生物化学/碳水化合物
"碳水化合物"在化学上被定义为"多羟基醛或多羟基酮，或经水解产生多羟基醛或多羟基酮的复杂物质。"碳水化合物是生物学中发现的主要大分子类别之一。碳水化合物通常存在于大多数生物体中，在生物体结构中起着重要作用，并且是动物和植物的主要能量来源。大多数碳水化合物是糖或主要由糖组成。到目前为止，自然界中最常见的碳水化合物是葡萄糖，它在细胞呼吸和光合作用中起着重要作用。一些碳水化合物用于结构目的，例如纤维素（构成植物细胞壁）和几丁质（昆虫外骨骼的主要成分）。然而，大多数碳水化合物用于能量目的，尤其是在动物中。碳水化合物由碳、氢和氧的 1:2:1 比例组成 (CH2O)n
这些仅用于生物体中的能量。简单碳水化合物也称为"单糖"。所有单糖的化学式为 CnH2nOn。它们都是彼此的结构异构体。单糖主要有两种类型。第一种是醛糖，在第一个碳上含有醛基，第二种是酮糖，在第二个碳上含有酮基（这个羰基总是位于第二个碳上）。
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
后缀 -oses 保留给醛糖，后缀 -uloses 保留给酮糖，除了果糖。酮糖与醛糖一样常见。自然界中最丰富的单糖是 6 碳糖，即 D-葡萄糖。所有醛糖都是还原糖。许多酮糖也被认为是还原糖，因为它们可以异构化为醛糖。
单体主要有两种形式，醛糖和酮糖，其中所有单体都具有相同的骨架。单体最简单的形式是三碳糖。三碳糖由骨架中的三个碳组成。
果糖是一种酮己糖，分子式为 C6H12O6 ; 与葡萄糖的分子式相同，但结构不同。果糖的结构与葡萄糖在碳 1 和 2 处不同，因为羰基的位置不同。果糖是自然界中最甜的糖。果糖也称为左旋糖和果糖；果糖也存在于水果、根茎类蔬菜（如红薯和洋葱）和蜂蜜中。它是葡萄糖的异构体，是一种酮糖单糖。果糖在所有糖类中溶解度最高。果糖进入血液后，可以转化为其异构体葡萄糖。
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单糖。葡萄糖是饮食中最常见的单糖。最常见的己糖，D-葡萄糖，C6H12O6 也称为右旋糖和血糖，存在于水果、蔬菜、玉米糖浆和蜂蜜中。葡萄糖是二糖（蔗糖、麦芽糖、乳糖）和多糖（糖原、纤维素、淀粉）的组成部分。在体内，过量的葡萄糖会转化为糖原，然后储存在肌肉和肝脏中。
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，存在于牛奶中。它不如葡萄糖甜，可以通过水解从乳糖中的葡萄糖中分离出来。此外，半乳糖是一种醛己糖，在自然界中不以游离形式存在；半乳糖在大脑和神经系统的细胞膜中起着重要作用。D-半乳糖的结构与 D-葡萄糖相似，唯一的区别在于碳 4 上 -OH 基团的排列。半乳糖存在于人乳中，并被纳入人乳寡糖的结构中。人乳寡糖的骨架是二糖乳糖，它是由半乳糖和葡萄糖糖之间的连接形成的。
Oligosachharides
寡糖经水解后产生 2 到 10 个单糖。二糖是自然界中最常见的寡糖。
单糖是简单的糖形式，由一个糖组成，而二糖由两个糖组成。两个糖通过糖苷键连接在一起。大多数糖之间的连接发生在糖的第一个和第四个碳之间。
糖不只是二糖，它们比这复杂得多。多个糖连接在一起形成许多多糖。多糖由连接在一起的单糖组成。
这些被生物体用于能量。它们由通过称为脱水合成的过程连接在一起的两个单糖组成。在这个过程中，一个分子失去一个氢原子，而另一个分子失去一个氢原子和一个氧原子。它的逆过程是水解，在这个过程中，添加水将一个分子分解成两个或多个更简单的分子。二糖的化学式为 C12H22O11。它不遵循 1:2:1 比例的原因显然是由于从它中提取了 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
- 化学 -
麦芽糖是一种白色结晶糖，也称为麦芽糖，是一种由两个葡萄糖单元组成的还原二糖。两个葡萄糖单元的结合被称为 1-4 糖苷键，它将一个葡萄糖的碳 1 号连接到第二个葡萄糖的碳 4 号。在麦芽糖酶存在的情况下，两个葡萄糖的 1-4 键断裂，麦芽糖被水解成葡萄糖
- 发生 -
麦芽糖存在于发芽的大麦中。它是淀粉水解的主要产物。
-
α-麦芽糖 -
β-麦芽糖
3 发生 - 它是甘蔗的成分。它也存在于甜菜、胡萝卜等中。花蜜中特别富含蔗糖。 3 化学 - 蔗糖是白色结晶糖。在高于其熔点的温度下加热时，它会形成一种称为“焦糖”的棕色物质。它是非还原糖。蔗糖是由葡萄糖和果糖之间的 C1-C2 糖苷键形成的。蔗糖水解后产生等摩尔的葡萄糖和果糖混合物，这种混合物通常被称为“转化糖”。
3 出现 - 存在于动物的乳汁中。它也被称为“乳糖”。人乳中乳糖的百分比为 6.8%，牛乳中为 4.8%。3 化学 - 乳糖是由半乳糖和葡萄糖之间的 C1-C4 糖苷键形成的。乳糖的水解通过乳糖酶产生单糖：葡萄糖 + 半乳糖。乳糖可以是还原糖。
-
β-D-半乳糖基-(1→4)-D-葡萄糖 -
通过 X 射线晶体学确定的 α-乳糖的分子结构。
多糖，也称为聚糖，是高分子量的物质，在水解后会产生单糖。复杂碳水化合物的一些来源包括意大利面、面包、米饭、谷物、饼干、玉米、豆类、土豆、南瓜和豌豆。复杂碳水化合物的消化可能需要更长时间，因为消化酶必须更努力地将链分解成单个糖。复杂碳水化合物包含数百个糖单位。研究表明，与糖或水果相比，食用面包后血糖水平上升和下降的速度都更慢，这表明消化速度更慢。[1] 单糖和二糖仅用于能量。另一个区别是，单糖和二糖可以立即用于能量，而多糖则缓慢释放能量。研究表明，在经过一夜禁食后，食用面包后碳水化合物氧化速率比食用蔗糖后上升得更慢。在食用面包代替蔗糖后的六小时内，碳水化合物氧化速率也更低。[2] 在化学上，多糖可以分为同多糖和杂多糖。同多糖在水解后只产生一种单糖。例如，淀粉、纤维素等。杂多糖在水解后会产生两种或多种单糖。例如，肝素、硫酸软骨素等。
POLYSACHHARIDE
Homopolysachharide Heteropolysachharide
Starch Mucopolysachharids
Glucogen Chondroitin
Inulin Hyaluronic acid
Cellulose Keratosulfate
Pectin Heparin
Chitin Vegetable gum
Xylan Agar agar
多糖可以根据功能方面分类为营养性和结构性。营养性 - 淀粉、糖原、菊粉等。结构性 - 纤维素、几丁质、果胶等。
纤维素是一种特殊的碳水化合物。它不溶于水，大多数生物无法产生酶来分解它。它由β-D-葡萄糖构成。它只存在于植物中，存在于细胞壁中。它由 β 葡萄糖分子组成，形成更坚固的结构。用于制作衣服等的棉花是来自棉花植物种子周围的纤维素。纤维帮助植物保持坚固的结构。人类无法消化纤维。它与碘没有颜色反应。它完全不存在于肉类、蛋类、鱼类和牛奶中。
淀粉是植物的能量储存分子。它由长链的 α 葡萄糖分子连接在一起形成。它主要存在于土豆中。淀粉实际上是两种分子混合物，即直链淀粉和支链淀粉。这些大型多糖非常适合能量储存，因为它们将大量的葡萄糖分子压缩到一个小空间中，这些分子可以通过水解一个一个地轻松分离，然后用于能量。它被淀粉酶水解。它是非还原糖。它与碘反应呈蓝色或紫色。
糖原是动物的能量储存分子。它由α 葡萄糖分子形成的支链链构成，主链上有 1-4 糖苷键，支链上有 1-6 糖苷键。人类在肝脏和肌肉中储存少量糖原。当血糖水平高时，它就会被创造出来。胰腺分泌胰岛素，刺激从葡萄糖中生成糖原，并发出信号指示身体使用葡萄糖作为其主要能量形式。它是非还原糖。它与碘反应呈红色。
- ↑ Wolever, Thomas M. S. (2006), 血糖指数：膳食碳水化合物的生理分类, CABI, pg. 65, ISBN 9781845930516. “事实上，纯糖和水果引起的血糖反应表明吸收迅速，因为与面包相比，血糖浓度上升得更快，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). "对健康男性高蔗糖和高淀粉餐的急性燃料选择." Am J Clin Nutr 71, 1516-1524. 见图 1。
n.p. 碳水化合物笔记. n.d. www.chem.ucla.edu/harding/notes/notes_14C_carbos.pdf