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21.5: 碳水化合物的化学
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碳水化合物的化学
 
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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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