糖類(carbohydrate)是多羥基醛、多羥基酮以及能水解而生成多羥基醛或多羥基酮的有機化合物,可分為單糖、二糖和多糖等。主要由碳、氫、氧三種元素組成,是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱。
單糖:最簡單的糖類形式,由一個糖分子組成,如葡萄糖、果糖、半乳糖等。它們通常具有通式(CH?O)n,其中n≥3。
二糖:由兩個單糖分子通過糖苷鍵連接而成,如蔗糖(由葡萄糖和果糖組成)、乳糖(由葡萄糖和半乳糖組成)和麥芽糖(由兩個葡萄糖分子組成)。
多糖:由多個單糖分子通過糖苷鍵連接而成的大分子,如淀粉、纖維素和糖原。淀粉和糖原是生物體內儲存能量的主要形式,而纖維素則是植物細胞壁的主要成分。
糖的構型主要分為D型和L型。
糖的構型是由其分子中不對稱碳原子的構型決定的,這種構型差異導致了糖分子的立體異構現象。D型和L型糖的化學組成與物理化學性質(如沸點、熔點、可溶性、黏度、顏色和外觀)幾乎完全一樣,但在生化特性方面卻截然不同。這種構型差異是以甘油醛為標準而確定的相對構型。在自然界中,大多數脊椎動物單糖具有D構型,而L型糖相對較少見。例如,果糖的兩個不對稱碳原子的構型,即右旋果糖(D-果糖)和左旋果糖(L-果糖)。
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此外,單糖的構型還可以通過Fischer投影式來確定,其中OH(或其他非-H基團)在Fischer投影式的右側,則總體構型為D;如果OH(或者其他非-H基)在左側,則整體構型為L。這種構型差異對于理解糖的生物化學性質和功能至關重要。例如,人體中的糖絕大多數是D-糖,而某些特定的L-糖和D-糖在生化特性上有所不同,這可能影響到它們在生物體內的吸收、代謝和作用。
單糖分子的半縮醛羥基性質活潑,與其它分子(包括糖)的羥基、氨基、亞氨基縮水所形成的化學鍵稱為糖苷鍵(glycosidic bond),所生成的產物稱為糖苷(glycoside)。糖苷鍵有O-糖苷鍵和N-糖苷鍵兩種。每一種又有α-糖苷鍵和 β-糖苷鍵之分。
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糖苷鍵一般對堿是穩定的,只有極少數糖苷能被堿所水解,這種糖苷稱為堿敏感糖苷,如苦藏花素在堿溶液中水解生成D-葡萄糖和藏花醛。
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糖類在生命活動過程中起著重要的作用,其功能主要包括:
提供能量:糖類是生物體所需能量的主要來源。例如,每克葡萄糖在人體內氧化可以產生約4千卡的能量,人體所需的約70%的能量由糖類提供。
維持機體正常功能:適量攝入糖類可以幫助維持機體能量,維護心臟和神經系統的正常功能。此外,糖類還可以提高人體對鈣質的吸收,對骨骼健康有益。
構成組織和保護肝臟功能:糖類是構成組織和保護肝臟功能的重要物質。例如,肝糖原是動物肝臟中儲存的一種多糖,它在維持血糖穩定方面起著重要作用。
