葡萄糖的致敬:生命之糖的奇迹

深入探寻葡萄糖的生命意义与生物世界中的奇妙角色

为什么要向 葡萄糖 致敬?

减肥的人常挂在嘴边的一句话是:少吃碳水化合物

听起来像是什么可怕的东西,好像碳水一入口,人就立刻长胖。但你有没有认真想过,这碳水到底是什么?

碳水化合物的本质

其实,碳水化合物这个名字,就是 碳(C) 加上 水(H₂O) 按一定比例组合起来。

它们是地球上最丰富、最基础、最重要的有机物之一。

而碳水化合物家族中,组合最成功的,最吸引眼球的,就是

糖在食物世界

人类食品中常见的糖三样就是:

  • 蔗糖 sucrose。你看到的各种水果和甘蔗里面的甜味。
  • 乳糖 lactose。在很多奶制品里都会有的甜味。有些中国人肠胃吸收不了它。
  • 麦芽糖 maltose。你吃馒头时多嚼一会儿,嘴里的甜味。

而再往深里看,组成这些糖的基本化学“积木块”,其实就三个主角:葡萄糖 glucose, 半乳糖 galactose, 果糖 fructose。

它们三位的化学分子式都完全一样(C₆H₁₂O₆),都是六碳糖(六份碳加六份水)。也就是分子骨架上有六个碳原子,外带若干羟基,醛基或者酮基,它们之间只不过在空间结构上有所不同。

“带头大哥”——葡萄糖的地位

这其中,最值得尊敬、最了不起的“带头大哥”,无疑就是葡萄糖

葡萄糖是地球上最重要的糖,也是生命的能量源泉。它有一个非常优秀的特性,就是善于和别人合作,具有天生的团队意识。

葡萄糖的两种活法

1. 组成家庭

葡萄糖有两种活法 :一种是组成二人家庭好好过日子,另一种是去参军,和一帮同类项组成军队。

先说和另一个人搭伙过日子,根据另一半的不同,可以组成三种家庭。

  1. 葡萄糖和半乳糖配对 → 乳糖(牛奶的糖)。
  2. 葡萄糖和果糖配对 → 蔗糖(水果、甘蔗的糖)。
  3. 葡萄糖和自己的兄弟配对 → 麦芽糖(小麦、啤酒里的糖)。

这就是前面说的三种最常见的糖。

2. 组成军队

如果参军,那就是和自己的同类互相连接成大兵团。

三军模式:葡萄糖的超级组合

  • 陆军 : 形成各种淀粉,变身能量仓库
    葡萄糖通过α-1,4α-1,6键彼此连接起来,形成螺旋状、分支状的长链淀粉。
    这就是我们熟悉的小麦、大米、大麦里的主打碳水化合物,吃下去,给身体供能。
  • 海军 : 走β-葡聚糖路线,变身胶体高手
    如果葡萄糖用β-1,3β-1,4键混合连结,它就变成另一种链接模式:β-葡聚糖
    这就是燕麦、黑麦里的可溶性膳食纤维,我们人类不能吸收它,但它能帮我们调节血糖、养护肠道。
  • 空军 : 走形成纤维素的路线,变成所有植物的骨架
    如果葡萄糖用β-1,4键连成规整直链,它就成了网状的复杂链接,这就叫纤维素
    这是所有蔬菜的细胞壁、大树的木质部的骨架,坚硬、结实、人类无法消化,但对肠道健康有益。不过食草动物能消化纤维素。

自然界只有葡萄糖能做到这么多种组合方式

同分异构体的分工

前面提到过的半乳糖、果糖虽然和葡萄糖是同分异构体(长得像、分子式一样),但它们在生物世界里的角色只是 配角:它们最多和葡萄糖组队,凑成蔗糖、乳糖这类二糖。

他们俩自己却没有能力像葡萄糖那样,独自组装成淀粉、纤维素或β-葡聚糖这种“超级建筑”。所以只是分子的成份一样那没什么用,你要在结构上长成葡萄糖那个特殊的形状。

让我们致敬葡萄糖

下次再说碳水是罪恶之源时,不妨想想:
正是葡萄糖,这个小小的糖分子,用不同的组合方式建起了地球上的森林,撑起了蔬菜的骨架,储存了大米、白面和土豆的能量,还编织出了燕麦片里的纤维。甚至你下次去医院打吊针,都有可能和葡萄糖注射液相逢。

让我们最后一次向葡萄糖致敬。