复制。
3.抗氧化过多的活性氧自由基对吞噬细胞本身及其它细胞、组织及生物大分子有破坏作用,而脂质过氧化加速又可造成正常细胞的破坏和死亡。海藻多糖不仅具有清除活性氧的作用,还能够显著降低脂质过氧化物(LPO)的含量,提高过氧化物酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的活性,具有清除过多自由基与抗脂质过氧化的作用,钝顶螺旋藻多糖能显著增强机体抗氧化及抗自由基损伤的能力,其机制可能是通过促进机体对SOD、GSH一Px(谷胧甘肤过氧化物酶)及GSH等的生物合成而增强机体清除自由基的能力。