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21.5: 碳水化合物的化学
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Chemistry of Carbohydrates
 
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21.5: 碳水化合物的化学

碳水化合物是人类和动物饮食的重要组成部分。 谷物,水果和蔬菜是碳水化合物的自然来源,可为身体提供能量,特别是通过葡萄糖,葡萄糖是淀粉的一个组成部分,也是许多主食的一个组成部分。 化学化学式 (CH2O)n,其中 n 是分子中的碳数量,表示碳水化合物。 换言之,碳水化合物分子中的碳与氢与氧气的比率为 1:2:1。 该公式还解释了“碳水化合物”一词的起源:成分是碳 (“碳水化合物”) 和水 (“碳水化合物”)。 碳水化合物可分为简单和化合物两类。 单糖和二糖是简单的碳水化合物。 多糖是化合物碳水化合物。

单糖

单糖是简单的糖,其中最常见的是葡萄糖。 在单糖中,碳的数量通常在三到七之间。 如果糖有醛组 (结构为 R-CHO 的官能团) ,则为醛,如果糖组有酮组 (结构为 RC(=O)R' 的官能团) ,则为酮。 根据糖中的碳数量,它们可以是trioses (三碳) ,pentoses (五碳) 和 / 或hexoses (六碳)。

半乳糖和果糖是其他常见的单糖。 葡萄糖,半乳糖和果糖是异构体单糖 (六体) ,这意味着它们具有相同的化学配方,但结构略有不同。 葡萄糖和半乳糖是剂量,果糖是氯化物。

单糖可作为线性链或环状分子存在。 在水溶液中,它们通常采用环状形式。 环状葡萄糖在异常碳周围可能有两种不同的羟基组排列 (OH) (环状形成过程中的碳 1 不对称)。 如果羟基组在糖中低于 1 号碳,则它处于 α (α) 位置,如果它在基准面上方,则它处于 β (β) 位置。

二糖

当两种单糖发生脱水反应 (或凝结反应或脱水合成) 时,二糖形成。 在此过程期间,一种单核苷酸的羟基组与另一种单核苷酸氢相结合,释放一种水分子并形成一种共价键。 这称为糖苷类键。 糖苷类键 (或糖苷类链接) 可以是 α 或 β 类型。 当第一种葡萄糖的碳 -1 上的 OH 组低于环形平面时,将形成一个 α 键,当碳 -1 上的 OH 组高于环形平面时,将形成一个 β 键。 最常见的脱衣剂是用葡萄糖和果糖单体组成的葡萄糖或表格糖。

多糖

由糖苷类键连接的一条长长的单糖链是多糖苷类。 链条可以分支或分离,并且可能包含不同类型的单糖。 分子重量可能是 100,000 吨或以上,具体取决于联合单体的数量。 淀粉,糖原,纤维素和香草是多糖的示例。

植物以糖的形式储存淀粉。 在植物中,淀粉和淀粉素混合物 (均为葡萄糖聚合物) 构成了这些糖。 淀粉由葡萄糖单体组成,由 α 1-4 或 α 1-6 糖苷类键连接。 1 至 4 和 1 至 6 是指已连接形成键的两种残留物的碳数量。

糖原是人类和其他脊椎动物的葡萄糖储存形式,由葡萄糖单体组成。 糖原是与淀粉等效的动物,是一种通常储存在肝脏和肌肉细胞中的高分支分子。 每当血糖水平下降时,糖原会分解以释放葡萄糖。

纤维素是最丰富的天然生物聚合物。 纤维素主要由植物的细胞壁组成。 这提供了细胞结构支撑。 木材和纸张在自然中大多是纤维素。 葡萄糖单体由 β 1-4 糖苷类键链路的纤维素组成

本文改编自 Openstax, 生物学 2e, 第 3.4 章:碳水化合物。

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Chemistry Carbohydrates Compounds Carbon Hydrogen Oxygen Monosaccharides Disaccharides Polysaccharides Aldose Ketose Functional Group Aldehyde Group Ketone Group Carbon Atoms Chains Numbering System Ring Structures Cyclic Form Anomeric Carbon Alpha Form Beta Form

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