二 多糖结构及分类

（一）多糖的结构

多糖(polysaccharide)为由十个及以上的单糖经糖苷键共价连接形成的大分子聚合物，也叫作多聚糖，其通式为(C6H10O5)n。其中由相同的单糖组成的多糖称为同多糖；以不同的单糖组成的多糖称为杂多糖。多糖的水溶性不高且不具有甜味，无变旋现象和还原性，可以被水解，并且是逐步进行的，经过一系列的中间反应，最终可完全水解成单糖。不同多糖的相对分子质量有很大差异，从几万到几千万不等。各单糖间以苷键相连接，最常见的苷键有α-1，4-苷键、β-1，4-苷键和α-1，6-苷键。多糖中包含的直链一般以α-1，4-苷键和β-1，4-苷键连接构成，支链中链与链的连接则大多是通过α-1，6-苷键。

（二）多糖的分类

多糖主要是按其组成特点、来源和生理功能进行分类。

1 按组成特点分类

根据多糖的组成和特点的不同，可将多糖分成均一多糖、不均一多糖、黏多糖和糖复合物四类。均一多糖由一种单糖缩合而成，如淀粉、糖原、纤维素、戊糖胶、木糖胶、几丁质等。而不均一多糖则是由不同类型的单糖构成，如肝素、透明质酸和多种植物多糖如波叶大黄多糖、当归多糖和茶叶多糖等。黏多糖为含氮少的不均一多糖，也被称糖胺聚糖。该类多糖的化学组成通常为氨基多糖或糖醛酸及其衍生物，其中有的黏多糖还含有硫酸。糖复合物则指糖和其他物质相复合，又被称为结合糖或复合糖，如肽聚糖、糖蛋白、蛋白聚糖和糖脂等。

(1)均一多糖

均一多糖，顾名思义仅由一种单糖构成。在均一多糖中所占比重最大的是由葡萄糖作单糖聚合构成的多糖，常见的有淀粉、纤维素、糖原等。葡萄糖的储存形式在不同生物个体中有不同的表现，淀粉作为葡萄糖的高聚体是植物中葡萄糖的主要储存形式，同时纤维素也作为支架存在于植物的细胞中，而糖原则是葡萄糖在动物肝中的一种主要储备形式。

(2)不均一多糖

不均一多糖是由不同种类的单糖经不同类型的糖苷键相连缩合形成的高聚物，常见的有透明质酸、硫酸软骨素等。有一些以糖胺作为二糖缩合形成的不均一多糖称为糖胺聚糖或黏多糖。

2 按来源分类

多糖按其来源可以分为动物多糖、植物多糖、微生物多糖和海洋生物多糖。动物多糖指的是从动物身上通过分离提取、提纯等方式得到的多糖，动物的组织器官或体液都是其来源。这类多糖多数为水溶性的黏多糖，也是最早作为药物的多糖，如肝素、硫酸软骨素、透明质酸和猪胎盘脂多糖等。植物多糖是从植物，尤其是中草药中提取出来的水溶性多糖，如当归多糖、枸杞多糖、大黄多糖、艾叶多糖、紫根多糖和柴胡多糖等。通常情况下这类多糖无毒，且药物药量在一定实验手段下可控，多作为药物或是酒类的添加物。另外一类植物多糖是不溶于水的多糖，如淀粉和纤维素等。微生物多糖是由细菌和真菌（包括霉菌和酵母菌）合成的。海洋生物多糖则是从海洋和湖沼等生物体内分离纯化得到的多糖。

(1)动物多糖

动物多糖包括糖原(glycogen)、甲壳素(chitin)、肝素(heparin)、硫酸软骨素(chondroitin sulfate)、透明质酸(hyaluronic acid)、硫酸角质素(keratan sulfate)、酸性黏多糖 (acid mucopolysaccharide)、糖胺聚糖(glycosaminoglycan)。肝素、硫酸软骨素、透明质酸和硫酸角质素都属糖胺聚糖。由于动物多糖在体内常以蛋白质结合的状态存在，故又统称为蛋白聚糖(proteoglycan)。

动物多糖广泛存在于所有的动物组织、器官内，它主要存在于细胞间质中，而且机体中多糖类型并不均一，根据部位不同而变化。如硫酸软骨素和硫酸角质素主要分布于软骨和骨架组织中；肝素主要存在于肝、肺、肠和皮肤等的肥大细胞中；而透明质酸在关节液、玻璃体和脐带中含量较高。动物多糖的存在与分布的广泛性为人类进行多糖研究提供了丰富的资源。

随着动物类药材研究的日益繁荣，在动物机体内的一些内源性多糖被证明具有多种生物活性。肝素因其抗凝血和改善微循环的作用，现已应用于各种心脑血管疾病的防治，如心绞痛、高血压、动脉硬化和急性脑梗死等。透明质酸和壳多糖不仅有抗肿瘤和降血压、血糖和血脂等作用，还有良好的生物相容性，且几乎无毒副反应，现已被广泛地应用于药物辅料方面，临床上用于防止手术后粘连和创口愈合。鲨鱼软骨素除具有抗肿瘤功能外，还可用于骨硬化症的治疗。动物多糖的研究具有巨大的潜力。随着一些疑难病症如癌症、艾滋病、各种免疫性疾病、放射性疾病以及退行性疾病不断增加，对相关的有效药物的需求也日益增大。动物多糖具有多种生物活性，这增加了人们对动物多糖的期望和信心。此外，因为环境污染日益严重，人们“返回自然”的愿望日益强烈，所以天然药物备受患者、科研工作者和医疗工作者的欢迎。因此动物多糖作为有潜力的新型药物，将成为医学新的研究热点。

(2)植物多糖

常见的植物多糖有纤维素、果胶、淀粉，此类植物多糖都是同类或不同的单糖经α或β糖苷键相连。植物多糖来自自然植物，不论是植物的根、茎、叶，还是皮、种子、花，都可作为原材料。由不同数目、种类的单糖构成的植物多糖其相对分子质量有几万，也有百万及以上不等。

植物多糖的种类很多，按其在植物体内的功能主要分为两部分：一是具有支撑作用的，如纤维素；二是可作为植物的营养原料的，即多糖在催化物酶的作用下，水解成单糖供能，如淀粉。

(3)微生物多糖

细菌、真菌类的微生物通过代谢产生微生物多糖。它可以保护微生物，是可再生的多糖。微生物多糖的组成也存在很大的差异，大多数的微生物多糖都具有不同个数的取代乙酰基，再与不同种类及个数的单体糖进行组合。

微生物多糖的应用横跨医学、工业、食品等多个领域。在医药领域的应用研究主要集中在多糖成分的生物活性功能、药理作用与免疫保健作用，如红缘层孔菌多糖FP2可以激活机体的免疫功能，激活巨噬细胞、杀伤细胞及杀伤性T细胞的活性，增强对肿瘤细胞的攻击作用。在食品工业方面，已经获得工业应用的微生物多糖有结冷胶、黄原胶、海藻糖、琼脂糖等。在食品方面，微生物多糖可以用作食品添加剂、抗凝剂、保鲜剂等，如结冷胶既可形成类似琼脂和明胶的热可逆凝胶，又能形成类似海藻胶和卡拉胶的盐诱导凝胶。在石油工业方面，目前用于石油开采的微生物多糖主要有黄原胶、Simusan酸性胞外多糖与AGBP胞外多糖等。

(4)海洋生物多糖

海洋生物多糖是从海和湖内的水生生物中提纯得到的，大多数是活性多糖且纯天然。其根据来源不同可分为三大类：海藻多糖、海洋动物多糖、海洋微生物多糖。海藻多糖包括螺旋藻多糖、褐藻多糖、紫球藻多糖，由海藻中的各高类分子碳水化合物构成。海洋动物多糖包括甲壳动物的甲壳素，鱼类、贝类中的糖胺聚糖及酸性黏多糖等。海洋微生物分布广泛，即使在极其恶劣的海洋环境中也能存活，故海洋微生物多糖多种多样。

海洋多糖具有多种生物学性质因而具有极大的药用和医用潜能，如免疫功能调节、肿瘤治疗、延缓衰老、抗病毒侵袭、抗血糖、抗凝血、降低血脂等功能。

3 按生理功能分

多糖按其生理功能可分为贮存多糖和结构多糖两类。

(1)贮存多糖

贮存多糖是细胞在一定生理发展阶段形成的，主要以固体形式存在，较少是溶解的或高度水化的胶体状态，它作为碳源的底物贮存的一类多糖，在必需时在生物体内酶的催化作用下，可分解，释放能量，故又称为贮能多糖。糖原是动物最重要的贮存多糖，而淀粉是植物最主要的贮存多糖。右旋糖酐(dextran)由微生物产生，是酵母和细菌的贮存多糖。

(2)结构多糖

结构多糖也称水不溶性多糖，合成于生长组织内，是构成细菌细胞壁的肽聚糖，对动植物的组织起支持作用，具有硬性和韧性。几丁质、纤维素都属于此类型。

（三）多糖的功能

多糖具有抗肿瘤、抗病菌、延缓衰老、防辐射、抗病毒、抗寄生虫感染、降血糖等功能，可增强机体对外界的免疫力和抵抗力。它对治疗内脏、腺体以及中枢神经系统的疾病疗效显著。

多糖的降血糖功能是通过保护β细胞促进胰岛素的分泌、调节与糖代谢有关的酶的活性、提高肝糖原的含量等途径来实现的。多糖的抗衰老功能主要通过抗氧化、调节神经系统、调节内分泌系统、调节免疫功能和抗DNA损伤这五个方面来实现的。多糖也可抗辐射，通过修复受损的造血组织来保护造血系统，还可以增强机体的免疫功能、清除自由基，从而减轻辐射对机体的损伤。此外，多糖还具有抗癌的作用，其功能分为直接抗癌和间接抗癌两种方式，直接抗癌主要是对细胞进行解毒，而间接抗癌主要是通过增强机体自身的免疫抵抗机制。

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