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•醣是組成生物體的三大分子之一，單醣間的鍵結方式使醣類的排列比蛋白質和DNA更複雜，有超過萬種的可能結構。
•人體中常見醣蛋白、醣脂質等醣綴合物，存在細胞表面或細胞外，調節細胞的各種功能，還可作為辨識用的訊息載體。
•醣分子也參與了蛋白質的製造，若能更了解其中的生化過程與醣中更多的未解之謎，將有助生物學及醫學上的發展。

 
提到糖類，大家腦中第一個想到可能是飲料或甜點，然而利用飲食中的糖提供或儲存能量，其實只是糖在自然界中的其中一個功能而已。
 

什麼是「醣」？

醣類、蛋白質、去氧核醣核酸（DNA），是組成生物體的三大分子之一。分子生物學在1970年代逐漸蓬勃發展，生物技術的不斷創新使DNA的定序技術成熟，因此可以透過DNA的序列預測轉譯（translation）出的蛋白質序列；蛋白質則可透過化學與質譜儀進行鑑定。而DNA與蛋白質分別是由四種核苷酸（nucleotide）及20種胺基酸（amino acid）經線性排列組合所構成的聚合物。
 
雖然醣類分子與DNA和蛋白質一樣是由多個小單元（單醣）構成，但是單醣的排列組合不只有線性，還可以有很多排列方式，也因此造就了醣類分子的複雜性。在早期，醣類鑑定並沒有系統化的分析方法，而且它的序列無法像蛋白質一樣利用DNA預測，因此醣類在三種生物分子中發展的最晚。由於醣類的高複雜性，加上它參與許多生化過程的因素，科學家為此結合分子生物學、醣化學、酵素學、生物醫學，以及生物科技領域，開闢了新的學門⸺「醣生物學」。
 

醣分子的基礎化學性質

醣類主要由碳、氫、氧三種原子所構成，基本化學分子式為C_x（H₂O）_n，因此又稱為碳水化合物。單醣為最簡單的碳水化合物分子，數個單醣間能以醣苷鍵（glycosidic bond）進行鍵結、形成寡醣（oligosaccharide，單醣數量小於20），甚至是聚醣（polysaccharide，單醣數量為數百至數百萬，又稱多醣）。單醣的結構式為C_x（H₂O）_n（n=3～9），化學結構式為一條碳鏈，碳鏈上的每個掌性碳原子（chiral carbon）都接有一個羥基（-OH），最末端為羥甲基（hydroxyl methyl group， -CH₂OH）；另一端則是由醛基（aldehyde group）或α-羥基酮（α-hydroxyl ketone group）所構成醛醣（aldose）或酮醣（ketose）。由於醛基或酮基可被還原，因此又稱此端為還原端（reducing end，圖一a）。

甘油醛（glyceraldehyde）是最簡單的醛醣，而二羥丙酮（dihydroxyacetone）則是最簡單的酮醣。除了二羥丙酮，所有的醣至少都有一個掌性碳原子（chiral carbon，圖一b）。日常生活中常見的六碳醛醣是葡萄糖（glucose），分子式為C₆（H₂O）₆，含有四個掌性碳原子，這代表每個碳原子與周遭原子在空間上有不同組合的立體位向，因此在自然界中六碳醛醣總共存在2⁴=16種，而葡萄糖則是其中一種。
 
單醣在水溶液中以開環和合環兩種形式的混合物存在，透過醣上其中一羥基與醛基或酮基形成半縮醛（hemiacetal）的環狀化合物。以葡萄糖為例，在水溶液中有許多種可存在的異構體（圖一c），但以六圓環形式最常見也較穩定，環狀結構同時也產生新的掌性中心，具有α或β位向的變旋異構物（anomer），而這個新的掌性中心又稱作變旋碳原子（anomeric carbon atom）。……【更多內容請閱讀科學月刊第645期】