碳水化合物 carbohydrate

碳水化合物 (carbohydrate)，也是糖类，指的是一系列多羟基 (hydroxy) 醛 (aldehyde) 或多羟基酮及其缩聚物 (condensation polymer)，或者其衍生物的总称，一般由碳、氢与氧三种元素所组成，广布于自然界。

糖类又称“碳水化合物”，其由来是生物化学家先前发现糖类物质均可写成经验分子式：${\text{C}}_{\text{n}}({\text{H}}_{\text{2}}\text{O}{)}_{\text{n}}$，其氢与氧元素的比例始终为2:1，故以为所有糖类是碳和水的化合物。

但后来的发现证明了许多糖类并不符合上述分子式，如：鼠李糖（${\text{C}}_{\text{6}}{\text{H}}_{\text{12}}{\text{O}}_{\text{5}}$）；而同时有些物质符合上述分子式却不是糖类，如甲醛（${\text{C}}_{}{\text{H}}_{\text{2}}{\text{O}}_{}$）等糖类为人体之重要的营养素，主要分成三大类：单糖、双糖和多糖。在一般情况下，单糖和双糖是较小的（低分子量）的碳水化合物，通常称为糖。例如，葡萄糖 (glucose, ${\text{C}}_{\text{6}}{\text{H}}_{\text{12}}{\text{O}}_{\text{6}}$) 是单糖，蔗糖和乳糖是双糖。

碳水化合物是生命细胞结构的主要成分及主要供能物质，并且有调节细胞活动的重要功能。机体中碳水化合物的存在形式主要有三种，葡萄糖、糖原 (glycogen) 和含糖的复合物，碳水化合物的生理功能与其摄入食物的碳水化合物种类和在机体内存在的形式有关。

1. 膳食碳水化合物是人类获取能量的最经济和最主要的来源，能够提供和储存热能；
2. 碳水化合物是构成机体组织的重要物质，维持大脑功能必须的能源并参与细胞的组成和多种活动；此外还有调节脂肪代谢、提供膳食纤维、节约蛋白质、抗生酮、解毒和增强肠道功能的作用。

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单糖 monosaccharides

单糖因无法水解为更小的碳水化合物，因此是糖类中最小的分子。它们是一些具有两个或者更多羟基的醛或酮类化合物。

单糖是新陈代谢中的主要燃料，能提供能量（当中以葡萄糖最主）及用于生物合成。

单糖未需即时使用的话，细胞会先将其转换成较省空间的形式，通常为多糖 (polysaccharide)。在包括人类的许多动物中，这种储存方式是糖原 (glycogen)，特别在肝脏及肌肉细胞。在植物中，则储存成淀粉 (starch, amylum)。

戊糖 pentose

戊糖 (pentose)，又称为五碳糖，是一种含有5个碳原子的单糖。在1号碳上有醛基的称为五碳醛糖（戊醛糖）；2号碳上有酮基的称为五碳酮糖（戊酮糖）。戊醛糖有3个手性中心，因此可能有8种旋光异构体。

ribose deoxyribose

己糖 hexose

己糖 (hexose)，又称为六碳糖，是含有6个碳原子的单糖，分子式为C6H12O6. 1位含有醛基的6碳糖称为己醛糖， 2位含有酮基的己糖称为己酮糖。己糖六个碳原子中有五个碳原子连上了羟基(-OH)，余下的一个碳原子是属于一个醛基(-COH)或是酮基(-CO-)的。葡萄糖分子的1位碳是属于一个醛基的，所以葡萄糖是一种醛糖Aldose(ALDO=醛)。而果糖的2位碳则是属于一酮基的，因此果糖是一种酮糖Ketose。

celluose
glycogen

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双糖 disaccharide

由两个连接成一起的单糖组成的糖类，称为双糖 (disaccharide)。它们是最简单的多糖，如：蔗糖 (sucrose) 和乳糖 (lactose)。双糖是由两个单糖单元通过脱水 (dehydration) 反应，形成一种称为糖苷键的共价键连接而成。在脱水过程中，一分子单糖脱除氢原子，而另一分子单糖脱除羟基。

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蔗糖是一种常用的双糖，它由两种单糖组成：D-葡萄糖（左侧）和D-果糖（右侧）

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寡糖 oligosaccharide 和多糖 polysaccharide

寡糖 (oligosaccharide) 和多糖 (polysaccharide) 都是由单糖单元通过糖苷键组成的长链分子。两者的区别在于单糖单元在链上的数量：寡糖通常含有3至10个单糖单元，而多糖则超过10个单糖单元。实际应用中，糖的分类更倾向于个人的判断，如通常上述的双糖可以算为寡糖，也包括了：三糖－棉子糖和四糖－水苏糖。

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糖蛋白 glycoprotein

糖蛋白 (glycoprotein) 是一种含有寡糖链的蛋白质，两者之间以共价键相连。其中的寡糖链通常是经由共转译修饰或是后转译修饰过程中的糖基化作用而连结在蛋白质上。

糖蛋白，在植物和动物（微生物并不如此）中较为典型。这些糖蛋白可被分泌、进入体液或作为膜蛋白。它们包括许多酶、大分子蛋白质激素、血浆蛋白、全部抗体、补体因子、血型物质和粘液组分以及许多膜蛋白。

糖蛋白的糖肽连接键，简称糖肽键。糖肽链的类型可以概况为：
① N-糖苷键型：寡糖链（GlcNAC的β-羟基）与Asn的酰胺基、N-未端的a-氨基、Lys或Arg的W-氨基相连。
② O-糖苷键型：寡糖链（GalNAC的α-羟基）与Ser、Thr和羟基赖氨酸、羟脯氨酸的羟基相连。
③ S-糖苷键型：以半胱氨酸为连接点的糖肽键。
④ 酯糖苷键型：以天冬氨酸、谷氨酸的游离羧基为连接点。

Ref

1. 糖类 - 维基百科
2. 碳水化合物 - 百度百科
3. 糖类 - 百度百科
4. 糖蛋白 - 维基百科
5. 糖蛋白 - 百度百科