傅胖中的小窩
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醣 類
1. 醣類由碳、氫、氧 3 種元素組成,其中大部分醣類的 H 和 O 的比例為 2:1,與水(H2O)的組成相同,又稱碳水化合物,但常見的五碳醣去氧核糖(C5H10O4)的氫氧比例卻非 2:1,而乳酸(lactic acid; C3H6O3)和醋酸(acetic acid; C2H4O2)的氫氧比例雖為 2:1,卻不屬於醣類。
2. 醣類依能否水解與水解後的產物,目前大多分為單醣、寡醣與多醣三類,各有重要的生物功能(表 1-1)。〔Tobin & Dusheck, 1998 〕
3.
單醣是最簡單的醣,溶於水,大多數具有甜味,可依所含碳原子的數目分為三、四、五、六、七碳醣等,其中以五碳醣與六碳醣對生物較為重要。單醣亦可依所含官能基為醛基或酮基而分為醛醣(
aldose
)與酮醣(
ketose
)。在水溶液中,單醣分子的醛基或酮基可和醇基縮合形成環狀的構造(圖
1
-
6
)。
4.
常見的五碳醣(圖
1
-
7
)有核糖與去氧核糖,分別是
RNA
和
DNA
的重要成分。常見的六碳醣(圖
1
-
8
)有葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖(
mannose
)等,其中分布最廣、含量最多的是葡萄糖。當人體攝取醣類時,通常需先消化分解成單醣後才能吸收利用。葡萄糖是大部分生物的主要能量來源,也是合成許多化合物的先驅物(如維生素
C
)與多醣類(如澱粉)的結構單元體。
5. 單醣在鹼性的 CuSO4 溶液(Benedict’s reagent;本氏劑)中,可將 Cu2+ 還原成 Cu+而產生 Cu2O 的紅磚色沉澱(圖 1-8),因此稱為還原醣(reducing sugar)。
6.
寡醣通常由
2
~
11
個單醣分子以糖苷鍵(
glycosidic bond
)連結而成,以雙醣最為普遍。最常見的雙醣有蔗糖、麥芽糖及乳糖等(圖
1
-
9
),蔗糖由葡萄糖與果糖以
α(
1
→
2
)糖苷鍵連接,為一般食用的糖;麥芽糖由
2
個葡萄糖分子以
α(
1
→
4
)糖苷鍵連接,是澱粉的結構單元體;乳糖則是半乳糖與葡萄糖以
β(
1
→
4
)糖苷鍵連接,為乳汁中主要的醣成分。雙醣大多溶於水,因此有些植物將單醣轉變成雙醣(蔗糖)以利運輸與儲存。
7. 由數個不同的單醣(以甘露糖最普遍)或單醣衍生物相連而成的寡醣,可與蛋白質連接形成醣蛋白(glycoprotein)。醣蛋白多位於細胞膜的外側,如人類紅血球細胞膜上的多種蛋白質;或分泌到細胞外,如血液中的抗體與激素等。一般認為醣蛋白的寡醣成分會影響蛋白質的結構及活性,並與胚胎的發育、分化及細胞辨識等過程有關。
8. 近年來極受矚目的健康食品—菊糖(inulin),是由數個果糖分子連接而成的果寡糖(oligofructose)。果寡糖雖具甜味,但不能被人體的消化酵素分解,熱量含量低,且不影響血糖濃度與胰島素的分泌。果寡糖可促進腸道中的益菌(如比菲德氏菌,bifidobacteria)生長,維持腸道的正常菌相(normal bacterial flora),也可與膽酸、膽鹽結合而將其排出體外,有助於降低血膽固醇濃度,因此成為流行的健康食品。〔Kaur & Gupta, 2002〕
9. 生物體的多醣可依功能分為儲存性多醣與結構性多醣。儲存性多醣主要用於儲存能量,例如:植物根、莖部位儲存的澱粉與動物肝臟及肌肉細胞儲存的肝糖;結構性多醣則以植物細胞壁的主要成分纖維素為代表。三者均由許多葡萄糖分子組成,又稱聚葡萄糖(glucan),但因葡萄糖分子間的鍵結方式不同而具有不同的生物功能(參見課本 P.10 圖 1-4)。
10.
澱粉分為直鏈澱粉(
amylose
)與支鏈澱粉(
amylopectin
)。直鏈澱粉是葡萄糖以
α(
1
→
4
)糖苷鍵連接而成的直鏈化合物,具有螺旋狀的立體構造(圖
1
-
10
),此構造是澱粉與碘液反應時呈藍色的主要原因。支鏈澱粉除了主鏈中以
α(
1
→
4
)糖苷鍵連接的葡萄糖鏈外,尚有以
α(
1
→
6
)糖苷鍵連接的支鏈構造,無法形成螺旋狀的立體構造,與碘液反應時呈紅棕色。肝糖的結構與支鏈澱粉類似,和碘液作用時亦呈紅棕色。除此之外,植物、酵母與細菌等尚含有由阿拉伯糖或甘露糖組成的儲存性多醣。
11. 纖維素是植物細胞壁的主要成分,也是自然界含量最多的有機物。纖維素的構造與直鏈澱粉類似,但葡萄糖間以 β(1 → 4)糖苷鍵連接,人體無法消化利用,且造成纖維素呈現較為展延的平板狀構造(圖 1-11),適合擔任結構支撐與保護的角色。除外,甲殼動物外骨骼的幾丁質與細胞間質的黏多醣也是由不同的單醣衍生物(分別為 N-乙醯葡萄胺糖與葡萄胺糖)構成的結構性多醣,其單醣分子間的鍵結也多為 β(1 → 4)的形式,是醣分子間不同的鍵結方式影響立體構造,進而具有不同生物功能的最佳例子。