BP22 结构多糖:纤维素和壳多糖

目标:说明多糖就像多肽一样可以行使结构功能。

植物没有纤维状的蛋白质,如角蛋白(BP10)和胶原,但是它们可以用多糖来稳定结构。另一方面,动物使用这两种类型的生物大分子。

生物界最普遍的多聚体是纤维素,它是D-葡萄糖通过β(1→4)键相互结合形成的线型多聚体。纤维素的β(1→4)键与淀粉的α(1→4) 键似乎只存在很小的差异,但对其结构的影响举足轻重。由于β(1→4)键,每个葡萄糖残基相对于其相邻基团旋转180°。

 

 
在哈沃斯投影式中(上),这并不明显。特别需要注意的是这类糖苷化合物有一个不可思议的转角。

通过氢键形成的长纤维素链(左下图中的黄虚线)是非常类似于β-折叠结构,如在蛋白质、丝心蛋白(蚕丝纤维 BP11)中找到的折叠结构。在这个图中,两个相邻葡萄糖单元的不同取向很清楚。尽管纤维素是由葡萄糖单元构成的,但它并不能被人体吸收。

能够破坏淀粉中α(1 → 4)键的酶并不能用来破坏纤维素中的α(1 → 4)键。牛可以消化纤维素,因为它们消化管中的细菌酶提供了必要的酶 (纤维素酶)。很多真菌也可以产生必要的酶,从而可以生活在木头上。

壳多糖的构件单元是N-乙酰-β-D-葡糖胺(葡萄糖2位碳上的羟基被一个乙酰化的氨基取代),它的结构非常类似于纤维素。

纤维素存在于木质植物、草类和棉花纤维中(照片所示)。壳多糖存在于像甲虫这样无脊椎动物的外骨骼中。