生物化學原理/碳水化合物：單糖、二糖和多糖
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早些時候，化學中使用“碳水化合物”這個名稱來指代任何具有Cm(H2O)n 化學式的化合物。根據此定義，一些化學家認為甲醛CH2O是最簡單的碳水化合物，
而另一些人則認為羥基乙醛具有此稱號。如今，該術語通常在生物化學意義上理解，其排除了僅包含一個或兩個碳原子的化合物。天然糖類通常由稱為單糖的簡單碳水化合物構成，其通式為 (CH2O)n，其中n 為 3 或更大。典型的單糖具有結構 H-(CHOH)x(C=O)-(CHOH)y-H，即含有多個羥基基團的醛或酮，通常每個碳原子都帶有一個羥基，但不包括醛或酮的官能團。單糖的例子包括葡萄糖、果糖和甘油醛。然而，一些通常被稱為“單糖”的生物物質不符合此公式（例如，糖醛酸和脫氧糖，如巖藻糖），並且許多化學物質符合此公式，但不被認為是單糖（例如，甲醛 CH2O 和肌醇 (CH2O)6）。單糖的開鍊形式通常與雜環化合物|閉環形式共存，其中醛/酮羰基碳 (C=O) 和羥基 (-OH) 發生反應，形成半縮醛，併產生新的 C-O-C 鍵。單糖可以透過多種方式連線在一起形成多糖（或寡糖）。許多碳水化合物包含一個或多個修飾的單糖單元，這些單元已經替換或去除了一個或多個基團。例如，脫氧核糖是 DNA 的組成部分，是核糖的修飾版本；幾丁質由重複的 N-乙醯葡萄糖胺單元組成，N-乙醯葡萄糖胺是葡萄糖的含氮形式。[1]
單糖構象：吡喃糖和呋喃糖形式可以以不同的構象體形式存在，並且如果滿足能量代價，則可以相互轉換。對於呋喃糖體系，存在兩種可能的構象體：扭曲 (T) 和包絡 (E)。在吡喃糖體系中，可能存在四種構象體：椅式 (C)、船式 (B)、斜式 (S)、半椅式 (H) 或包絡式 (E)。在所有情況下，至少有四個或更多個原子構成一個平面。為了定義哪些原子位於平面上方或下方，必須使分子方向，以便從頂部看時，原子按順時針方向編號。位於平面上的原子以 a 上標為字首，位於平面下的原子以 a 下標為字尾。如果環氧原子位於平面之上或之下，則必須適當地新增字首或字尾。
構象分析 六元環的椅式構象在相鄰取代基之間具有 60° 的二面角，因此使其成為最穩定的構象體。由於存在兩種可能的椅式構象，因此在檢視相對能量時，必須考慮立體和立體電子效應，例如異頭體效應、1,3-二軸相互作用、偶極子和分子內氫鍵。具有 1,3-二軸相互作用的構象通常由於空間位阻而受到不利影響，並且可以將平衡轉移到另一個椅式形式（例如：1C4 到 4C1）。取代基的大小極大地影響了這種平衡。但是，分子內氫鍵可以作為 1,3-二軸相互作用的穩定例子。偶極子也影響構象體的穩定性，排列的偶極子會導致能量增加，而相反的偶極子會導致能量降低，從而產生穩定效應，這會因溶劑效應而變得複雜。極性溶劑往往會穩定排列的偶極子。在確定首選構象時，必須考慮所有相互作用。五元環的構象僅限於兩種，包絡式和扭曲式。包絡式構象具有四個原子在一個平面上，而扭曲式構象僅具有三個原子在一個平面上。在包絡式中，可以設想兩種不同的情況；一種是環氧原子位於四個原子平面內，另一種是環氧原子位於平面之上或之下。當環氧原子不在平面內時，取代基發生重疊，而當它位於平面內時，扭轉應變得以緩解。扭曲式的構象分析類似，因此導致兩種形式的能量非常接近。[2]
異頭體是糖苷、半縮醛或糖類的相關環狀形式，或相關分子在其構型上僅在 C-1 位置上不同的非對映異構體。當第一個碳的立體化學與最後一個立體異構中心的立體化學一致時，糖是 α-異頭體；當它們相反時，糖是 β-異頭體。在有機化學中，異頭體效應或愛德華-勒米厄效應是一種立體電子效應，它描述了在環己烷環中與雜原子相鄰的雜原子取代基的傾向，其優先選擇軸向取向，而不是從空間考慮角度來看，不太受阻的赤道取向。這種效應最初是在 1955 年由 J. T. 愛德華在吡喃糖環中觀察到的；當時，N.-J. Chii 和 R. U. 勒米厄開始研究幾種醛糖吡喃糖的全乙醯化衍生物的異構化平衡。術語“異頭體效應”在 1958 年提出。異頭體效應的名稱源於用於指定吡喃糖的 C-1 碳的術語，即異頭體碳。僅在異頭體碳的構型上不同的異構體稱為異頭體。[3]
D-葡萄糖吡喃糖的 α- 和 β-異頭體。
吡喃葡萄糖的異構體是差向異構體，其中右側的β異構體在圖的右下角有一個指向赤道方向的OH基團，而左側的α異構體則有一個指向軸向方向的OH基團。 異構體效應可以推廣到任何具有通式R-Y-C-Z的體系，其中Y是具有一個或多個電子孤對的原子，而Z是電負性原子。 以糖為例，異構體效應的強度估計為大約1-2 kcal/mol。 在這種一般情況下，分子不必是環狀的。 例如，二甲氧基甲烷是一種經常用於理論研究的小分子，它表現出異構體效應。 在二甲氧基乙烷的情況下，順式-順式構象的能量比反式-反式構象低約3-5 kcal/mol（更穩定）——這大約是糖中效應的兩倍，因為有兩個旋轉鍵受到影響。[4]
異構體效應
異構體可以透過一個稱為變旋現象的過程相互轉化。 異構體效應更準確地稱為內異構體效應，是指C-1上的雜原子傾向於軸向排列。 這與直覺相悖，因為人們會認為赤道異構體應該是熱力學產物。 這種效應已經透過偶極-偶極排斥和n-σ*論證得到了解釋。[5]
反異構體效應
反異構體效應是由R. U. Lemieux在1965年提出的，是指異構體位置上的正電性基團傾向於赤道排列。 原始出版物報道了這種現象與N-(2,3,4,6-四-O-乙醯基-α-D-吡喃葡萄糖基)-4-甲基吡啶鎓溴化物有關。 然而，進一步的研究表明這種效應是溶劑化和空間位阻問題。 人們普遍認為不存在廣義的反異構體效應。[6]
羥甲基構象
C-5/C-6鍵的旋轉由角度ω描述。 有三種可能的交錯構象：順式-反式 (gt)、順式-順式 (gg)、反式-順式(tg)。 該名稱表示O-5與OH-6之間的相互作用，然後是OH-6與C-4之間的相互作用。[7]
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寡糖構象
[edit | edit source]除了影響單糖殘基的因素外，寡糖和多糖的構象分析還需要考慮其他因素。
外異構體效應 外異構體效應與內異構體效應類似。 區別在於，提供的孤對來自C-1上的取代基。 然而，由於取代基可以是軸向或赤道排列，因此存在兩種型別的外異構體效應，一種來自軸向糖苷，另一種來自赤道糖苷，只要供體軌道與受體軌道反式平行。
糖苷扭轉角
三個角度由φ、ψ和ω（在透過O-6形成糖苷鍵的情況下）描述。 在觀察首選角度時，需要考慮空間位阻和異構體效應。
α-D-吡喃葡萄糖 吡喃糖是一個總稱，用於指包含一個六元環的碳水化合物，該六元環由五個碳原子和一個氧原子組成。 這個名字來源於它與氧雜環吡喃的相似性，但吡喃糖環沒有雙鍵。 一個吡喃糖，其中C(1)上的異構體OH已被轉化為OR基團，被稱為吡喃糖苷。[8]
吡喃糖的形成 吡喃糖環是由糖中碳 5 (C-5) 上的羥基與碳 1 上的醛基反應形成的。 這樣就形成了一個分子內半縮醛。 如果C-4羥基與醛基之間發生反應，就會形成一個呋喃糖。
吡喃糖半縮醛的形成和β-D-吡喃葡萄糖的表示 β-D-吡喃葡萄糖的霍沃斯投影 赫爾曼·埃米爾·費歇爾因其在確定D-醛糖結構方面的貢獻獲得了1902年的諾貝爾化學獎。 然而，費歇爾提出的線性、遊離醛結構在溶液中僅佔己糖形式的極小比例。 是埃德蒙·赫斯特和克利福德·珀維斯在沃爾特·霍沃斯的研究小組中，最終確定己糖優先形成吡喃糖，或六元環。 霍沃斯將該環繪製成一個扁平的六邊形，環平面以上和以下都有基團——這就是霍沃斯投影。
對吡喃糖環構象的進一步完善來自斯蓬斯勒和多爾（1926年），他們意識到薩赫斯的六元環數學處理方法可以應用於他們對X射線結構的纖維素的分析。 確定吡喃糖環是褶皺的，以使環中的所有碳原子都能接近理想的四面體幾何形狀。
吡喃糖環的構象[9]
這種褶皺導致了總共38種不同的基本吡喃糖構象：2個椅式、6個船式、6個扭曲船式、12個半椅式和12個信封式。[10]
β-D-吡喃葡萄糖構象異構體的相對能量 這些構象異構體可以相互轉化； 然而，每種形式的相對能量可能非常不同，因此可能存在顯著的相互轉化勢壘。 這些構象的能量可以透過量子力學計算得到； 給出了可能的吡喃葡萄糖相互轉化的一個例子。[11]
吡喃糖環的構象與環己烷環的構象表面上相似。 然而，吡喃糖的具體命名法包括對環氧的參考，環上的羥基的存在對其構象偏好有明顯的影響。 吡喃糖環也存在著特定的構象和立體化學效應。
吡喃糖環的命名法[12]
要命名吡喃糖的構象，首先要確定構象異構體。 常見的構象異構體與環己烷中發現的構象異構體相似，這些構象異構體構成了名稱的基礎。 常見的構象異構體是椅式 (C)、船式 (B)、扭曲式 (S)、半椅式 (H) 或信封式 (E)。 然後對環原子進行編號； 異構體，或半縮醛，碳原子始終為1。 結構中的氧原子通常用它們在無環形式中所連線的碳原子來表示，並指定為O。 然後
- 將環定位，以便從上面看，原子以順時針方向編號。 4（或5，在信封的情況下）個原子在一個平面上
- 平面以上的原子在構象異構體標籤之前寫成上標
- 平面以下的原子在構象異構體標籤之後寫成下標
單糖
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單糖是最簡單的碳水化合物，因為它們不能水解成更小的碳水化合物。 它們是含有兩個或多個羥基的醛或酮。 未修飾單糖的一般化學式為 (C•H2O)n，實際上是“碳水化合物”。 單糖是重要的燃料分子，也是核酸的組成部分。 最小的單糖，其中n = 3，是二羥基丙酮和D-和L-甘油醛。
三糖
三糖是一種含有三個碳原子的單糖。 只有兩種三糖，一種是醛三糖（甘油醛），另一種是酮三糖（二羥基丙酮）。 三糖在呼吸作用中很重要。 具體來說，乳酸和丙酮酸分別來自醛三糖和酮三糖。[14] D-醛三糖是D-甘油醛
酮三糖是二羥基丙酮
四糖
四碳糖是一種含有 4 個碳原子的單糖。它們在第 1 位具有醛基官能團（醛糖）或在第 2 位具有酮基官能團（酮糖）。醛糖有兩個手性中心（“不對稱碳原子”），因此可能有 4 種不同的立體異構體。自然界中有兩種立體異構體，赤蘚糖和蘇糖的對映異構體具有 D 型構型，但不具有 L 型對映異構體。酮糖有一個手性中心，因此有兩種可能的立體異構體：赤蘚酮糖（L 型和 D 型）。同樣，只有 D 型對映異構體是自然界中存在的。[15]
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D-赤蘚糖 -
D-蘇糖 -
D-赤蘚酮糖
戊糖
戊糖是一種含有五個碳原子的單糖。戊糖分為兩類。醛戊糖在第 1 位具有醛基官能團。酮戊糖在第 2 位或第 3 位具有酮基官能團。這些碳水化合物中的醛基和酮基官能團與相鄰的羥基官能團反應，分別形成分子內半縮醛和半縮酮。所得環狀結構與呋喃相關，稱為呋喃糖。該環自發開啟和閉合，允許羰基與相鄰碳原子之間的鍵發生旋轉，從而產生兩種不同的構型（α 和 β）。這個過程稱為變旋。核糖是 RNA 的組成部分，而脫氧核糖是 DNA 的組成部分。由戊糖組成的聚合物稱為戊聚糖。[16]
醛戊糖 醛戊糖有三個手性中心，因此可能存在八種不同的立體異構體。
 D-阿拉伯糖 |
 D-來蘇糖 |
 D-核糖 |
 D-木糖 |
 L-阿拉伯糖 |
 L-來蘇糖 |
 L-核糖 |
 L-木糖 |
酮戊糖 2-酮戊糖有兩個手性中心，因此有四種不同的立體異構體。3-酮戊糖很少見。
 D-核酮糖 |
 D-木酮糖 |
| File:L-Ribulose.svg L-核酮糖 |
 L-木酮糖 |
己糖 在生物化學中，己糖是一種含有六個碳原子的單糖，化學式為 C6H12O6。己糖根據官能團進行分類，醛糖在第 1 位具有醛基，而酮糖在第 2 位具有酮基。[17]
醛糖 醛糖有四個手性中心，總共有 16 種可能的醛糖立體異構體（24）。D/L 構型基於第 5 位羥基的取向，並不指代旋光性的方向。八種 D-醛糖是[18]
在這些 D-異構體中，除 D-阿卓糖 外，其餘都是自然界中存在的。然而，L-阿卓糖是從毛螺菌屬纖維溶解菌 菌株中分離出來的。
一個用來記憶己糖的經典口訣是“All atruists gladly make gum in gallon tank”（所有利他主義者都樂意在加侖的油箱裡做口香糖）。
環狀半縮醛 自 1926 年以來，人們就知道 6 碳醛糖會形成環狀半縮醛。[19] 下圖顯示了 D-葡萄糖和 D-甘露糖的半縮醛形式。
開鍊形式中的編號碳與半縮醛形式中的相同編號碳相對應。半縮醛的形成導致第 1 號碳在開鍊形式中是對稱的，而在環狀形式中則變成不對稱的。這意味著葡萄糖和甘露糖（以及所有其他醛糖）都具有兩種環狀形式。在溶液中，這兩種形式都與開鍊形式處於平衡狀態。然而，開鍊形式不會結晶。因此，兩種環狀形式在結晶時可以分離。例如，D-葡萄糖形成的 α 型晶體具有旋光度 +112° 和熔點 146 °C，以及 β 型晶體具有旋光度 +19° 和熔點 150 °C。[19][20]
酮糖 酮糖 有 3 個手性中心，因此有八種可能的立體異構體（23）。其中，只有四種 D-異構體已知自然存在：[21]
只有自然界中存在的己糖能夠被酵母發酵。
變旋：這些碳水化合物中的醛基和酮基官能團與相鄰的羥基官能團反應，分別形成分子內半縮醛和半縮酮。所得環狀結構與吡喃相關，稱為吡喃糖。該環自發開啟和閉合，允許羰基與相鄰碳原子之間的鍵發生旋轉，從而產生兩種不同的構型（α 和 β）。這個過程稱為變旋。己糖可以透過縮合反應形成二己糖，形成 1,6-糖苷鍵。[22]
庚糖 庚糖是一種含有七個碳原子的單糖。它們在第 1 位具有醛基官能團（醛庚糖）或在第 2 位具有酮基官能團（酮庚糖）。自然界中 C-7 糖的例子很少，其中包括[23]
景天庚酮糖或 D-阿卓庚酮糖（一種酮糖）
甘露庚酮糖，存在於鱷梨中
L-甘油-D-甘露庚糖（一種醛糖）。
酮庚糖有 4 個手性中心，而醛庚糖有 5 個[24]。
什麼是豪沃斯投影式？
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單糖環狀形式的三維結構通常用豪沃斯投影式來表示。在該圖中，α-異構體的異頭碳的 OH- 在碳原子平面的下方，而 β-異構體的異頭碳的 OH- 在平面的上方。吡喃糖通常採用椅式構象，類似於環己烷。在這種構象中，α-異構體的異頭碳的 OH- 處於軸向位置，而 β-異構體的異頭碳的 OH- 處於赤道位置。[25]
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什麼是變旋現象？ 變旋現象是指由於差向異構（即兩個差向異構體之間平衡的變化，當相應的立體異構中心相互轉化時）引起的旋光度變化。環狀糖會表現出變旋現象，因為 α 和 β異頭形式會相互轉化。[26]
溶液的旋光度取決於每種異頭的旋光度及其在溶液中的比例。
變旋現象由奧古斯丁-皮埃爾·杜布朗福在 1846 年發現，當時他注意到水溶液中糖的比旋光度隨時間變化。[27][28]
測量
α 和 β 異頭形式的相互轉化 α 和 β 異頭形式是彼此的非對映異構體，通常具有不同的比旋光度。純 α 異頭的溶液或液體樣品將以不同量和/或與該化合物的純 β 異頭相反的方向旋轉偏振光。溶液的旋光度取決於每種異頭的旋光度及其在溶液中的比例。
例如，如果將 β-D-吡喃葡萄糖溶液溶解在水中，其比旋光度將為 +18.7。隨著時間的推移，一些 β-D-吡喃葡萄糖將發生變旋現象，變成 α-D-吡喃葡萄糖，其旋光度為 +112.2。因此，溶液的旋光度將從 +18.7 增加到 +52.5 的平衡值，因為一些 β 型被轉化為 α 型。平衡混合物實際上約為 64% 的 β-D-吡喃葡萄糖和約 36% 的 α-D-吡喃葡萄糖，儘管也存在其他形式的微量，包括呋喃糖和開鍊形式。[29]
樣品的觀察到的旋光度是每種異頭的旋光度的加權和，加權係數為該異頭存在的量。因此，只要知道每種純異頭的旋光度，就可以使用旋光儀測量樣品的旋光度，然後從對映體過量計算出存在的兩種異頭的比例。可以監測變旋過程隨時間的變化，或透過觀察旋光度及其變化來確定平衡混合物。
環狀異構體
[edit | edit source]單糖通常透過羰基與同一分子中一個羥基之間的親核加成反應，從無環（開鏈）形式轉換為環狀形式。該反應產生一個由一個橋接氧原子封閉的碳原子環。生成的分子具有半縮醛或半縮酮基團，具體取決於線性形式是醛糖還是酮糖。該反應很容易逆轉，生成原始的開鍊形式。在這些環狀形式中，環通常具有 5 或 6 個原子。這些形式分別被稱為呋喃糖和吡喃糖——類比於呋喃和吡喃，它們是最簡單的具有相同碳氧環的化合物（儘管它們缺乏這兩個分子的雙鍵）。例如，醛己糖葡萄糖可以在碳 1 上的羥基和碳 4 上的氧原子之間形成半縮醛鍵，生成一個具有 5 元環的分子，稱為呋喃葡萄糖。相同的反應可以在碳 1 和 5 之間發生，形成一個具有 6 元環的分子，稱為吡喃葡萄糖。具有 7 原子環（與氧雜環庚烷相同）的環狀形式很少遇到，被稱為七碳糖。對於許多單糖（包括葡萄糖），環狀形式在固態和溶液中占主導地位，因此通常對開鏈和閉鏈異構體使用相同的名稱。因此，例如，“葡萄糖”一詞可能表示呋喃葡萄糖、吡喃葡萄糖、開鍊形式或三者的混合物。環化在羰基碳處產生一個新的手性中心。取代羰基氧的-OH 基團最終可能相對於環的中平面處於兩個不同的位置。因此，每個開鏈單糖生成兩種環狀異構體（異頭體），用字首“α-”和“β-”表示。該分子可以透過稱為變旋現象的過程在這兩種形式之間變化，變旋現象包括環形成反應的逆轉，然後是另一個環形成。[30]
二糖
[edit | edit source]二糖有兩種型別：還原性二糖，其中一種單糖，還原性糖，仍然有一個遊離的半縮醛單元；和非還原性二糖，其中組分透過其異頭中心的縮醛鍵連線，並且沒有一個單糖具有遊離的半縮醛單元。纖維二糖和麥芽糖是還原性二糖的例子。蔗糖和海藻糖是非還原性二糖的例子。形成[31]
當兩個單糖連線在一起並移除一個水分子時，就會形成二糖。例如：乳糖（乳糖）是由葡萄糖和半乳糖構成的，而甘蔗和甜菜中的糖（蔗糖）是由葡萄糖和果糖構成的。這兩個單糖透過脫水反應（也稱為縮合反應或脫水合成）連線，導致一個水分子損失並形成糖苷鍵。[32]
特性
糖苷鍵可以在組分單糖的任何羥基之間形成。因此，即使兩個組分糖相同（例如葡萄糖），不同的鍵組合（區域化學）和立體化學（α-或β-）也會導致二糖成為非對映異構體，具有不同的化學和物理性質。根據單糖成分，二糖有時呈結晶狀，有時可溶於水，有時味道甜美，感覺粘稠。[33]
最常見的二糖 [34]
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| 二糖 | 單元 1 | 單元 2 | 鍵 |
蔗糖（食糖、甘蔗糖、甜菜糖或蔗糖） |
葡萄糖 | 果糖 | α(1→2) |
| 乳果糖 | 半乳糖 | 果糖 | β(1→4) |
乳糖（乳糖） |
半乳糖 | 葡萄糖 | β(1→4) |
| 麥芽糖 | 葡萄糖 | 葡萄糖 | α(1→4) |
| 海藻糖 | 葡萄糖 | 葡萄糖 | α(1→1)α |
| 纖維二糖 | 葡萄糖 | 葡萄糖 | β(1→4) |
蔗糖是通常被稱為食糖的有機化合物，有時也被稱為蔗糖。它是一種白色無味結晶粉末，味道甜美，最出名的是它在人類營養中的作用。該分子是一種由葡萄糖和果糖衍生的二糖，分子式為 C12H22O11。每年大約生產 1.5 億噸（公噸）。
乳果糖是一種用於治療便秘[1] 和肝性腦病（肝病的併發症）的合成糖。它是一種由一分子果糖和半乳糖單糖（單糖）組成的二糖（雙糖）。用於治療便秘的商業糖漿被染成黃橙色。它是透過乳糖異構化工業化生產的。
乳糖於 1619 年由法布里奇奧·巴託萊蒂在牛奶中發現，並於 1780 年由卡爾·威廉·謝勒鑑定為一種糖。乳糖是一種二糖糖，最常見於牛奶中，由半乳糖和葡萄糖構成。乳糖約佔牛奶的 2~8%（按重量計），儘管含量因物種和個體而異。它從甜或酸乳清中提取。這個名稱來自拉丁語中的 lac，意思是牛奶，加上用於命名糖的 -ose 字尾。它的化學式為 C12H22O11。
麥芽糖（英語發音：/ˈmɒltoʊz/），或麥芽糖，是一種由兩個葡萄糖單元透過 α(1→4) 鍵連線而成的二糖。異構體“異麥芽糖”有兩個透過 α(1→6) 鍵連線的葡萄糖分子。麥芽糖是重要的生物化學葡萄糖鏈系列中的第二個成員。麥芽糖是澱粉酶分解澱粉時產生的二糖。它存在於發芽的種子（如大麥）中，因為它們分解澱粉儲備以用作食物。新增另一個葡萄糖單元會產生麥芽三糖；進一步新增會產生糊精（也稱為麥芽糊精），最終會產生澱粉（葡萄糖聚合物）。麥芽糖可以透過水解分解成兩個葡萄糖分子。在活生物體中，麥芽糖酶可以非常快速地實現這一點。在實驗室中，用強酸加熱幾分鐘將產生相同的結果。異麥芽糖被異麥芽糖酶分解。從發芽的穀物（如大麥）中生產麥芽糖是釀造過程中的重要組成部分。當大麥被麥芽化時，它會被帶入一種狀態，在這種狀態下，產生麥芽糖的澱粉酶的濃度被最大化。糖化是指這些澱粉酶將穀物的澱粉轉化為麥芽糖的過程。酵母在發酵過程中對麥芽糖的代謝會導致乙醇和二氧化碳的產生。[35]
海藻糖，也稱為麥芽糖或海藻糖，是一種天然的α-連線二糖，由兩個α-葡萄糖單元之間形成的α，α-1,1-葡糖苷鍵構成。 1832年，H.A.L. Wiggers 在黑麥麥角中發現了海藻糖，1859年，Marcellin Berthelot 從海藻糖甘露醇中分離出來，並將其命名為海藻糖。 它可以由真菌、植物和無脊椎動物合成。 它與脫水生物有關——植物和動物抵抗長時間脫水的能力。 它具有很高的保水能力，被用在食品和化妝品中。 這種糖被認為在細胞脫水時會形成凝膠相，這可以防止內部細胞器破壞，有效地將其固定在原位。 然後，再水化使正常的細胞活動恢復，而不會發生通常在脫水/再水化迴圈後發生的重大致命損傷。 海藻糖具有抗氧化劑的額外優點。 提取海藻糖曾經是一個困難且昂貴的過程，但最近，林原株式會社（日本岡山）確認了從澱粉中廉價提取海藻糖用於大規模生產的技術。 海藻糖目前正在廣泛應用中使用。[36]
纖維二糖是一種二糖，化學式為[HOCH2CHO(CHOH)3]2O。 該分子衍生自兩個透過β(1→4)鍵連線的葡萄糖分子縮合而成。 它可以被細菌或陽離子離子交換樹脂水解生成葡萄糖。 纖維二糖有八個遊離的醇（COH）基團和三個醚鍵，這會導致強烈的分子間和分子內氫鍵。 它可以透過對纖維素和富含纖維素的材料（如棉花、黃麻或紙張）進行酶解或酸解得到。 纖維素是透過β(1→4)鍵連線的葡萄糖單元的聚合物。 用乙酸酐和硫酸處理纖維素，得到纖維二糖八乙酸酯，它不能參與氫鍵，並且可溶於非極性有機溶劑。[37]
麥芽糖和纖維二糖分別是多糖澱粉和纖維素的水解產物。
不太常見的二糖包括[38]
| 二糖 | 單元 | 鍵 |
| 異麥芽糖 | 兩個葡萄糖單體 | α(1→2)[39] |
| 奈吉羅糖 | 兩個葡萄糖單體 | α(1→3) |
| 異麥芽糖 | 兩個葡萄糖單體 | α(1→6) |
| β,β-海藻糖 | 兩個葡萄糖單體 | β(1→1)β |
| α,β-海藻糖 | 兩個葡萄糖單體 | α(1→1)β[40] |
| 槐糖 | 兩個葡萄糖單體 | β(1→2) |
| 層板多糖 | 兩個葡萄糖單體 | β(1→3) |
| 龍膽二糖 | 兩個葡萄糖單體 | β(1→6) |
| 松三糖 | 一個葡萄糖單體和一個果糖單體 | α(1→3) |
| 麥芽酮糖 | 一個葡萄糖單體和一個果糖單體 | α(1→4) |
| 帕拉替諾糖 | 一個葡萄糖單體和一個果糖單體 | α(1→6) |
| 龍膽二糖 | 一個葡萄糖單體和一個果糖單體 | β(1→6) |
| 甘露二糖 | 兩個甘露糖單體 | α(1→2)、α(1→3)、α(1→4) 或 α(1→6) |
| 蜜二糖 | 一個半乳糖單體和一個葡萄糖單體 | α(1→6) |
| 蜜二糖 | 一個半乳糖單體和一個果糖單體 | α(1→6) |
| 芸香糖 | 一個鼠李糖單體和一個葡萄糖單體 | α(1→6) |
| 芸香酮糖 | 一個鼠李糖單體和一個果糖單體 | β(1→6) |
| 木二糖 | 兩個木吡喃糖單體 | β(1→4) |
| 櫻草糖 | 一個木糖單體和一個葡萄糖單體 | β(1→6) |
多糖
[edit | edit source]多糖是由重複單元（單糖或二糖）透過糖苷鍵連線而成的聚合碳水化合物結構。 這些結構通常是線性的，但可能包含不同程度的支化。 多糖通常是相當異質的，包含重複單元的細微修飾。 這些大分子取決於結構，可能具有與其單糖構建塊不同的特性。 它們可能是無定形的，甚至不溶於水。 多糖的一般式為 Cx(H2O)y，其中 x 通常是 200 到 2500 之間的很大數字。 考慮到聚合物主鏈中的重複單元通常是六碳單糖，一般式也可以表示為 (C6H10O5)n，其中 40≤n≤3000。
儲存多糖
[edit | edit source]澱粉或澱粉是一種碳水化合物，由許多透過糖苷鍵連線在一起的葡萄糖單元組成。 這種多糖由所有綠色植物作為能量儲存產生。 它是人類飲食中最重要的碳水化合物，包含在諸如馬鈴薯、小麥、玉米（玉米）、稻米和木薯等主食中。 純澱粉是一種白色、無味、無味的粉末，不溶於冷水或酒精。 它由兩種型別的分子組成：直鏈和螺旋狀的直鏈澱粉和支鏈的支鏈澱粉。 澱粉通常含有 20% 到 25% 的直鏈澱粉和 75% 到 80% 的支鏈澱粉，具體取決於植物。 糖原是動物的葡萄糖儲存，是支鏈澱粉的更支化形式。 澱粉被加工以生產加工食品中的許多糖。 當溶解在溫水中時，它可用作增稠劑、硬化劑或粘合劑，形成小麥糊。 直鏈澱粉由 α(1→4) 結合的葡萄糖分子組成。 葡萄糖上的碳原子編號，從醛（C=O）碳開始，因此，在直鏈澱粉中，一個葡萄糖分子上的 1-碳與下一個葡萄糖分子上的 4-碳連線（α(1→4) 鍵）。 直鏈澱粉的結構式如右圖所示。 重複葡萄糖亞基（n）的數量通常在 300 到 3000 的範圍內，但可以達到數千。 直鏈澱粉鏈可以採取三種主要形式。 它可以以無序的無定形構象或兩種不同的螺旋形存在。 它可以以雙螺旋（A 或 B 型）與自身結合，或者可以與另一個疏水性客體分子（如碘、脂肪酸或芳香族化合物）結合。 這被稱為 V 型，也是支鏈澱粉與直鏈澱粉結合形成澱粉的方式。 在這一組中，有許多不同的變體。 每個都用 V 表示，然後用下標表示每個週期的葡萄糖單元數。 最常見的是 V6 型，每個週期有六個葡萄糖單元。 V8 以及可能存在的 V7 型也存在。 這些為客體分子提供了一個更大的空間進行結合。 這種線性結構可以在 φ 和 ψ 角周圍進行一些旋轉，但總的來說，結合的葡萄糖環氧原子位於結構的一側。 α(1→4) 結構促進了螺旋結構的形成，使得一個葡萄糖分子上 2-碳結合的氧原子與下一個葡萄糖分子上 3-碳之間形成氫鍵成為可能。 支鏈澱粉是一種可溶性多糖，是植物中發現的葡萄糖高度支化聚合物。 它是澱粉的兩種成分之一，另一種是直鏈澱粉。 葡萄糖單元以線性方式透過 α(1→4) 糖苷鍵連線。 支化發生在每 24 到 30 個葡萄糖單元出現一次的 α(1→6) 鍵處。 相比之下，直鏈澱粉包含很少的 α(1→6) 鍵，這導致它水解速度更慢，但密度更高。 它在動物中的對應物是糖原，它具有相同的組成和結構，但支化程度更高，每 8 到 12 個葡萄糖單元出現一次。 植物將澱粉儲存在稱為澱粉體的特殊細胞器中。 當細胞工作需要能量時，植物會水解澱粉，釋放葡萄糖亞基。 食用植物性食物的人類和其他動物也使用澱粉酶，這種酶可以幫助分解支鏈澱粉。 澱粉的重量大約為 70% 的支鏈澱粉，儘管它會因來源而異（例如，中等粒度的米飯更高，達到 100%，蠟質米飯、蠟質馬鈴薯澱粉和蠟質玉米，而長粒米、澱粉玉米和紅皮馬鈴薯則更低）。 支鏈澱粉高度支化，由 2,000 到 200,000 個葡萄糖單元組成。 它的內鏈由 20-24 個葡萄糖亞基組成。[41]
糖原是作為動物和真菌細胞中第二長期的能量儲存的分子。 它主要由肝臟和肌肉製造，但也可能透過糖原生成在腦和胃中製造。 糖原是澱粉的類似物，是植物中的一種分支較少的葡萄糖聚合物，通常被稱為動物澱粉，與支鏈澱粉具有相似的結構。 糖原以許多細胞型別中細胞質中的顆粒形式存在，在葡萄糖迴圈中起著重要作用。 糖原形成了一個能量儲備，可以快速動員以滿足對葡萄糖的突然需求，但它不如甘油三酯（脂類）的能量儲備緊湊。 在肝臟肝細胞中，糖原可以構成飯後新鮮重量的 8%（成人 100-120 克）。 只有儲存在肝臟中的糖原才能被其他器官利用。 在肌肉中，糖原的濃度很低（佔肌肉質量的 1% 到 2%）。 但是，體內儲存的糖原量——尤其是在紅細胞、肝臟和肌肉中——主要取決於體育鍛煉、基礎代謝率和飲食習慣，例如間歇性禁食。 少量糖原存在於腎臟中，腦和白細胞中某些神經膠質細胞中存在更少量的糖原。 子宮在懷孕期間也會儲存糖原以滋養胚胎。
結構多糖
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纖維素 植物的結構成分主要由纖維素構成。木材主要由纖維素和木質素組成，而紙張和棉花幾乎完全由纖維素構成。纖維素是一種由重複的葡萄糖單元透過β-鍵連線而成的聚合物。人類和其他許多動物缺乏分解β-鍵的酶，因此無法消化纖維素。某些動物可以消化纖維素，因為它們的腸道中存在含有這種酶的細菌。典型的例子是白蟻。纖維素無味，無臭，親水性，接觸角為20-30度，不溶於水和大多數有機溶劑，具有手性，可生物降解。它可以透過在高溫下用濃酸處理，化學分解成葡萄糖單元。纖維素源於D-葡萄糖單元，透過β(1→4)-糖苷鍵縮合。這種連線模式與澱粉、糖原和其他碳水化合物中存在的α(1→4)-糖苷鍵的連線模式形成對比。纖維素是直鏈聚合物：與澱粉不同，沒有捲曲或分支發生，並且該分子採用延伸的、相當僵硬的棒狀構象，這得益於葡萄糖殘基的赤道構象。來自一條鏈的葡萄糖上的多個羥基與同一鏈或相鄰鏈上的氧分子形成氫鍵，將這些鏈牢固地保持在一起，並形成具有高抗拉強度的微纖維。這種強度在細胞壁中很重要，在細胞壁中，微纖維被網狀編織到碳水化合物基質中，賦予植物細胞剛性。與澱粉相比，纖維素也更具結晶性。澱粉在水中加熱到60-70℃以上時（如烹飪時）會經歷結晶態到無定形態的轉變，而纖維素需要在320℃的溫度和25 MPa的壓力下才能在水中變為無定形。已知纖維素具有幾種不同的結晶結構，對應於鏈之間和鏈內部氫鍵的位置。天然纖維素是纖維素I，具有Iα和Iβ結構。細菌和藻類產生的纖維素富含Iα，而高等植物的纖維素主要由Iβ組成。再生纖維素纖維中的纖維素是纖維素II。纖維素I到纖維素II的轉化是不可逆的，表明纖維素I是亞穩態的，而纖維素II是穩定的。透過各種化學處理，可以產生纖維素III和纖維素IV結構。纖維素的許多性質取決於其鏈長或聚合度，即構成一個聚合物分子的葡萄糖單元數量。來自木漿的纖維素的典型鏈長在300到1700個單元之間；棉花和其他植物纖維以及細菌纖維素的鏈長在800到10,000個單元之間。[10] 由纖維素分解產生的具有非常小鏈長的分子被稱為纖維糊精；與長鏈纖維素相比，纖維糊精通常溶於水和有機溶劑。植物來源的纖維素通常與半纖維素、木質素、果膠和其他物質混合在一起，而微生物纖維素非常純淨，具有更高的含水量，並且由長鏈組成。纖維素可溶於銅乙二胺（CED）、鎘乙二胺（Cadoxen）、N-甲基嗎啉N-氧化物和氯化鋰/二甲基甲醯胺。這被用於從溶解漿生產再生纖維素（如粘膠和賽璐玢）。[42]
幾丁質 幾丁質是許多天然存在的聚合物中的一種。它是世界上最豐富的天然材料之一。隨著時間的推移，它在自然環境中可以生物降解。它的分解可以由稱為幾丁質酶的酶催化，這些酶由細菌和真菌等微生物分泌，並由一些植物產生。其中一些微生物對來自幾丁質分解的簡單糖具有受體。如果檢測到幾丁質，它們就會產生酶來消化它，透過裂解糖苷鍵將其轉化為簡單糖和氨。從化學角度來看，幾丁質與殼聚糖（幾丁質的更易溶於水的衍生物）密切相關。它也與纖維素密切相關，因為它是葡萄糖衍生物的長而未分支的鏈。這兩種材料都有助於結構和強度，保護生物體。幾丁質是一種含氮的修飾多糖；它由N-乙醯氨基葡萄糖單元（準確地說是2-(乙醯氨基)-2-脫氧-D-葡萄糖）合成。這些單元形成共價β-1,4鍵（類似於形成纖維素的葡萄糖單元之間的鍵）。因此，幾丁質可以被描述為每個單體上的一個羥基被乙醯胺基取代的纖維素。這使得相鄰聚合物之間可以進行更多的氫鍵結合，從而使幾丁質聚合物基質的強度增加。在未修飾的形式下，幾丁質是半透明的、柔韌的、有彈性的，而且非常堅韌。然而，在節肢動物中，它經常被修飾，嵌入硬化的蛋白質基質中，形成外骨骼的大部分。在純淨的形式下，它是皮革狀的，但是當與碳酸鈣一起結晶時，它會變得更硬。透過比較毛毛蟲（未修飾）的身體壁和甲蟲（修飾）的身體壁，可以看到未修飾和修飾形式之間的差異。N-乙醯氨基葡萄糖（N-乙醯-D-葡萄糖胺，或GlcNAc，或NAG）是葡萄糖的單糖衍生物。它是葡萄糖胺和乙酸之間的醯胺。它的分子式為C8H15NO6，摩爾質量為221.21 g/mol，在幾個生物系統中很重要。[43]
它是細菌細胞壁中生物聚合物的一部分，由GlcNAc和N-乙醯胞壁酸（MurNAc）的交替單元構成，在MurNAc的乳酸殘基處與寡肽交聯。這種分層結構被稱為肽聚糖。GlcNAc是聚合物幾丁質的單體單元，幾丁質構成昆蟲和甲殼類動物的外殼。與葡萄糖醛酸聚合形成透明質酸。
阿拉伯木聚糖 阿拉伯木聚糖是兩種戊糖 - 阿拉伯糖和木糖的共聚物。
細菌多糖代表了各種各樣的生物大分子，包括肽聚糖、脂多糖、莢膜和胞外多糖；這些化合物的功能範圍從結構性細胞壁成分（例如肽聚糖）和重要的毒力因子（例如金黃色葡萄球菌中的聚-N-乙醯氨基葡萄糖）到使細菌能夠在惡劣環境中生存（例如綠膿桿菌在人肺中）。多糖生物合成是一個嚴格調控的、能量密集的過程，瞭解調節和能量守恆、聚合物修飾和合成以及外部生態功能之間的微妙相互作用是一個巨大的研究領域。潛在的好處是巨大的，例如應該能夠開發新的抗菌策略（例如新的抗生素和疫苗）以及商業開發以開發新的應用。
細菌莢膜多糖 致病菌通常會產生一層厚厚的、粘液狀的多糖層。這種“莢膜”會覆蓋細菌表面上的抗原蛋白，否則這些抗原蛋白會引起免疫反應，從而導致細菌被破壞。莢膜多糖是水溶性的，通常是酸性的，並且其分子量在100-1000 kDa的範圍內。它們是線性的，並且由一個到六個單糖的規則重複亞基組成。結構多樣性巨大；僅大腸桿菌就產生了近兩百種不同的多糖。莢膜多糖的混合物，無論是結合的還是天然的，都用作疫苗。細菌以及許多其他微生物，包括真菌和藻類，通常會分泌多糖作為一種進化適應，幫助它們粘附在表面並防止它們乾燥。人類已經將其中一些多糖開發成了有用的產品，包括黃原膠、葡聚糖、魏蘭膠、結冷膠、迪坦膠和支鏈澱粉。大多數這些多糖在非常低的濃度下溶解在水中時，會表現出有趣且非常有用的粘彈性。這使得許多食品和各種液體消費品，例如乳液、清潔劑和油漆等，在靜止時呈現出粘稠的外觀，但在施加最輕微的剪下力時（例如擦拭、傾倒或刷塗時）呈現出流動性。這種性質被稱為假塑性或剪下稀化。[44]
肽聚糖 肽聚糖，也稱為胞壁質，是一種由糖和氨基酸組成的聚合物，形成細菌（但不包括古細菌）質膜外側的網狀層，構成細胞壁。糖成分由交替的β-(1,4) 連線的N-乙醯氨基葡萄糖和N-乙醯胞壁酸殘基組成。連線到N-乙醯胞壁酸的是一個由三到五個氨基酸組成的肽鏈。肽鏈可以與另一條鏈的肽鏈交聯，形成三維網狀層。細菌細胞壁中的肽聚糖層是由兩條交替的氨基糖線性鍊形成的晶格結構，即N-乙醯氨基葡萄糖（GlcNAc或NAG）和N-乙醯胞壁酸（MurNAc或NAM）。交替的糖透過β-(1,4)-糖苷鍵連線。每個MurNAc都連線到一個短的（4-到5-殘基）氨基酸鏈，在大腸桿菌（一種革蘭氏陰性菌）中包含D-丙氨酸、D-穀氨酸和間二氨基庚二酸，或在金黃色葡萄球菌（一種革蘭氏陽性菌）中包含L-丙氨酸、D-谷氨醯胺、L-賴氨酸和D-丙氨酸。這些氨基酸，除了L-氨基酸外，在蛋白質中不存在，被認為有助於抵禦大多數肽酶的攻擊。不同線性氨基糖鏈中氨基酸之間的交聯在轉肽酶的幫助下發生，並導致形成堅固而剛性的三維結構。特定的氨基酸序列和分子結構因細菌種類而異。[45]
LPS
脂多糖 (LPS) 是革蘭氏陰性菌外膜的主要成分，對細菌的結構完整性貢獻巨大，並保護膜免受某些化學攻擊。LPS 還增加了細胞膜的負電荷，並有助於穩定整個膜結構。它對革蘭氏陰性菌至關重要，如果它發生突變或被移除，這些細菌將會死亡。LPS 是一種內毒素，會引發正常動物免疫系統的強烈反應。它也與細菌生態學中的非致病性方面有關，包括表面粘附、噬菌體敏感性和與捕食者（如變形蟲）的相互作用。LPS 作為典型的內毒素，因為它與 CD14/TLR4/MD2 受體複合物結合，從而促進許多細胞型別（尤其是巨噬細胞）中促炎細胞因子的分泌。在免疫學中，“LPS 挑戰”一詞指的是將受試者暴露於可能充當毒素的 LPS 的過程。LPS 也是一種外源性致熱原（外部發熱物質）。由於對革蘭氏陰性菌至關重要，因此這些分子成為了新型抗菌劑的候選靶點。[46]
一些研究人員對歸因於所有脂多糖的普遍毒性作用的報告表示懷疑，特別是對於藍細菌。它包含三個部分
O 抗原（或 O 多糖）
核心寡糖
脂質 A
術語糖類是指多糖或寡糖。糖類通常僅由單糖的 O-糖苷鍵組成。例如，纖維素是一種糖類（或更具體地說，是一種葡聚糖），由β-1,4-連線的 D-葡萄糖組成，而幾丁質是一種糖類，由β-1,4-連線的 N-乙醯-D-葡萄糖胺組成。糖類可以是單糖殘基的同聚物或異聚物，可以是線性的或分支的。糖類也可以用來指糖綴合物的碳水化合物部分，例如糖蛋白、糖脂或蛋白聚糖。糖類可以發現附著在蛋白質上，如糖蛋白和蛋白聚糖。一般來說，它們存在於細胞的外表面。O-連線和 N-連線糖類在真核生物中非常常見，但也可能存在於原核生物中，儘管並不常見。[48]
N-連線糖類
N-連線糖類發現附著在序列中的天冬醯胺的 R-基團氮 (N) 上。序列是一個 Asn-X-Ser 或 Asn-X-Thr 序列，其中 X 是除脯氨酸以外的任何氨基酸，並且可能由 N-乙醯半乳糖胺、半乳糖、神經氨酸、N-乙醯葡糖胺、果糖、甘露糖、巖藻糖和其他單糖組成。
組裝：在真核生物中，N-連線糖類源自一個核心 14 糖單元，該單元在細胞質和內質網中組裝。首先，兩個 N-乙醯葡糖胺殘基附著在內質網膜外側的脂質多萜醇磷酸上。然後向該結構新增五個甘露糖殘基。此時，部分完成的核心糖類翻轉到內質網膜的另一側，因此現在位於內質網腔內。然後組裝在內質網內繼續進行，添加了另外四個甘露糖殘基。最後，三個葡萄糖殘基被新增到該結構中。完全組裝後，糖類由糖基轉移酶寡糖基轉移酶整體轉移到內質網腔內的新生肽鏈上。因此，N-連線糖類的這種核心結構由 14 個殘基組成（3 個葡萄糖、9 個甘露糖和 2 個 N-乙醯葡糖胺）。[49]
一旦轉移到新生肽鏈，N-連線糖類通常會經歷廣泛的加工反應，其中三個葡萄糖殘基被去除，以及一些甘露糖殘基，具體取決於所討論的 N-連線糖類。葡萄糖殘基的去除取決於蛋白質的正確摺疊。這些加工反應發生在高爾基體中。修飾反應可能包括在糖上新增磷酸基團或乙醯基團，或者新增新的糖，如神經氨酸。高爾基體內 N-連線糖類的加工和修飾不遵循線性途徑。因此，許多不同的 N-連線糖類結構變異是可能的，具體取決於高爾基體的酶活性。
功能和重要性 N-連線糖類在真核細胞中蛋白質的正確摺疊中極其重要。內質網中的伴侶蛋白，如鈣聯蛋白和鈣網蛋白，與核心 N-連線糖類上存在的三個葡萄糖殘基結合。然後這些伴侶蛋白有助於糖類附著的蛋白質摺疊。正確摺疊後，三個葡萄糖殘基被去除，糖類繼續進行進一步的加工反應。如果蛋白質未能正確摺疊，則會重新附著三個葡萄糖殘基，從而使蛋白質重新與伴侶蛋白結合。這個迴圈可能會重複幾次，直到蛋白質達到其正確的構象。如果蛋白質反覆未能正確摺疊，它將從內質網中排出並被細胞質蛋白酶降解。N-連線糖類還透過空間效應有助於蛋白質摺疊。例如，肽中的半胱氨酸殘基可能由於附近糖類的大小而暫時被阻止與其他半胱氨酸殘基形成二硫鍵。因此，N-連線糖類的存在使細胞能夠控制哪些半胱氨酸殘基將形成二硫鍵。N-連線糖類還在細胞間相互作用中發揮重要作用。例如，腫瘤細胞會產生異常的 N-連線糖類。這些被自然殺傷細胞上的 CD337 受體識別為問題細胞是癌細胞的標誌。降解性溶酶體酶的靶向也透過 N-連線糖類實現。N-連線糖類用 6-磷酸甘露糖殘基修飾，作為將該糖類附著的蛋白質轉移到溶酶體的訊號。這兩種蛋白質：CI-MPR（陽離子獨立 6-磷酸甘露糖受體）和 CD-MPR（陽離子依賴 6-磷酸甘露糖受體）實現了透過 6-磷酸甘露糖的存在對溶酶體酶的識別和轉運。[50]
O-連線糖類
在真核生物中，O-連線糖類在高爾基體中以每次一個糖的方式組裝在肽鏈的絲氨酸或蘇氨酸殘基上。與 N-連線糖類不同，目前還沒有已知的共有序列。然而，在絲氨酸或蘇氨酸相對於 -1 或 +3 的位置放置脯氨酸殘基有利於 O-連線糖基化。
組裝 O-連線糖類合成中附著的第一個單糖是 N-乙醯半乳糖胺。在此之後，幾種不同的途徑是可能的。透過新增半乳糖生成核心 1 結構。透過向核心 1 結構的 N-乙醯半乳糖胺新增 N-乙醯葡糖胺生成核心 2 結構。透過向原始 N-乙醯半乳糖胺新增單個 N-乙醯葡糖胺生成核心 3 結構。透過向核心 3 結構新增第二個 N-乙醯葡糖胺生成核心 4 結構。其他核心結構是可能的，儘管不常見。
O-連線糖類中常見的結構主題是將聚乳糖胺單元新增到各種核心結構中。這些是透過重複新增半乳糖和 N-乙醯葡糖胺單元形成的。O-連線糖類上的聚乳糖胺鏈通常透過新增唾液酸殘基（類似於神經氨酸）來封端。如果巖藻糖殘基也被新增到倒數第二個殘基，則會形成唾液酸 Lewis x (SLex)) 結構。[51]
蛋白聚糖是高度糖基化的糖蛋白。基本的蛋白聚糖單元由一個“核心蛋白”組成，該蛋白具有一個或多個共價連線的糖胺聚糖 (GAG) 鏈。連線點是絲氨酸殘基，糖胺聚糖透過四糖橋連線到該殘基（例如：硫痠軟骨素-GlcA-Gal-Gal-Xyl-PROTEIN）。絲氨酸殘基通常位於 -Ser-Gly-X-Gly- 序列中（其中 X 可以是任何氨基酸殘基），儘管並非所有具有該序列的蛋白質都具有連線的糖胺聚糖。這些鏈是長而線性的碳水化合物聚合物，由於硫酸和糖醛酸基團的存在，在生理條件下帶負電荷。蛋白聚糖存在於結締組織中。蛋白聚糖可以根據其糖胺聚糖鏈的性質進行分類。蛋白聚糖也可以按大小（kDa）進行分類。[52]
型別包括
| 糖胺聚糖 | 小蛋白聚糖 | 大蛋白聚糖 |
|---|---|---|
| 硫痠軟骨素/硫酸皮膚素 | 裝飾蛋白，kDa=36 大蛋白聚糖，kDa=38 |
維多糖，kDa=260-370，存在於許多成人組織中，包括血管和皮膚 |
| 硫酸乙醯肝素/硫痠軟骨素 | 睪丸蛋白聚糖，kDa=44 | 珠蛋白聚糖，kDa=400-470 |
| 硫痠軟骨素 | 神經腱蛋白，kDa=136 聚集蛋白聚糖，kDa=220，是軟骨中主要的蛋白聚糖。 | |
| 硫酸角質素 | 纖維調節蛋白，kDa=42 亮氨酸蛋白聚糖，kDa=38 |
某些成員被認為是“小型富含亮氨酸蛋白聚糖家族”（SLRP）的成員。這些包括裝飾蛋白、大蛋白聚糖、纖維調節蛋白和亮氨酸蛋白聚糖。
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Anomeric_effect&oldid=409805462
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate_conformation&oldid=421342369
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate_conformation&oldid=421342369
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyranose&oldid=392158898
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyranose&oldid=392158898
- ↑ Ionescu, A.R.; Berces, A.; Zgierski, M.Z.; Whitfield, D.M.; Nukada, T. (2005). "Conformational Pathways of Saturated Six-Membered Rings. A Static and Dynamical Density Functional Study". The Journal of Physical Chemistry A. 109 (36): 8096–8105. doi:10.1021/jp052197t. PMID 16834195.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ Biarns, X.; Ardvol, A.; Planas, A.; Rovira, C.; Laio, A.; Parrinello, M. (2007). "The Conformational Free Energy Landscape of b-D-Glucopyranose. Implications for Substrate Preactivation in b-Glucoside Hydrolases". Journal of the American Chemical Society. 129 (35): 10686–10693. doi:10.1021/ja068411o. PMID 17696342.
{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) - ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyranose&oldid=392158898
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Carbohydrate&oldid=424717553
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Tetrose&oldid=401443888
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Pentose
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hexose&oldid=403295413
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hexose&oldid=403295413
- ↑ a b Morrison, Robert Thornton and Boyd, Robert Neilson. Organic Chemistry (2nd ed.). Allyn and Bacon.
{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) Library of Congress catalog 66-25695 - ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hexose&oldid=403295413
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hexose&oldid=403295413
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Hexose&oldid=403295413
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Heptose&oldid=418087311
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Heptose&oldid=418087311
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Monosaccharide&oldid=423519127
- ↑ IUPAC 金書 變旋現象
- ↑ Derek Horton (2008). "The Development of Carbohydrate Chemistry and Biology". Carbohydrate Chemistry, Biology and Medical Applications: 1–28. doi:10.1016/B978-0-08-054816-6.00001-X.
- ↑ Augustin-Pierre Dubrunfaut—An early sugar chemist. Hewitt G. Fletcher, J. Chem. Educ., 1940, 17 (4), p 153, DOI: 10.1021/ed017p153
- ↑ Francis Carey (2000). Organic Chemistry (4th, McGraw-Hill Higher Education Press ed.).
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Monosaccharide&oldid=423519127
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Disaccharide&oldid=424536634
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Disaccharide&oldid=424536634
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Disaccharide&oldid=424536634
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Disaccharide&oldid=424536634
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Maltose&oldid=421158773
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Trehalose&oldid=422266481
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cellobiose&oldid=420992539
- ↑ F.W. Parrish (1968 年 7 月). "麴黴菌孢子對麥芽糖的隱蔽性和麥芽糖醇對轉運的誘導作用，一種常見的麥芽糖汙染物" (PDF). J. Bacteriol. 美國微生物學會. 96 (1): 227–233. PMC 252277. PMID 5690932. 檢索於 2008 年 11 月 21 日。
{{cite journal}}: 未知引數|coauthors=被忽略 (|author=建議) (幫助) - ↑ Matsuda, K.; Abe, Y; Fujioka, K (1957). "Kojibiose (2-O-α-D-Glucopyranosyl-D-Glucose): Isolation and Structure: Chemical Synthesis". Nature. 180 (4593): 985. doi:10.1038/180985a0. PMID 13483573.
{{cite journal}}: 未知引數|month=被忽略 (幫助) - ↑ T. Taga (1997). "α,β-海藻糖一水合物". Acta Cryst. C53: 234–236. doi:10.1107/S0108270196012693.
{{cite journal}}: 未知引數|coauthors=被忽略 (|author=建議) (幫助) - ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Starch
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Cellulose
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Chitin
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Polysaccharide&oldid=422863369
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Peptidoglycan&oldid=422040621
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Lipopolysaccharide&oldid=423382830
- ↑ Ruddock & Molinari (2006) 細胞科學雜誌 119, 4373-4380
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Glycan&oldid=417977294
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Glycan&oldid=417977294
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Glycan&oldid=417977294
- ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Glycan
- ↑ http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Proteoglycan&oldid=423972661