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糖类的分类及功能

2024-07-03

糖类(carbohydrate)是多羟基醛、多羟基酮以及能水解而生成多羟基醛或多羟基酮的有机化合物,可分为单糖、二糖和多糖等。主要由碳、氢、氧三种元素组成,是多羟基醛或多羟基酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。

单糖:最简单的糖类形式,由一个糖分子组成,如葡萄糖、果糖、半乳糖等。它们通常具有通式(CH?O)n,其中n≥3。

二糖:由两个单糖分子通过糖苷键连接而成,如蔗糖(由葡萄糖和果糖组成)、乳糖(由葡萄糖和半乳糖组成)和麦芽糖(由两个葡萄糖分子组成)。

多糖:由多个单糖分子通过糖苷键连接而成的大分子,如淀粉、纤维素和糖原。淀粉和糖原是生物体内储存能量的主要形式,而纤维素则是植物细胞壁的主要成分。

糖的构型主要分为D型和L型。

糖的构型是由其分子中不对称碳原子的构型决定的,这种构型差异导致了糖分子的立体异构现象。D型和L型糖的化学组成与物理化学性质(如沸点、熔点、可溶性、黏度、颜色和外观)几乎完全一样,但在生化特性方面却截然不同。这种构型差异是以甘油醛为标准而确定的相对构型。在自然界中,大多数脊椎动物单糖具有D构型,而L型糖相对较少见。例如,果糖的两个不对称碳原子的构型,即右旋果糖(D-果糖)和左旋果糖(L-果糖)。

此外,单糖的构型还可以通过Fischer投影式来确定,其中OH(或其他非-H基团)在Fischer投影式的右侧,则总体构型为D;如果OH(或者其他非-H基)在左侧,则整体构型为L。这种构型差异对于理解糖的生物化学性质和功能至关重要。例如,人体中的糖绝大多数是D-糖,而某些特定的L-糖和D-糖在生化特性上有所不同,这可能影响到它们在生物体内的吸收、代谢和作用。

单糖分子的半缩醛羟基性质活泼,与其它分子(包括糖)的羟基、氨基、亚氨基缩水所形成的化学键称为糖苷键(glycosidic bond),所生成的产物称为糖苷(glycoside)。糖苷键有O-糖苷键和N-糖苷键两种。每一种又有α-糖苷键和 β-糖苷键之分。


糖苷键一般对碱是稳定的,只有极少数糖苷能被碱所水解,这种糖苷称为碱敏感糖苷,如苦藏花素在碱溶液中水解生成D-葡萄糖和藏花醛。


糖类在生命活动过程中起着重要的作用,其功能主要包括:

提供能量:糖类是生物体所需能量的主要来源。例如,每克葡萄糖在人体内氧化可以产生约4千卡的能量,人体所需的约70%的能量由糖类提供。

维持机体正常功能:适量摄入糖类可以帮助维持机体能量,维护心脏和神经系统的正常功能。此外,糖类还可以提高人体对钙质的吸收,对骨骼健康有益。

构成组织和保护肝脏功能:糖类是构成组织和保护肝脏功能的重要物质。例如,肝糖原是动物肝脏中储存的一种多糖,它在维持血糖稳定方面起着重要作用。

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