為什麼會有直鏈澱粉支鏈澱粉兩種類型的存在？它們存在的意義和功能有？

01-23

這個問題很有意思，試著答一下

首先給結論。

對於植物來講，直鏈澱粉是一種非常有用的水解膠體，它的擴展的結構使得水溶澱粉有了更高的粘度以及對溫度不敏感的特性。

此外，在直鏈澱粉中還存在一些螺旋鏈，內部可以儲存水分子，但實際上螺旋鏈內表面是具有一定疏水性的，因此其中的水分子是可以被更疏水的脂類和芳香類化合物取代，進而在結合和降溫結晶的時候可形成凝膠和薄膜，釋放其中的水（這一過程即為脫水）。

順帶提一句，澱粉遇碘變藍也是和直鏈澱粉中的螺旋鏈結構有關的，不展開了。

此外，由於長的線性直鏈結晶時更穩定，因此直鏈澱粉非常難以分解，而且由於線性的直鏈佔據的空間更少。基於這些特性，直鏈澱粉成為了植物體里很好的功能物質與儲能物質。

而相比直鏈澱粉來講，支鏈澱粉的特性剛好相反，易於分解，在水中更好的溶解性，使得支鏈澱粉成為了植物利用能量的一個絕好途徑。

而對於人體來講，與植物的情況類似，直鏈澱粉很難被胃和小腸分解吸收，在人體內被利用的方式幾乎和纖維素類似，是由大腸內的一些細菌進行發酵降解，促進人體的消化，降低血糖峰值，降低膽固醇。而支鏈澱粉則相反，基本上在人體內都被分解為葡萄糖以及一些小分子的糖，然後被人體消化吸收。

總的來講，在植物里一般都是既有直鏈澱粉，又有支鏈澱粉的存在的。大部分植物里二者的比例為1:4，但隨不同物種差異很大，比如糯玉米中「糯」的口感，以及一些土豆粘的感覺，都是因為含有比較多的支鏈澱粉。

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下面簡單談談原因，學術性可能更強一些，需要一些基本的知識才能更好理解。

首先對於澱粉來講，構成的基本單元是一樣的，都是α-D-葡萄糖，但是其連接方式的不同構成了不同的澱粉。

對於直鏈澱粉，其連接方式為-(1,4)-，其環氧原子都在同一側，而支鏈澱粉則是大概每20個單元里就會有一個-(1,6)-連接，正是-(1,6)-連接形成了分支點，導致了支鏈澱粉的產生。

貼個圖，首先是直鏈澱粉：

可以看出環氧原子都在外側，連接方式都是-(1,4)-連接

然後是支鏈澱粉：

可以看出來-(1,6)-的存在導致了支鏈的形成

對於直鏈澱粉，一般一個大分子會有500-20000個基本單元組成，由於分子間作用力的影響，會很容易捲曲形成左旋的單螺旋結構，偶爾也會有並行的左旋雙螺旋結構。形成螺旋結構時，O2和O6會暴露在外側，而環氧原子則會指向內側，在鏈與鏈之間可以形成氫鍵，然而這些氫鍵很容易脫水使得直鏈澱粉結晶（這就是其穩定性的原因）

然而對於支鏈澱粉來講，由於支鏈的存在，其所含基本單元往往也是很多的，一個大分子往往包含幾百萬個基本單元。

由於越往後的直鏈導致的結構的不規則排列，支鏈澱粉會有晶相區和無定型區之分。

拿一張圖來看：

此外，對於這種支鏈澱粉，由於其結構的複雜性導致形成的大分子往往也具有更多更複雜的情況，就不深入討論了。

對於通常所見的澱粉來講，往往是同時包含兩種結構的。而且現在一些科學家甚至可以對一些作物進行基因改造，進一步改變不同種類澱粉的含量，有目的地獲得想要的產品，比如用做食物，用作增稠劑，用作乳化穩定劑，膠凝劑等。

由直鏈澱粉和支鏈澱粉組成的澱粉往往以脫水小顆粒存在，一般尺徑在幾個到100個微米左右，顆粒中直鏈澱粉往往構成了結晶區（一般佔到30%），支鏈澱粉構成非結晶區，它們不同的比例影響著澱粉的溶解性。

在吸水時，澱粉顆粒會膨脹，失去結晶性，並最終使得直鏈澱粉被擠出，因此這就是直鏈澱粉作為水解膠體的緣故。結合其他物質，這一過程還可以解釋澱粉膠體，凝膠，薄膜等過程的形成。就不多贅述了。

希望我的解釋足夠清楚明白。

資料來自Wikipedia，food-info，一個叫做water structure and science的網站，以及一篇DOI號為10.1016/S0144-8617(97)00247-6的文章

以上

這是美國西雅圖大學2002年的研究生入學試題,標準答案如下

1.直鏈澱粉存在的意義：節約能量，在每一個澱粉分支上，脫支酶脫下的a（1—6）連接的葡萄糖殘基是水解而不是磷酸解，（之後分解這個葡萄糖需要更多的一個ATP）直鏈澱粉轉化為葡糖比支鏈澱粉耗費的能量更少。

2.支鏈澱粉存在的意義：促進酶促反應速率，促進澱粉分解的酶只能做用於澱粉的非還原端，故相對於含有等量葡萄糖殘基的直鏈澱粉前而言，分支程度的增加可以加大這些酶對澱粉和支鏈澱粉的催化位點，相當於增加底物濃度。

依稀記得，直鏈澱粉難溶於水，支鏈澱粉水溶性好，所以我覺得作為植物的能量儲存方式，直鏈澱粉適合長期儲能，支鏈澱粉短期利用較為方便

答案為自己思考的，不一定準確。

澱粉作為大部分生物的主要供能來源，其存在形式必有一定的生物學意義。

不妨考慮一下澱粉是如何供能的。澱粉不論哪種形式都是靠單體葡萄糖來供能的，所以，其轉化的速度和效率決定了其能量利用率。

假如世界上只有直鏈澱粉，那麼會出現這樣

?α水解酶……(ˉ▽￣～) 我切~~GGGGGGGGGGGGGGGGGG~~β水解酶我切 (ˉ▽￣～) ……

等到所有澱粉全部變為葡萄糖都到猴年了……

支鏈澱粉的存在解決了這一問題，糖化酶水解1-6糖苷鍵，就會存在n多個上述反應同時進行，能量供給不就快的多了？

當然，是有個悖論在這的……澱粉酶是在澱粉的存在之後才進化出來的-_-||，所以︿(￣︶￣)︿，再從分子構造方面解釋就是：

直鏈澱粉很長，不會穩定存在；支鏈澱粉支鏈之間的氫鍵使支鏈澱粉結構就像完整的魚骨那樣，並且魚刺之間很牢固地固定，結構穩定性就大大提升了。

支鏈澱粉是可以加工的，加工出來具有一定特性的澱粉叫功能性澱粉。就記得這麼多了