碳水化合物是由 碳、氢和氧组成的化合物。这些分子的名字 来自许多单糖的经验公式,单糖中的每个碳原子 对应两个氢原子和一个氧原子。简单碳水化合物是称为单糖的单体 和称为二糖的二聚体。复合碳水化合物是 称为多糖的聚合物。单糖按照它的官能团 可分类为醛糖或酮糖。带有醛基的单糖称为醛糖,带有酮基的单糖 称为酮糖。单糖链中通常含有 3 到 7 个 碳原子。每个碳都可以编号,从离羰基碳最近的端以数字 1 开始。糖可以形成非平面环状结构,自然界中的糖大多数以这种环状形式存在。当羰基通过缩合反应 与分子另一端的羟基反应时,就形成了环状结构。连接到反应性醛或酮上的碳 也称为异头碳。这些碳-氧环结构可以 作为两种异头体形式存在:阿尔法和贝塔。异头体是羰基碳上 构型不同的结构异构体。在阿尔法形式中,异头碳上的羟基 和环内最后一个碳上的 CH2OH 基团 位于环的相对侧,在贝塔形式中,它们位于同一侧。单糖和其他分子 连接的键也有 类似的命名惯例。在环结构下方形成的键 称为阿尔法键,在环上方形成的键称为贝塔键。糖苷键名称中的数字 表示参与键合的 单糖的碳原子数。当两个单糖通过糖苷键连接在一起时,它们就形成了二糖。糖苷键是一种共价键,当一个单糖的羟基 与另一个单糖的异头碳反应,消除一个水分子时,形成共价键。多糖或复合碳水化合物是 通过共价键结合在一起的 单糖链。这些分子中存在的糖苷键的变化 可导致同一单糖产生 不同类型的多糖。葡萄糖分子通过β-1, 4-糖苷键连接形成纤维素,纤维素是一种不溶于水的多糖。葡萄糖分子通过α-1, 4-糖苷键连接形成直链淀粉,直链淀粉是一种水溶性聚合物,是淀粉的一种成分。淀粉和纤维素是 存在于植物中的多糖。糖原是一种不溶于水的分子,由葡萄糖通过α-1, 4-糖苷键连接形成,并带有通过α-1, 6-糖苷键连接的不连续支链。糖原是动物体内的一种贮藏多糖。