學習重點 多醣先看組成單醣,再看α/β與鍵結位置。同樣由葡萄糖組成,鍵結不同,性質就可能完全不同。 熟記三組鍵結:dextran主鏈為α-1,6,starch主鏈為α-1,4,cellulose為β-1,4。澱粉的分枝另有α-1,6鍵。 菊糖是fructan。要掌握桔梗、牛蒡、菊苣及紫錐菊等來源,並記得大頭菜不屬於富含菊糖的植物。 辨認均多醣與異多醣,記住白芨的葡甘露聚醣,並把植物膠、黏液質的吸水性和功能連結起來。 區分兩類作用:黃耆、黃精、澤瀉的多醣以增強免疫力為主;車前子的黏液質多醣則以吸水膨脹、促進排便為主。 核心觀念 一、多醣的命名與組成分類 多醣是許多單醣經醣苷鍵連接而成的聚合物。系統命名通常使用「-an」字尾,例如glucan、fructan、galactan、xylan,分別表示以葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖為主要組成的多醣。其他字尾的用法如下: 「-ose」:常用於單醣或寡醣,如glucose、fructose、sucrose。 「-ine」:多見於胺類或生物鹼。 「-in」:inulin、pectin、chitin等屬於習慣名稱,不是系統命名的通則。 均多醣(homoglycan)以同一種單醣為主要重複單元。異多醣(heteroglycan)則含不同種類的單醣或其衍生物。判斷時看的是組成單元,與有沒有分枝無關,也與樣品中含有幾種聚合物無關。 分類代表成分辨識關鍵 Glucan(均多醣)澱粉、纖維素、dextran皆以葡萄糖為組成單元,但鍵結不同 Fructan(均多醣)菊糖inulin主要由果糖組成,常帶末端葡萄糖 Heteroglycan阿拉伯膠acacia含阿拉伯糖、半乳糖、鼠李糖、葡萄糖醛酸等不同單元 Heteroglycan(海藻多醣)洋菜agar、鹿角菜膠carrageenan由半乳糖及其衍生單元組成,例如3,6-脫水半乳糖、硫酸酯化半乳糖,不宜簡化成只含未修飾的半乳糖 馬鈴薯澱粉屬glucan,並非異多醣。澱粉雖然包含直鏈澱粉與支鏈澱粉,但兩者的單醣組成都是葡萄糖,因此不能因為「含兩種澱粉」就判為heteroglycan。 二、葡萄糖多醣:鍵結決定辨識 多醣主要鍵結結構重點 Dextran,右旋糖酐α-1,6以α-1,6為主鏈,可有其他鍵結形成分枝 Amylose,直鏈澱粉α-1,4以直鏈結構為主 Amylopectin,支鏈澱粉α-1,4主鏈;α-1,6分枝主鏈與分枝點要分開記 Cellulose,纖維素β-1,4植物細胞壁的結構性多醣 澱粉與纖維素都由D-glucose構成,差別在醣苷鍵的立體構型:澱粉為α型,纖維素為β型。人類的消化酵素可以分解澱粉,但缺乏分解纖維素β-1,4鍵所需的纖維素酶。 若題目只問三者的「主要鍵結」,依序記為dextran α-1,6、starch α-1,4、cellulose β-1,4。若題目問澱粉的完整組成,則要寫成「α-1,4及α-1,6鍵」,也就是補上支鏈澱粉的分枝。 三、菊糖的結構、分類與來源 菊糖(inulin)屬果聚醣fructan,主要由果糖以β-2,1鍵連接,常帶有末端葡萄糖。它是植物的儲藏性多醣,但不能因為同屬儲藏物質,就把它歸為澱粉或glucan,也不屬於arabin、galactan、xylan。另一種果聚醣levan以β-2,6鍵連接,與inulin不同。 本單元需要掌握的菊糖來源有桔梗、牛蒡(lappa)、菊苣(chicory)、紫錐菊(echinacea)。這裡要求的是辨認植物的代表性多醣,並不表示這些植物只含菊糖。 大頭菜(kohlrabi)屬十字花科,不是富含菊糖的植物。菊糖也不是菊科專有:桔梗屬桔梗科,同樣以含菊糖著稱,所以不能只憑科名判斷。 四、半纖維素與果膠:注意分類範圍 植物細胞壁的多醣包括纖維素、半纖維素及果膠。各成分的重點如下: Xyloglucan(木葡聚醣):典型的半纖維素。 Pectin(果膠):以半乳糖醛酸相關結構為重要特徵。 Rhamnogalacturonan(鼠李半乳糖醛酸聚醣):果膠的重要結構類型。 部分生藥學教材採用較廣義的半纖維素分類,會把果膠及其相關聚醣一併列入。現代植物細胞壁分類則通常將果膠與半纖維素分開。作答時,若選項把rhamnogalacturonan、xyloglucan、pectin並列,應理解為三者同屬細胞壁相關多醣;inulin是儲藏性果聚醣,不屬於細胞壁多醣,應被排除。 五、白芨、植物膠與黏液質 白芨為蘭科植物,主要多醣為葡甘露聚醣(glucomannan)。它由葡萄糖與甘露糖組成,屬異多醣,白芨的黏性與吸水性即來自這類多醣,不要誤選支鏈澱粉amylopectin。 植物膠與黏液質通常具親水性,遇水會膨脹或形成黏稠分散體。容易混淆的成分還有兩個: Bassorin:西黃耆膠tragacanth中不溶於水、但可吸水膨脹的部分,不是白芨的代表多醣。 Chitin(幾丁質):由N-乙醯葡萄糖胺以β-1,4鍵連接,常見於節肢動物外骨骼與真菌細胞壁,不是桔梗的代表成分。 六、中藥多醣的藥理作用 藥材所含多醣的主要作用 黃耆增強免疫力(免疫調節) 黃精增強免疫力(免疫調節) 澤瀉增強免疫力;藥材整體雖以利水滲濕著稱,但所含多醣歸於免疫作用 車前子黏液質多醣吸水膨脹,與容積性瀉下、促進排便相關,非以增強免疫力為主 作答時先辨認題目問的是「藥材功效」還是「所含多醣的作用」。澤瀉和車前子在傳統上都有利水的應用,但兩者多醣的歸類不同: 澤瀉的多醣與黃耆、黃精同歸增強免疫力。 車前子的多醣是黏液質,吸水後形成膠體、增加糞便體積,屬於瀉下作用。 因此不能把所有中藥多醣一律歸為增強免疫力。另外要注意,研究中觀察到的免疫調節作用,不等於已證實的臨床療效。 常考陷阱 把同一單醣等同同一結構:dextran、starch、cellulose都是glucan,仍須進一步核對α/β與1,4/1,6。 把澱粉寫成α與β鍵並存:澱粉的鍵結是α-1,4及α-1,6;β-1,4是纖維素的辨識點。 把纖維素寫成α-glucan、澱粉寫成β-glucan:兩者剛好相反。 把dextran寫成α-1,4主鏈:dextran主鏈是α-1,6。反過來,也不能因為澱粉有α-1,6分枝,就說澱粉的主要鍵結是α-1,6。 把inulin當成glucan、galactan、xylan或β-2,6 fructan:inulin是β-2,1型fructan。 被字尾誤導:多醣系統命名字尾是「-an」。「-ose」是單醣或寡醣,「-ine」多為胺類或生物鹼,inulin的「-in」只是慣用名。 把所有根菜都當菊糖來源:大頭菜不富含菊糖;牛蒡、菊苣、紫錐菊、桔梗才是富含來源。 桔梗誤配其他多醣:桔梗配inulin,不是amylopectin、chitin或pectin。 把分枝或混合物當成異多醣的定義:異多醣看單醣種類。馬鈴薯澱粉即使含直鏈與支鏈澱粉,仍屬glucan;acacia、agar、carrageenan才是heteroglycan。 把inulin當半纖維素:xyloglucan、pectin、rhamnogalacturonan屬細胞壁多醣;inulin是儲藏性果聚醣。 把白芨配成bassorin或amylopectin:白芨配glucomannan;bassorin配西黃耆膠。 只看利尿藥名而忽略指定成分:題目問多醣作用時,車前子對應吸水膨脹與容積性瀉下,不以增強免疫力為主;澤瀉的多醣則仍歸於增強免疫力。 記憶口訣 「右六、澱四、纖β四;澱粉分枝再加六。」右旋糖酐主鏈α-1,6,澱粉主鏈α-1,4,纖維素β-1,4;支鏈澱粉的分枝為α-1,6。 「菊糖果二一,桔牛苣紫菊;大頭菜沒份。」菊糖是β-2,1果聚醣,來源為桔梗、牛蒡、菊苣、紫錐菊,大頭菜不是。 「白芨葡甘黏;耆精瀉補免疫,車前吸水脹、排便靠增量。」白芨含葡甘露聚醣。黃耆、黃精、澤瀉的多醣增強免疫力;車前子的黏液質以吸水膨脹連結容積性瀉下。