糖類廣泛地存在於生物界,特別是植物界。按乾重計,糖類佔植物體的85%-90%,佔細菌的10%-30%,在動物體所佔比例小於2%。動物體內糖類的含量雖然不多,但其生命活動所需要能量主要來源於糖類。
糖類是地球上數量最多的一類有機化合物。地球生物量乾重的50%以上是由葡萄糖的聚合物構成的。地球上糖類的根本來源是綠色植物進行的光合作用。
大多數糖類只由碳、氫、氧三種元素組成,其實分子為(CH2O)n或Cn(H2O)m。其中氫和氧的原子數比例是2:1,猶如水分子中氫和氧之比,因此過去曾誤認為這類物質是碳(carbon)的水合物(hydrate),碳水化合物(carbohydrate)也因之而得名。但後來發現有些糖類,如脫氧核糖(C5H10O4),它們的分子中H、O之比並非2:1;而一些非糖物質,如甲醛(CH2O)、乙酸(C2H4O2)和乳酸(C3H6O3)等,它們的分子中H、O之比卻都是2:1,所以大家認為「碳水化合物」這一名稱並不恰當。為此,1927年國際化學名詞重審委員會曾建議用「糖族(glucide)」一詞代替「碳水化合物」。但由於「碳水化合物」這一名稱沿用已久,至今西文中仍廣泛使用它。英文的 carbohydrate是糖類的總稱,比較簡單的糖類常稱為 sugar或 saccharide(拉丁文 saccharum即 sugar)。Saccharide一詞常被冠以詞頭,用作糖類的類別名稱,如 monosaccharide(單糖),polysaccharide(多糖)等。漢語中「糖類」和「碳水化合物」兩詞通用,但以前者居多。
糖類從化學角度看,是多羥基的醛或多羥基的酮。大家熟悉的葡萄糖和果糖,結構式如圖2-3。
葡萄糖含6個碳原子、5個羥基和1個醛基,稱己醛糖;果糖含6個碳原子、5個羥基和1個酮基,稱己酮糖。澱粉和纖維素也屬於糖類,它們是由多個葡萄糖分子縮合而成的聚合物。此外,像N-乙醯葡糖胺、果糖-1,6-二磷酸這樣一些糖類的衍生物也歸入糖類。因此,從化學本質角度給糖類下一個定義應該是:糖類是多羥醛、多羥酮或其衍生物,或水解時能產生這些化合物的物質。
糖類是細胞中非常重要的一類有機化合物。其作用主要有以下幾個方面。
作為生物體的結構成分 植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠物質等,這些物質是構成植物細胞壁的主要成分。肽聚糖是細菌細胞壁的結構多糖。昆蟲和甲殼動物的外骨骼也是糖類,稱殼多糖。
作為生物體內主要的能源物質 糖類在生物體內(或細胞內)通過生物氧化釋放出能量,供給生命活動的需要。生物體內作為能源貯存的糖類有澱粉、糖原等。
在生物體內轉變為其他物質 有些糖類是重要的中間代謝產物,糖類通過這些中間產物為合成其他生物分子如胺基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。
作為細胞識別的信息分子 糖蛋白是一類在生物體內分布極廣的複合糖。它們的糖鏈可能起著信息分子的作用。細胞識別、免疫、代謝調控、受精作用、個體發育、癌變、衰老、器官移植等,都與糖蛋白的糖鏈有關。
——新人教必修1教參P92-93