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(fù)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(rèn)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(rèn)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(fēng)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(xué)家警告血糖升高和體重增加的風(fēng)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(xué)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(yīng)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(xué)反應(yīng)。

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(dǎo)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(xué)。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(fù)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)。或者，一些單元可以具有多個糖苷鍵，從而導(dǎo)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(fù)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(xì)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(fù)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(xué)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(fù)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(fù)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(xì)胞信號傳導(dǎo)。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(xué)資源