碳水化合物是世界各地的飲食主食。他們在媒體上也受到很多負面關(guān)注。隨著新的時尚飲食的興起和過時，每種人都有不同的想法來攝取適量的碳水化合物。

盡管它曾經(jīng)被認為是一種超級食品，但糖（最簡單的碳水化合物）現(xiàn)在卻以反面的姿態(tài)出現(xiàn)。甚至有運動將糖重新分類為危險和令人上癮的藥物！多糖（人們通常認為是“碳水化合物”）在幾年前就廣為流傳，但現(xiàn)在人們意見不一。

由于健康風險，生酮飲食（低碳水化合物，高蛋白質(zhì)和脂肪）已失寵，但是，關(guān)于碳水化合物是否對您有益仍然存在爭議。美運動員聲稱它們對運動表現(xiàn)和新陳代謝有益。營養(yǎng)學家警告血糖升高和體重增加的風險。

從健康食品辯論的背景來看，并不總是確切地知道什么是碳水化合物。該術(shù)語往往被用作所有淀粉類食品的統(tǒng)包。盡管淀粉是碳水化合物，但也有許多其他碳水化合物。碳水化合物是大量營養(yǎng)素（需要大量消耗才能維持生命的分子）。

它們是地球上最豐富的生物分子，呈多種形式。糖，信號分子，部分或我們的免疫系統(tǒng)，核酸以及許多結(jié)構(gòu)成分都是由碳水化合物形成的。盡管淀粉是碳水化合物，但也有許多其他碳水化合物。碳水化合物是大量營養(yǎng)素（需要大量消耗才能維持生命的分子）。

它們是地球上最豐富的生物分子，呈多種形式。糖，信號分子，部分或我們的免疫系統(tǒng)，核酸以及許多結(jié)構(gòu)成分都是由碳水化合物形成的。盡管淀粉是碳水化合物，但也有許多其他碳水化合物。

碳水化合物是大量營養(yǎng)素（需要大量消耗才能維持生命的分子）。它們是地球上最豐富的生物分子，呈多種形式。糖，信號分子，部分或我們的免疫系統(tǒng)，核酸以及許多結(jié)構(gòu)成分都是由碳水化合物形成的。

碳水化合物的化學成分賦予它們多種特性，可幫助它們發(fā)揮許多不同的作用。最重要的是，它們由基本單元形成，然后可以像樂高積木一樣鏈接在一起以形成大而獨特的分子。在此方面唯一優(yōu)于碳水化合物的生物分子是蛋白質(zhì)。任何碳水化合物的常見分子式為

C?_n（H?₂?O）_n

這些分子的名稱是從該比率得出的：每個碳原子（carbo-）都有相等量的水（-水合物）。由于碳，氫和氧的組合很容易被氧化，但往往不會自行分解。

因此碳水化合物具有很高的能量潛能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。這使其成為促進生化反應的理想選擇。實際上，碳水化合物葡萄糖的氧化是為地球上所有生命提供動力的基本化學反應。

單糖

碳水化合物的最小官能團是單糖。詞根“糖”源自希臘語中的“甜”一詞，因為這些單位具有獨特的甜味。單糖有時被稱為單糖。

它們形成最簡單的碳水化合物，是具有許多醇（-OH）官能團的碳鏈和特殊的雙鍵氧（酮或醛糖），可以使鏈形成環(huán)。有許多簡單的糖被消耗的例子。葡萄糖是一種通過血糖評估來衡量的分子，是整個生命中生物能量的關(guān)鍵來源。

果糖是植物中制成的一種糖。它是高果糖玉米糖漿中甜味的來源。

半乳糖是哺乳動物產(chǎn)生的一種糖，可以與葡萄糖結(jié)合形成乳糖。

也有許多類型的單糖無法消化以獲取能量。核糖是組成DNA和RNA的核苷酸中的主要結(jié)構(gòu)成分。甘露糖是存在于稱為糖蛋白的信號傳導分子中的簡單糖。

二糖

大多數(shù)人會熟悉的糖類型是二糖，即通過特殊鍵連接在一起的兩個單糖。連接兩個單糖的鍵稱為糖苷鍵。之所以會發(fā)生這種情況，是因為單糖環(huán)中的特殊碳（異頭碳）可以與不同單糖上的-OH基團結(jié)合而形成鍵加水。

二糖具有更大的雙環(huán)結(jié)構(gòu)，并具有基于連接單糖的各種特性以及糖苷鍵的位置和立體化學。許多天然存在的糖是葡萄糖的二糖和一些其他單糖。蔗糖（食用糖）由葡萄糖和果糖這兩種單糖組成。乳糖（牛奶糖）由葡萄糖和半乳糖的單糖組成。

多糖類

大多數(shù)碳水化合物不以相對較小的單糖或二糖形式存在，而是形成通過糖苷鍵連接在一起的簡單糖的大量鏈。這些結(jié)構(gòu)的形式和功能高度不同，但統(tǒng)稱為多糖。從技術(shù)上講，碳水化合物一詞包括所有糖類。

但是，用隨意的語言，人們用它來指淀粉。多糖往往不具有單糖和二糖的特征性甜味。它們的大小可以相差很大，范圍從僅幾個單糖單元到數(shù)百個單糖的龐大復合物。它們也可以具有不同的結(jié)構(gòu)。

糖苷鍵出現(xiàn)在每個單元的同一位置的多糖會形成長鏈，這些長鏈會圍繞自身纏繞而形成螺旋結(jié)構(gòu)?；蛘?，一些單元可以具有多個糖苷鍵，從而導致松散的分支結(jié)構(gòu)。最后，多糖可以完全由一個單糖單元（同質(zhì)多糖）組成，也可以具有兩種或三種不同單糖（雜多糖）的重復模式。

均多糖

用作能源的多糖傾向于是由葡萄糖組成的均多糖。在植物中，這種能源稱為淀粉，有兩種。直鏈淀粉是直鏈淀粉。它形成緊密的螺旋狀，堆積成晶體結(jié)構(gòu)。由于直鏈淀粉包裝緊密，因此能量密度更高，但溶解性較差，難以消化。

支鏈淀粉是具有短分支鏈的淀粉。它易于消化，易溶于水，但能量密度較低，因為分支阻止了緊密堆積。廚師使用淀粉作為能源和增稠劑。動物和真菌具有類似于淀粉的分子，稱為糖原。

糖原不是形成像淀粉一樣的螺旋結(jié)構(gòu)，而是形成附著在中央蛋白質(zhì)上的葡萄糖高度分支鏈的顆粒。它在肝臟中制成，可作為肌肉組織的中期能量存儲。一罐垃圾郵件底部的透明果凍狀物質(zhì)主要是糖原。

均多糖也可以形成堅固的結(jié)構(gòu)材料，纖維素是一種堅固的纖維材料，有助于在植物和微生物中形成細胞壁。它是由葡萄糖的線性鏈構(gòu)成的。但是，與直鏈淀粉不同，糖苷鍵的形狀使結(jié)構(gòu)不溶且難以消化。

纖維素在食品中被稱為膳食纖維，由棉纖維，紙制品和木材構(gòu)成。幾丁質(zhì)是自然界中經(jīng)常發(fā)生的另一種結(jié)構(gòu)同多糖。它形成了昆蟲的外骨骼和魚鱗。像纖維素一樣，幾丁質(zhì)在線性葡萄糖的不溶鏈上形成。然而，每個葡萄糖單元都被修飾為具有連接的胺基（-NH?₂）。

雜多糖

雜多糖以重復方式包含兩個或三個不同的單糖。這些碳水化合物通常與形成稱為糖脂或糖蛋白的雜化結(jié)構(gòu)的脂質(zhì)或蛋白質(zhì)緊密結(jié)合。這些分子廣泛存在于植物，動物和微生物中。這些分子的組成和形狀具有極大的多樣性，許多分子的確切結(jié)構(gòu)仍然未知。

許多雜多糖與醫(yī)學有關(guān)。例子包括透明質(zhì)酸，其在軟骨，皮膚和神經(jīng)組織中用作高度親水的減震劑和潤滑劑；肝素，一種天然存在于血液中的抗凝劑和免疫球蛋白（抗體），對主動免疫系統(tǒng)至關(guān)重要。

結(jié)論

碳水化合物是一大類生物分子，其功能的復雜性和多樣性可與蛋白質(zhì)相媲美。它們的大小可以從相對簡單的單糖到廣泛的多糖復合物。它們具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和高勢能的獨特組合，使其成為大分子中促進新陳代謝的理想選擇。

但它們還具有許多其他功能，包括結(jié)構(gòu)和細胞信號傳導。我們僅通過將碳水化合物視為面食和土豆來破壞碳水化合物。它們是地球上所有生命必不可少的獨特且高度多樣化的分子家族。

文章來源：有機化學資源