生物化學/碳水化合物
"碳水化合物"在化學上被定義為"多羥基醛或多羥基酮，或經水解產生多羥基醛或多羥基酮的複雜物質。"碳水化合物是生物學中發現的主要大分子類別之一。碳水化合物通常存在於大多數生物體中，在生物體結構中起著重要作用，並且是動物和植物的主要能量來源。大多數碳水化合物是糖或主要由糖組成。到目前為止，自然界中最常見的碳水化合物是葡萄糖，它在細胞呼吸和光合作用中起著重要作用。一些碳水化合物用於結構目的，例如纖維素（構成植物細胞壁）和幾丁質（昆蟲外骨骼的主要成分）。然而，大多數碳水化合物用於能量目的，尤其是在動物中。碳水化合物由碳、氫和氧的 1:2:1 比例組成 (CH2O)n
這些僅用於生物體中的能量。簡單碳水化合物也稱為"單糖"。所有單糖的化學式為 CnH2nOn。它們都是彼此的結構異構體。單糖主要有兩種型別。第一種是醛糖，在第一個碳上含有醛基，第二種是酮糖，在第二個碳上含有酮基（這個羰基總是位於第二個碳上）。
Name Formula Aldoses Ketoses Trioses C3 H6 O3 Glycerose Dihydroxyacetone Tetroses C4 H8 O4 Erythrose Erythrulose Pentoses C5 H10 O5 Ribose Ribulose Hexoses C6 H12 O6 Glucose Fructose Heptose C7 H14 O7 Glucoheptose Sedoheptulose
字尾 -oses 保留給醛糖，字尾 -uloses 保留給酮糖，除了果糖。酮糖與醛糖一樣常見。自然界中最豐富的單糖是 6 碳糖，即 D-葡萄糖。所有醛糖都是還原糖。許多酮糖也被認為是還原糖，因為它們可以異構化為醛糖。
單體主要有兩種形式，醛糖和酮糖，其中所有單體都具有相同的骨架。單體最簡單的形式是三碳糖。三碳糖由骨架中的三個碳組成。
果糖是一種酮己糖，分子式為 C6H12O6 ; 與葡萄糖的分子式相同，但結構不同。果糖的結構與葡萄糖在碳 1 和 2 處不同，因為羰基的位置不同。果糖是自然界中最甜的糖。果糖也稱為左旋糖和果糖；果糖也存在於水果、根莖類蔬菜（如紅薯和洋蔥）和蜂蜜中。它是葡萄糖的異構體，是一種酮糖單糖。果糖在所有糖類中溶解度最高。果糖進入血液後，可以轉化為其異構體葡萄糖。
CH2OH
C=O
OH-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OH
己糖葡萄糖、半乳糖和果糖是重要的單糖。葡萄糖是飲食中最常見的單糖。最常見的己糖，D-葡萄糖，C6H12O6 也稱為右旋糖和血糖，存在於水果、蔬菜、玉米糖漿和蜂蜜中。葡萄糖是二糖（蔗糖、麥芽糖、乳糖）和多糖（糖原、纖維素、澱粉）的組成部分。在體內，過量的葡萄糖會轉化為糖原，然後儲存在肌肉和肝臟中。
CHO
H-C-OH
OH-C-H
H-C-OH
H-C-OH
CH2OH
半乳糖是二糖乳糖的糖成分，存在於牛奶中。它不如葡萄糖甜，可以透過水解從乳糖中的葡萄糖中分離出來。此外，半乳糖是一種醛己糖，在自然界中不以遊離形式存在；半乳糖在大腦和神經系統的細胞膜中起著重要作用。D-半乳糖的結構與 D-葡萄糖相似，唯一的區別在於碳 4 上 -OH 基團的排列。半乳糖存在於人乳中，並被納入人乳寡糖的結構中。人乳寡糖的骨架是二糖乳糖，它是由半乳糖和葡萄糖糖之間的連線形成的。
Oligosachharides
寡糖經水解後產生 2 到 10 個單糖。二糖是自然界中最常見的寡糖。
單糖是簡單的糖形式，由一個糖組成，而二糖由兩個糖組成。兩個糖透過糖苷鍵連線在一起。大多數糖之間的連線發生在糖的第一個和第四個碳之間。
糖不只是二糖，它們比這複雜得多。多個糖連線在一起形成許多多糖。多糖由連線在一起的單糖組成。
這些被生物體用於能量。它們由透過稱為脫水合成的過程連線在一起的兩個單糖組成。在這個過程中，一個分子失去一個氫原子，而另一個分子失去一個氫原子和一個氧原子。它的逆過程是水解，在這個過程中，新增水將一個分子分解成兩個或多個更簡單的分子。二糖的化學式為 C12H22O11。它不遵循 1:2:1 比例的原因顯然是由於從它中提取了 H2O。一些二糖的例子是
Disachharides
Non reducing reducing
C1-C1 glycosidic C1-C2 glycosidic C1-C4 glycosidic C1-C6 glycosidic
linkage linkage linkage linkage
Trehalose Sucrose Lactose Gentiobiose
Maltose Melibiose
Cellobiose Isomaltose
- 化學 -
麥芽糖是一種白色結晶糖，也稱為麥芽糖，是一種由兩個葡萄糖單元組成的還原二糖。兩個葡萄糖單元的結合被稱為 1-4 糖苷鍵，它將一個葡萄糖的碳 1 號連線到第二個葡萄糖的碳 4 號。在麥芽糖酶存在的情況下，兩個葡萄糖的 1-4 鍵斷裂，麥芽糖被水解成葡萄糖
- 發生 -
麥芽糖存在於發芽的大麥中。它是澱粉水解的主要產物。
-
α-麥芽糖 -
β-麥芽糖
3 發生 - 它是甘蔗的成分。它也存在於甜菜、胡蘿蔔等中。花蜜中特別富含蔗糖。 3 化學 - 蔗糖是白色結晶糖。在高於其熔點的溫度下加熱時，它會形成一種稱為“焦糖”的棕色物質。它是非還原糖。蔗糖是由葡萄糖和果糖之間的 C1-C2 糖苷鍵形成的。蔗糖水解後產生等摩爾的葡萄糖和果糖混合物，這種混合物通常被稱為“轉化糖”。
3 出現 - 存在於動物的乳汁中。它也被稱為“乳糖”。人乳中乳糖的百分比為 6.8%，牛乳中為 4.8%。3 化學 - 乳糖是由半乳糖和葡萄糖之間的 C1-C4 糖苷鍵形成的。乳糖的水解透過乳糖酶產生單糖：葡萄糖 + 半乳糖。乳糖可以是還原糖。
-
β-D-半乳糖基-(1→4)-D-葡萄糖 -
透過 X 射線晶體學確定的 α-乳糖的分子結構。
多糖，也稱為聚糖，是高分子量的物質，在水解後會產生單糖。複雜碳水化合物的一些來源包括義大利麵、麵包、米飯、穀物、餅乾、玉米、豆類、土豆、南瓜和豌豆。複雜碳水化合物的消化可能需要更長時間，因為消化酶必須更努力地將鏈分解成單個糖。複雜碳水化合物包含數百個糖單位。研究表明，與糖或水果相比，食用麵包後血糖水平上升和下降的速度都更慢，這表明消化速度更慢。[1] 單糖和二糖僅用於能量。另一個區別是，單糖和二糖可以立即用於能量，而多糖則緩慢釋放能量。研究表明，在經過一夜禁食後，食用麵包後碳水化合物氧化速率比食用蔗糖後上升得更慢。在食用麵包代替蔗糖後的六小時內，碳水化合物氧化速率也更低。[2] 在化學上，多糖可以分為同多糖和雜多糖。同多糖在水解後只產生一種單糖。例如，澱粉、纖維素等。雜多糖在水解後會產生兩種或多種單糖。例如，肝素、硫痠軟骨素等。
POLYSACHHARIDE
Homopolysachharide Heteropolysachharide
Starch Mucopolysachharids
Glucogen Chondroitin
Inulin Hyaluronic acid
Cellulose Keratosulfate
Pectin Heparin
Chitin Vegetable gum
Xylan Agar agar
多糖可以根據功能方面分類為營養性和結構性。營養性 - 澱粉、糖原、菊粉等。結構性 - 纖維素、幾丁質、果膠等。
纖維素是一種特殊的碳水化合物。它不溶於水，大多數生物無法產生酶來分解它。它由β-D-葡萄糖構成。它只存在於植物中，存在於細胞壁中。它由 β 葡萄糖分子組成，形成更堅固的結構。用於製作衣服等的棉花是來自棉花植物種子周圍的纖維素。纖維幫助植物保持堅固的結構。人類無法消化纖維。它與碘沒有顏色反應。它完全不存在於肉類、蛋類、魚類和牛奶中。
澱粉是植物的能量儲存分子。它由長鏈的 α 葡萄糖分子連線在一起形成。它主要存在於土豆中。澱粉實際上是兩種分子混合物，即直鏈澱粉和支鏈澱粉。這些大型多糖非常適合能量儲存，因為它們將大量的葡萄糖分子壓縮到一個小空間中，這些分子可以透過水解一個一個地輕鬆分離，然後用於能量。它被澱粉酶水解。它是非還原糖。它與碘反應呈藍色或紫色。
糖原是動物的能量儲存分子。它由α 葡萄糖分子形成的支鏈鏈構成，主鏈上有 1-4 糖苷鍵，支鏈上有 1-6 糖苷鍵。人類在肝臟和肌肉中儲存少量糖原。當血糖水平高時，它就會被創造出來。胰腺分泌胰島素，刺激從葡萄糖中生成糖原，併發出訊號指示身體使用葡萄糖作為其主要能量形式。它是非還原糖。它與碘反應呈紅色。
- ↑ Wolever, Thomas M. S. (2006), 血糖指數：膳食碳水化合物的生理分類, CABI, pg. 65, ISBN 9781845930516. “事實上，純糖和水果引起的血糖反應表明吸收迅速，因為與麵包相比，血糖濃度上升得更快，下降得也更快（Wolever 等人，1993；Lee 和 Wolever，1998）。”
- ↑ Daly ME, Vale C, Walker M, Littlefield A, Alberti KG, Mathers JC (2000). "對健康男性高蔗糖和高澱粉餐的急性燃料選擇." Am J Clin Nutr 71, 1516-1524. 見圖 1。
n.p. 碳水化合物筆記. n.d. www.chem.ucla.edu/harding/notes/notes_14C_carbos.pdf