的多糖,通常被称为聚糖,是由超过10个单位单个糖(单糖)形成的高分子量的化合物。换句话说,它们是通过糖苷键连接在一起的单糖聚合物。
它们是自然界中非常常见的分子,因为它们存在于所有生物中,它们在其中执行多种功能,其中许多功能仍在研究中。它们被认为是地球上可再生自然资源的最大来源。
纤维素,一种均多糖的结构(来源:http://www.monografias.com/trabajos46/celulosa-madera/celulosa-madera2.shtml/ CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa /4.0)(通过Wikimedia Commons)
例如,植物细胞壁由生物圈中最丰富的多糖之一:纤维素组成。
这种化合物由称为葡萄糖的单糖的重复单元组成,除了具有维持植物结构的功能外,还可以作为数千种微生物,真菌和动物的食物。
随着时间的流逝,人类已经设法将纤维素用于实际用途:他使用棉制造衣服,使用树木的“纸浆”制造纸张,等等。
淀粉也是淀粉的另一种非常丰富的多糖,也是植物产生的并且对人类非常重要,因为它是碳和能量的主要来源之一。它存在于谷物,块茎等中。
多糖的特性
-它们是非常高分子量的大分子
-它们主要由碳,氢和氧原子组成
-从结构和功能上讲,它们非常多样化
-它们几乎存在于地球上的所有生物中:植物,动物,细菌,原生动物和真菌
-一些多糖在水中的溶解度很高,而另一些则不然,这通常取决于其结构中是否存在分支
-它们在能量存储,细胞通讯,细胞和组织的结构支持等方面起作用。
-其水解通常会导致释放单个残基(单糖)
-它们可以作为更复杂的大分子的一部分被发现,例如许多糖蛋白,糖脂等的碳水化合物部分。
结构体
正如我们在开始时所讨论的那样,多糖是具有10个以上糖或单糖残基的聚合物,它们通过糖苷键连接在一起。
尽管它们是极其多样化的分子(可能结构类型有无限多种),但在多糖结构中发现的最常见的单糖是戊糖和己糖,分别是5个碳原子和6个碳原子的糖。
多元化
这些大分子的多样性在于,除了可以组成它们的糖以外,每个糖残基还可以呈两种不同的环状形式:呋喃糖或吡喃糖(仅碳原子数为5和6的那些糖)。
此外,糖苷键可以是α-或β-构型,并且如果这还不够,这些键的形成可能涉及相邻残基中一个或多个羟基(-OH)的取代。
它们还可以由具有支链的糖,不具有一个或多个羟基(-OH)的糖以及具有6个以上碳原子的糖以及单糖的不同衍生物(常见或不常见)形成。
由拉奎尔·帕拉达·普伊格(Raquel Parada Puig)修改的线性和分支多糖的图形表示(来源:jphwang /公共领域,通过Wikimedia Commons)
与支链多糖相反,直链多糖通常在刚性或不挠性结构中包装更好,并且不溶于水,而支链多糖则高度溶于水并在水溶液中形成“糊状”结构。
多糖分类
多糖的分类通常基于其天然存在,但是,根据其化学结构对它们进行分类变得越来越普遍。
许多作者认为,对多糖进行分类的最佳方法是基于构成它们的糖的类型,根据糖的类型已定义了两大类:同多糖和杂多糖。
同多糖或高聚糖
该组包括所有由相同糖或单糖单元组成的多糖,即它们是相同类型糖的均聚物。
最简单的均多糖是具有线性构象的那些,其中所有糖残基均通过相同类型的化学键连接。纤维素是一个很好的例子:它是由通过β键(1→4)连接的葡萄糖残基组成的多糖。
然而,存在更复杂的均多糖,它们是在线性链中具有不止一种键的类型,甚至可以具有分支的多糖。
自然界中非常常见的均多糖的例子是纤维素,糖原和淀粉,它们均由重复的葡萄糖单元组成;该组还包括几丁质,其由N-乙酰基-葡萄糖胺(葡萄糖的衍生物)的重复单元组成。
然后还有其他在文献中不那么受欢迎的东西,例如果聚糖(由果糖单元组成),戊聚糖(由阿拉伯糖或木糖组成)和果胶(由半乳糖醛酸的衍生物组成,而半乳糖醛酸的衍生物又来自半乳糖)。
杂多糖或杂聚糖
另一方面,在该组中,将由两种或更多种不同类型的糖组成的所有那些多糖进行分类,即它们是不同糖的杂聚物。
最简单的杂多糖是由两个不同的糖残基(或糖的衍生物)形成的,这些残基可以(1)在同一线性链中,或(2)一个形成主线性链,另一个形成侧链。
但是,也可能存在由两种以上高度分支或非含糖残基组成的杂多糖。
这些分子中的许多与蛋白质或脂质缔合,形成糖蛋白和糖脂,在动物组织中非常丰富。
杂多糖的非常常见的例子是作为粘多糖的一部分的那些,例如透明质酸,其广泛分布于动物中并且由与N-乙酰基-D-葡糖胺残基连接的葡糖醛酸残基组成。
存在于所有脊椎动物中的软骨也具有丰富的杂多糖,尤其是硫酸软骨素,其由葡萄糖醛酸和N-乙酰基-D-半乳糖胺的重复单元组成。
有关术语的一般事实
多糖以通用术语聚糖命名,因此最精确的命名法使用前缀“亲代糖”和末尾“ -ano”来命名。例如,基于葡萄糖单元的多糖可以称为葡聚糖。
多糖的例子
在全文中,我们引用了最常见的例子,这些例子无疑代表了大分子大分子。接下来,我们将对其中的一些内容进行一些开发,并提及其他同样重要的内容。
糖原和纤维素,两种多糖(来源:Sunshineconnelly,网址:en.wikibooks / CC BY(https://creativecommons.org/licenses/by/2.5),来自Wikimedia Commons,由Raquel Parada Puig修改)
纤维素和几丁质
纤维素是一种葡萄糖残基聚合物,与几丁质一起是一种N-乙酰基-葡萄糖胺残基聚合物,是地球上最丰富的聚合物之一。
几丁质分子
前者是覆盖植物细胞的壁的基本部分,而后者则是在真菌和节肢动物的外骨骼的细胞壁中,它们是令人难以置信的多样化和丰富的无脊椎动物,包括昆虫和昆虫。例如,甲壳类动物。
两种同多糖不仅对人类而且对生物圈中的所有生态系统都同等重要,因为它们构成了食物链基础中生物的结构部分。
糖原和淀粉
多糖具有多种功能,可以作为能量储备材料。淀粉在植物中产生,糖原在动物中产生。
两者都是由葡萄糖残基组成的同多糖,它们通过不同的糖苷键连接,以非常复杂的模式出现许多分支。借助某些蛋白质,这两种类型的分子可以形成更致密的颗粒。
淀粉是由两种不同的葡萄糖聚合物组成的复合物:直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉是葡萄糖残基的线性聚合物,通过α键(1→4)连接,而支链淀粉是通过α键(1→6)与直链淀粉结合的支链聚合物。
马铃薯细胞中的淀粉粒。资料来源:Ganymede / CC BY-SA(https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)
另一方面,糖原也是通过α键(1→4)连接的葡萄糖单元的聚合物,并具有通过α键(1→6)连接的许多分支。与淀粉相比,它具有明显更高的分支数。
糖原的结构
肝素
肝素是与硫酸根基团相关的糖胺聚糖。它是由葡糖醛酸单元(其中许多已被酯化)和N-氨基葡萄糖硫酸盐单元(在其6碳原子上通过α(1→4)键连接的硫酸基团)组成的杂多糖。
肝素的结构。图片来源:Jü/ CC0
该化合物通常用作抗凝剂,通常用于治疗心脏病发作和不稳定型心绞痛。
其他多糖
植物产生许多富含复杂杂多糖的物质,包括树胶和其他粘合剂或乳化化合物。这些物质通常富含葡萄糖醛酸和其他糖类的聚合物。
细菌还会产生杂多糖,而杂多糖会多次释放到周围的环境中,这就是为什么它们被称为胞外多糖的原因。
这些物质中有许多在食品工业中用作胶凝剂,尤其是由乳酸菌合成的胶凝剂。
参考文献
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