糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的吗

于海林

(河南省长垣县第一中学 453400)

1 糖类划分的依据及种类

糖类依据聚合度主要分为单糖、寡糖和多糖。单糖是不能被水解成更小分子的糖类，如葡萄糖、果糖、核糖等。寡糖又被称为低聚糖[1]，寡糖是由2～20个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质，单糖残基(组成寡糖的单糖)的上限数目并不确定，因此寡糖与多糖之间并无绝对的界限[2]。多糖是水解时产生20个以上单糖的大分子，也称为聚糖。组成多糖的单糖，其特性、糖链长度、连接单糖键的类型及分支程度是有差别的。由单一一种类型的单糖缩合而成的多糖称为同多糖；而由两种以上不同单糖组成的多糖称为杂多糖。

2 常见的单糖及单糖衍生物

2.1 常见单糖及元素组成 单糖是多羟基的醛或酮，所以又可以分为醛糖和酮糖两类。常见的三碳至六碳醛糖(如甘油醛、赤藓糖、核糖、阿拉伯糖、木糖、葡萄糖等)、常见的醛糖(如赤藓酮糖、木酮糖、核酮糖、山梨糖、果糖等)，其元素组成均为C、H、O。

2.2 常见的单糖衍生物及元素组成 常见的单糖衍生物有磷酸糖、脱氧糖、氨基糖、糖醇和糖酸[3]。磷酸糖是很多代谢途径的主要参与者，如磷酸二羟丙酮、D-甘油醛-3-磷酸等，由于存在磷酸基团，所以其元素组成中除了C、H、O外，还含有P元素；氨基糖指的是单糖上的羟基被氨基取代后形成的衍生物，所以其元素组成中多了N元素；脱氧糖指的是H取代原来单糖的羟基，所以并未改变其元素组成，依然为C、H、O三种；而糖醇是原来单糖的羰基被还原进而形成多羟基醇，所以其元素组成依然没有变化。

3 常见的寡糖

3.1 最简单的寡糖及元素组成 二糖是最简单的寡糖，有两个单糖分子缩合而成。常见的有麦芽糖、异麦芽糖、蔗糖、纤维二糖、乳糖等。其中异麦芽糖与麦芽糖的区别在于，麦芽糖由葡萄糖通过α-1,4-糖苷键连接起来，异麦芽糖是葡萄糖通过α-1,6-糖苷键连接起来，所以两者分子式相同。组成以上几种二糖的单糖种类虽有所差异，但其分子结构简式均为C12H22O11，所以其元素组成为C、H、O。

3.2 其他简单寡糖及元素组成 常见的其他简单寡糖主要有三糖、四糖和五糖。三糖中最为常见的为棉子糖，其完全水解产生葡萄糖、果糖和半乳糖。这三种单糖的分子式均为C6H12O6，所以其元素组成为C、H、O。其他较为常见的三糖有：龙胆糖、龙胆三糖、松三糖，这三者完全水解的单糖也只有C、H、O三种元素。棉子糖家族中还有一些属于四糖(如水苏糖)、五糖(如毛蕊五糖)、六糖(如筋骨草糖)……直至九糖，均是由棉子糖通过连续接上半乳糖残基得到，所以组成的元素种类不变。棉子糖系列主要存在于植物界。

目前已经证明人乳中有200多种低聚糖，其基本单位有D-葡萄糖，D-半乳糖、N-乙酰葡糖胺、L-岩藻糖、唾液酸。人乳中唾液酸雪指的是N-乙酰神经氨酸，而其他哺乳动物的唾液酸除了N-乙酰神经氨酸外，还有N-羟乙酰神经氨酸[3]。其中N-乙酰葡糖胺、N-乙酰神经氨酸、N-羟乙酰神经氨酸均含有N元素。

4 常见的多糖

4.1 多糖的常见分类 根据生物来源的不同，有植物多糖、动物多糖、微生物多糖之分。根据多糖单位组成可分为同多糖和杂多糖，同多糖是由单一一种类型的单糖组成的多糖，杂多糖是由不同类型的单糖单位组成。按多糖的生物功能分为储存多糖和结构多糖。

4.2 常见同多糖及元素组成 常见的同多糖有淀粉、糖原、纤维素、几丁质等。淀粉分为直链淀粉和支链淀粉，是植物储存能量的一种物质，直链淀粉和支链淀粉的区别在于葡萄糖残基之间的连接方式不同，两者基本单位均为葡萄糖，所以元素组成为C、H、O三种。糖原结构与支链淀粉很相似，不同的是糖原的分支程度更高，其基本单位也是葡萄糖。纤维素的基本单位也是葡萄糖，其葡萄糖残基是通过β-1，4-糖苷键连接的，其元素组成也为C、H、O。几丁质是在无脊椎动物(如昆虫)外骨骼中发现的一种多糖，由β糖苷键连接的N-乙酰葡糖胺残基组成，所以其基本单位为N-乙酰葡糖胺，元素组成除了含有C、H、O外，还含有N元素。

4.3 常见杂多糖及元素组成 常见的杂多糖有肽聚糖、糖蛋白、蛋白聚糖。肽聚糖是由N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸通过β-1，4-糖苷键交替连接形成的杂多糖。这两种基本单位中均含有N元素。糖蛋白是生物体内带有寡糖链或多糖链的蛋白，按照糖链与蛋白质的连接方式，糖蛋白可分为O-联糖蛋白和N-联糖蛋白。在N-联糖蛋白中，一般都是N-乙酰葡糖胺或N-乙酰半乳糖胺通过N-糖苷键与肽链中的一个天冬酰胺残基相连，其基本单位也均含有N元素；在大多数的O-联糖蛋白中，N-乙酰半乳糖胺与肽链中的一个丝氨酸或苏氨酸残基侧链的羟基之间形成O-糖苷键，由此也可知O-联糖蛋白的基本单位中也含有N元素。

上述所涉及到的糖类虽是糖类中的一小部分，但可以看出只有部分糖的元素组成为C、H、O三种。单糖衍生物除了含有C、H、O之外，还含有其他元素；部分寡糖和多糖也如此。因此，若以“糖类分子主要是由C、H、O三种元素构成”来描述则更为严谨。