糖類分子都是由C、H、O三種元素構(gòu)成的嗎

于海林

(河南省長(zhǎng)垣縣第一中學(xué) 453400)

1 糖類劃分的依據(jù)及種類

糖類依據(jù)聚合度主要分為單糖、寡糖和多糖。單糖是不能被水解成更小分子的糖類，如葡萄糖、果糖、核糖等。寡糖又被稱為低聚糖[1]，寡糖是由2～20個(gè)單糖通過(guò)糖苷鍵連接而成的糖類物質(zhì)，單糖殘基(組成寡糖的單糖)的上限數(shù)目并不確定，因此寡糖與多糖之間并無(wú)絕對(duì)的界限[2]。多糖是水解時(shí)產(chǎn)生20個(gè)以上單糖的大分子，也稱為聚糖。組成多糖的單糖，其特性、糖鏈長(zhǎng)度、連接單糖鍵的類型及分支程度是有差別的。由單一一種類型的單糖縮合而成的多糖稱為同多糖；而由兩種以上不同單糖組成的多糖稱為雜多糖。

2 常見(jiàn)的單糖及單糖衍生物

2.1 常見(jiàn)單糖及元素組成 單糖是多羥基的醛或酮，所以又可以分為醛糖和酮糖兩類。常見(jiàn)的三碳至六碳醛糖(如甘油醛、赤蘚糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖等)、常見(jiàn)的醛糖(如赤蘚酮糖、木酮糖、核酮糖、山梨糖、果糖等)，其元素組成均為C、H、O。

2.2 常見(jiàn)的單糖衍生物及元素組成 常見(jiàn)的單糖衍生物有磷酸糖、脫氧糖、氨基糖、糖醇和糖酸[3]。磷酸糖是很多代謝途徑的主要參與者，如磷酸二羥丙酮、D-甘油醛-3-磷酸等，由于存在磷酸基團(tuán)，所以其元素組成中除了C、H、O外，還含有P元素；氨基糖指的是單糖上的羥基被氨基取代后形成的衍生物，所以其元素組成中多了N元素；脫氧糖指的是H取代原來(lái)單糖的羥基，所以并未改變其元素組成，依然為C、H、O三種；而糖醇是原來(lái)單糖的羰基被還原進(jìn)而形成多羥基醇，所以其元素組成依然沒(méi)有變化。

3 常見(jiàn)的寡糖

3.1 最簡(jiǎn)單的寡糖及元素組成 二糖是最簡(jiǎn)單的寡糖，有兩個(gè)單糖分子縮合而成。常見(jiàn)的有麥芽糖、異麥芽糖、蔗糖、纖維二糖、乳糖等。其中異麥芽糖與麥芽糖的區(qū)別在于，麥芽糖由葡萄糖通過(guò)α-1,4-糖苷鍵連接起來(lái)，異麥芽糖是葡萄糖通過(guò)α-1,6-糖苷鍵連接起來(lái)，所以兩者分子式相同。組成以上幾種二糖的單糖種類雖有所差異，但其分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式均為C12H22O11，所以其元素組成為C、H、O。

3.2 其他簡(jiǎn)單寡糖及元素組成 常見(jiàn)的其他簡(jiǎn)單寡糖主要有三糖、四糖和五糖。三糖中最為常見(jiàn)的為棉子糖，其完全水解產(chǎn)生葡萄糖、果糖和半乳糖。這三種單糖的分子式均為C6H12O6，所以其元素組成為C、H、O。其他較為常見(jiàn)的三糖有：龍膽糖、龍膽三糖、松三糖，這三者完全水解的單糖也只有C、H、O三種元素。棉子糖家族中還有一些屬于四糖(如水蘇糖)、五糖(如毛蕊五糖)、六糖(如筋骨草糖)……直至九糖，均是由棉子糖通過(guò)連續(xù)接上半乳糖殘基得到，所以組成的元素種類不變。棉子糖系列主要存在于植物界。

目前已經(jīng)證明人乳中有200多種低聚糖，其基本單位有D-葡萄糖，D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、L-巖藻糖、唾液酸。人乳中唾液酸雪指的是N-乙酰神經(jīng)氨酸，而其他哺乳動(dòng)物的唾液酸除了N-乙酰神經(jīng)氨酸外，還有N-羥乙酰神經(jīng)氨酸[3]。其中N-乙酰葡糖胺、N-乙酰神經(jīng)氨酸、N-羥乙酰神經(jīng)氨酸均含有N元素。

4 常見(jiàn)的多糖

4.1 多糖的常見(jiàn)分類 根據(jù)生物來(lái)源的不同，有植物多糖、動(dòng)物多糖、微生物多糖之分。根據(jù)多糖單位組成可分為同多糖和雜多糖，同多糖是由單一一種類型的單糖組成的多糖，雜多糖是由不同類型的單糖單位組成。按多糖的生物功能分為儲(chǔ)存多糖和結(jié)構(gòu)多糖。

4.2 常見(jiàn)同多糖及元素組成 常見(jiàn)的同多糖有淀粉、糖原、纖維素、幾丁質(zhì)等。淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，是植物儲(chǔ)存能量的一種物質(zhì)，直鏈淀粉和支鏈淀粉的區(qū)別在于葡萄糖殘基之間的連接方式不同，兩者基本單位均為葡萄糖，所以元素組成為C、H、O三種。糖原結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉很相似，不同的是糖原的分支程度更高，其基本單位也是葡萄糖。纖維素的基本單位也是葡萄糖，其葡萄糖殘基是通過(guò)β-1，4-糖苷鍵連接的，其元素組成也為C、H、O。幾丁質(zhì)是在無(wú)脊椎動(dòng)物(如昆蟲(chóng))外骨骼中發(fā)現(xiàn)的一種多糖，由β糖苷鍵連接的N-乙酰葡糖胺殘基組成，所以其基本單位為N-乙酰葡糖胺，元素組成除了含有C、H、O外，還含有N元素。

4.3 常見(jiàn)雜多糖及元素組成 常見(jiàn)的雜多糖有肽聚糖、糖蛋白、蛋白聚糖。肽聚糖是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸通過(guò)β-1，4-糖苷鍵交替連接形成的雜多糖。這兩種基本單位中均含有N元素。糖蛋白是生物體內(nèi)帶有寡糖鏈或多糖鏈的蛋白，按照糖鏈與蛋白質(zhì)的連接方式，糖蛋白可分為O-聯(lián)糖蛋白和N-聯(lián)糖蛋白。在N-聯(lián)糖蛋白中，一般都是N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺通過(guò)N-糖苷鍵與肽鏈中的一個(gè)天冬酰胺殘基相連，其基本單位也均含有N元素；在大多數(shù)的O-聯(lián)糖蛋白中，N-乙酰半乳糖胺與肽鏈中的一個(gè)絲氨酸或蘇氨酸殘基側(cè)鏈的羥基之間形成O-糖苷鍵，由此也可知O-聯(lián)糖蛋白的基本單位中也含有N元素。

上述所涉及到的糖類雖是糖類中的一小部分，但可以看出只有部分糖的元素組成為C、H、O三種。單糖衍生物除了含有C、H、O之外，還含有其他元素；部分寡糖和多糖也如此。因此，若以“糖類分子主要是由C、H、O三種元素構(gòu)成”來(lái)描述則更為嚴(yán)謹(jǐn)。