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淀粉、纤维素与糖原的区别

生物100 2023-02-12

淀粉、纤维素与糖原的区别

淀粉、纤维素与糖原是最重要的三种多糖,都是由葡萄糖的单体聚合而成(图2-4),但是,由于在结构上有显著差异,其物理性质与化学性质,以及功能都不同。
淀粉是植物体内储存养分的主要物质。淀粉主要分布在植物的种子、果实以及某些块茎、块根中,也是人类食物中糖类的主要来源。淀粉分子是由许多个α-葡萄糖构成的。自然界中含有的淀粉有两种结构类型:直链淀粉和支链淀粉。
直链淀粉分子是由许多个α-葡萄糖分子,通过α-14糖苷键连接而成。由于α-1,4糖苷键形成一定的角度(由于直链淀粉分子中相邻葡萄糖单位形成一定的角度),其长链卷曲呈螺旋状,每圈(圈螺旋)由6个葡萄糖单位组成。
支链淀粉较直链淀粉的分子大,具有高度分支化的结构,小分支极多(约25~30个葡萄糖单位产生一次分支)。每个分支都是由许多α-葡萄糖分子,通过α-14糖苷键连接而成,但分支与分支之间(点处)是通过α-16糖苷键连接。淀粉在植物细胞中以淀粉粒的形式存在,淀粉粒呈卵形或球形,大小因植物的来源而异。淀粉可以作为植物的能源物质或者合成其他反应的原料物质。
纤维素是自然界中分布最广泛、含量最丰富的一种多糖。纤维素分子是由若十个β-葡萄糖分子构成的,每个葡萄糖分子之间以β-14糖苷键结合而形成的长链大分子物质。研究发现,在纤维素分子中,连接葡萄糖分子之间的化学键方向不同,它们会形成一条没有分支的链,也不发生卷曲。大量纤维素的单链分子之间通过氢键发生作用,使数以千计的单链联系在一起形成微纤维。因此,纤维素分子结构通常十分稳定,既不溶于水,也不溶于一般有机溶剂以及稀碱溶液。在木本植物中,大量的微纤维形成纤维状,与其他类型的多聚体结合在一起,具有很强的支持作用,从而可以支持起高大的乔木。人和动物消化道中不含有纤维素酶,不能直接利用纤维素,但是,对人体而言,摄人一定量的膳食纤维,可以吸收水分,有利于促进胃肠道的蠕动,促进粪便的排泄,维持消化系统的功能,有益健康。某些动物,如马、牛等,其消化道中生存着能水解纤维索的微生物,借助这些微生物水解纤维素生成葡萄糖而获得营养。
糖原,又称为动物淀粉,以糖原颗粒的形式分布在动物细胞的细胞质内。它主要分布在动物的肝和骨骼肌中,在心肌、脑、肾等组织中也含有少量糖原。在细菌如大肠杆菌中也发现有糖原。在化学组成上,糖原也是以葡萄糖为基本单位组成的大分子多糖。在结构上,糖原分子中的葡萄糖主要以a-14糖苷键连接形成直链。与支链淀粉相似,糖原分子又通过a-16糖苷键连接构成支链,所不同的是糖原的分支程度更高,分支链更短,平均每8~12个葡萄糖残基就发生次分支。研究发现,动物体内糖原的多分支,可以增加糖原分子的溶解度,又可以有更多的非还原糖端能同时被糖原磷酸化酶催化降解,加快其水解(磷酸解)转化为单糖,有利于满足生命活动对能量的需要。
来源:新教材必修1教师用书
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