《糖类的思维导图》

一、定义及概述

1.1 定义

糖类（Carbohydrates），又称碳水化合物，是由碳、氢、氧三种元素组成，其分子式通常表示为(CH₂O)n，但并非所有符合此通式结构的化合物都是糖类。

1.2 功能

• 能量供应： 糖类是生物体最主要的能量来源。
• 结构物质： 构成细胞壁、细胞外基质等结构。
• 信息传递： 参与细胞识别和信号转导。
• 代谢调节： 影响蛋白质和脂肪的代谢。

1.3 分类依据

依据水解程度及单糖单元的数量进行分类。

二、糖类的分类

2.1 单糖 (Monosaccharides)

2.1.1 定义

不能再水解为更小分子的糖。

2.1.2 命名

根据碳原子数目和功能基命名，如葡萄糖（六碳醛糖）、果糖（六碳酮糖）。

2.1.3 常见单糖

• 葡萄糖 (Glucose)： 最重要的能量来源，血糖的主要成分。
• 果糖 (Fructose)： 存在于水果和蜂蜜中，甜度最高的天然糖。
• 半乳糖 (Galactose)： 乳糖的组成成分之一。
• 核糖 (Ribose)： RNA 的组成成分。
• 脱氧核糖 (Deoxyribose)： DNA 的组成成分。

2.1.4 性质

• 溶解性： 易溶于水，难溶于非极性有机溶剂。
• 甜味： 不同单糖甜度不同。
• 还原性： 具有还原性，能与某些金属离子发生反应（如斐林试剂、托伦斯试剂）。
• 旋光性： 具有旋光性，能使偏振光发生旋转。

2.2 寡糖 (Oligosaccharides)

2.2.1 定义

由2-10个单糖分子通过糖苷键连接而成。

2.2.2 常见寡糖

• 二糖 (Disaccharides): 由两个单糖分子组成。
  • 蔗糖 (Sucrose): 葡萄糖 + 果糖，存在于甘蔗和甜菜中。
  • 乳糖 (Lactose): 葡萄糖 + 半乳糖，存在于哺乳动物的乳汁中。
  • 麦芽糖 (Maltose): 葡萄糖 + 葡萄糖，由淀粉水解产生。
• 其他寡糖: 如棉子糖、水苏糖等。

2.2.3 糖苷键

连接两个单糖分子的共价键，由一个单糖的半缩醛羟基或半缩酮羟基与另一个单糖的羟基脱水形成。

2.3 多糖 (Polysaccharides)

2.3.1 定义

由超过10个以上的单糖分子通过糖苷键连接而成。

2.3.2 分类

• 同多糖 (Homopolysaccharides): 由一种单糖组成。
  • 淀粉 (Starch): 植物细胞的储能物质，由直链淀粉和支链淀粉组成。
    • 直链淀粉 (Amylose): 葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接成线性长链。
    • 支链淀粉 (Amylopectin): 葡萄糖通过α-1,4-糖苷键和α-1,6-糖苷键连接成支链结构。
  • 糖原 (Glycogen): 动物细胞的储能物质，结构类似于支链淀粉，但分支更多。
  • 纤维素 (Cellulose): 植物细胞壁的主要成分，葡萄糖通过β-1,4-糖苷键连接成线性长链。人体无法消化。
  • 几丁质 (Chitin): 节肢动物外骨骼和真菌细胞壁的主要成分，是由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1,4-糖苷键连接而成。
• 杂多糖 (Heteropolysaccharides): 由两种或多种单糖组成。
  • 糖胺聚糖 (Glycosaminoglycans, GAGs): 动物细胞外基质的主要成分，如透明质酸、硫酸软骨素等。
  • 果胶 (Pectin): 植物细胞壁中的成分。

三、糖类的性质

3.1 物理性质

• 溶解性： 单糖和寡糖易溶于水，多糖溶解性较差或不溶于水。
• 甜味： 不同糖类的甜度不同，果糖最甜，乳糖最不甜。
• 吸湿性： 某些糖类具有吸湿性。

3.2 化学性质

• 水解反应： 寡糖和多糖可在酸或酶的作用下水解为单糖。
• 还原反应： 含有游离醛基或酮基的糖类具有还原性。
• 异构化： 单糖可以发生异构化，如葡萄糖可以异构化为果糖。
• 发酵： 某些单糖和寡糖可以被微生物发酵产生乙醇、二氧化碳等。
• 氧化反应： 糖类可以被氧化分解，释放能量。
• 美拉德反应（Maillard reaction）： 糖类与氨基酸在高温下发生的非酶褐变反应，产生复杂的风味物质。

四、糖类的代谢

4.1 糖酵解 (Glycolysis)

葡萄糖分解为丙酮酸的过程，发生在细胞质中。

4.2 三羧酸循环 (Citric Acid Cycle)

丙酮酸氧化分解为二氧化碳和水的过程，发生在线粒体基质中。

4.3 氧化磷酸化 (Oxidative Phosphorylation)

利用呼吸链释放的能量合成 ATP 的过程，发生在线粒体内膜上。

4.4 糖异生 (Gluconeogenesis)

利用非糖类物质（如乳酸、甘油、氨基酸）合成葡萄糖的过程，主要发生在肝脏和肾脏中。

4.5 糖原合成 (Glycogenesis)

葡萄糖合成为糖原的过程，主要发生在肝脏和肌肉中。

4.6 糖原分解 (Glycogenolysis)

糖原分解为葡萄糖的过程，主要发生在肝脏和肌肉中。

五、糖类与健康

5.1 重要性

• 提供能量： 维持生命活动。
• 维持血糖稳定： 调节身体各项功能。
• 膳食纤维： 促进肠道蠕动，有益肠道健康。

5.2 过量摄入的危害

• 肥胖： 过多的糖类转化为脂肪储存。
• 糖尿病： 增加患糖尿病的风险。
• 龋齿： 促进口腔细菌繁殖。
• 心血管疾病： 增加血脂，增加患心血管疾病的风险。

5.3 合理摄入建议

• 选择复合碳水化合物：如全谷物、蔬菜、水果。
• 限制精制糖和加工食品的摄入。
• 注意膳食纤维的摄入。
• 适量运动，消耗过多的能量。

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