グルコースとガラクトースはアルドースです。 フルクトースはケトースです。単糖類は、直鎖状または環状分子として存在することができ、水溶液中では、それらは通常、環の形態で見出される（図3）。 環の形のグルコースは、アノマー炭素（環形成の過程で非対称になる炭素1）の周りに水酸基（-OH）の2つの異なる配列を持つことができる。 水酸基が糖中の炭素数1以下である場合、それはα（α）位置にあると言われ、それが平面上にある場合、それはβ（β）位置にあると言われる。
図3. 5個と6個の炭素単糖類は、直鎖型と環型の間に平衡状態で存在する。 環が形成されると、それが閉じた側鎖はαまたはβ位置に固定される。 フルクトースとリボースはまた、グルコースの六員環とは対照的に五員環を形成するが、環を形成する。2つの単糖類が脱水反応（脱水合成としても知られている）を受けると、二糖類（di-=”2″）が形成されます。
二糖類（di-=”2″）は、2つの単糖類が脱水反応（脱水合成とも呼ばれます）を受けると形成されます。 このプロセスの間に、1つの単糖の水酸基は別の単糖の水素と結合し、水の分子を放出し、共有結合を形成する。 炭水化物分子と他の分子（この場合は2つの単糖間）の間に形成される共有結合は、グリコシド結合として知られています（図4）。 グリコシド結合（グリコシド結合とも呼ばれる）は、α型またはβ型であり得る。
図4. スクロースは、グルコースの単量体とフルクトースの単量体が脱水反応で結合してグリコシド結合を形成するときに形成される。 このプロセスでは、水分子が失われます。 慣例により、単糖中の炭素原子は、カルボニル基に最も近い末端炭素から番号が付けられている。 ショ糖では、グルコース中の炭素1とフルクトース中の炭素2との間にグリコシド結合が形成される。
一般的な二糖類には、乳糖、マルトース、ショ糖が含まれます（図5）。 ラクトースは単量体のブドウ糖およびガラクトースから成っている二糖類です。 それはミルクに自然にあります。 マルトース、または麦芽糖は、2つのグルコース分子間の脱水反応によって形成される二糖類である。 最も一般的な二糖類は、スクロース、または単量体グルコースとフルクトースで構成されているテーブル砂糖、です。
図5. 一般的な二糖類には、マルトース（穀物糖）、乳糖（乳糖）、およびショ糖（表糖）が含まれる。
多糖類
グリコシド結合によって連結された単糖類の長鎖は、多糖類（poly-=”many”）として知られています。 鎖は、分枝または非分枝であってもよく、異なる種類の単糖を含んでいてもよい。 分子量は、結合された単量体の数に応じて100,000ダルトン以上であってもよい。 デンプン、グリコーゲン、セルロース、キチンは多糖類の主要な例である。
デンプンは、植物中の糖の貯蔵形態であり、アミロースとアミロペクチン（グルコースの両方のポリマー）の混合物で構成されています。
デンプンは、植物中の糖の貯蔵形態であり、アミロース 植物はグルコースを合成することができ、植物の即時のエネルギー需要を超えた過剰なグルコースは、根や種子を含むさまざまな植物部分にデンプンとし 種子中のデンプンは、発芽する際に胚のための食物を提供し、ヒトおよび動物のための食物源としても機能することができる。 人間が消費するデンプンは、唾液アミラーゼなどの酵素によって、マルトースやグルコースなどのより小さな分子に分解されます。 細胞は、グルコースを吸収することができます。
デンプンは、α1-4またはα1-6グリコシド結合によって結合されたグルコース単量体からなる。 番号1-4および1-6は、結合を形成するために結合している2つの残基の炭素数を指す。 図6に示すように、アミロースはグルコース単量体の非分岐鎖によって形成されるデンプンであり（α1-4結合のみ）、アミロペクチンは分岐多糖類である（α1-6分岐点で結合）。
図6. アミロースとアミロペクチンはデンプンの二つの異なる形態である。 アミロースは、α1,4グリコシド結合によって連結されたグルコースモノマーの非分岐鎖から構成される。 アミロペクチンは、α1,4およびα1,6グリコシド結合によって連結されたグルコース単量体の分岐鎖から構成される。 サブユニットが結合する方法のために、グルコース鎖は螺旋構造を有する。 グリコーゲン（図示せず）はアミロペクチンと構造が類似しているが、より高度に分岐している。グリコーゲンは、ヒトおよび他の脊椎動物におけるグルコースの貯蔵形態であり、グルコースの単量体で構成されている。
グリコーゲンは、ヒトおよび他の脊椎動物におけるグルコースの貯蔵形態であり、グルコースの単量体で構成されている。 グリコーゲンは澱粉の動物の等量で、通常レバーおよび筋肉細胞で貯えられる非常に分岐させた分子です。 血ブドウ糖のレベルが減る時はいつでもglycogenolysisとして知られているプロセスのブドウ糖を解放するために、グリコーゲンは破壊されます。
セルロースは最も豊富な天然の生体高分子です。 植物の細胞壁はセルロースから大抵成っています;これは細胞に構造サポートを提供します。 木材と紙は本質的にセルロース系である。 セルロースはβ1-4グリコシド結合によって連結されたグルコース単量体で構成されている（図7）。
図7. セルロースでは、グルコースモノマーは、β1-4グリコシド結合によって非分岐鎖で連結されている。 グルコースサブユニットが結合される方法のために、すべてのグルコースモノマーは次のモノマーに対して反転され、線形の繊維状構造が得られる。
図7に示すように、セルロース中の他のすべてのグルコースモノマーは反転され、モノマーは拡張された長い鎖としてしっかりと充填されています。 これはセルロースにその剛性と高い引張強さを与えます—これは植物細胞にとって非常に重要です。 Β1-4リンケージはヒトの消化酵素で分解することはできませんが、牛、コアラ、水牛、馬などの草食動物は、胃の中の特殊な植物相の助けを借りて、セルロースが豊富な植物材料を消化し、それを食物源として使用することができます。 これらの動物では、特定の種の細菌および原生生物が第一胃（草食動物の消化器系の一部）に存在し、酵素セルラーゼを分泌する。 放牧動物の虫垂には、セルロースを消化する細菌も含まれており、反芻動物の消化器系において重要な役割を果たしています。 セルラーゼは動物によってエネルギー源として使用することができるブドウ糖の単量体にセルロースを破壊できます。 シロアリはまたセルラーゼを分泌するボディの他の有機体の存在のためにセルロースを破壊できます。
図8. 昆虫は、多糖類の一種であるキチンで作られた硬い外骨格を持っています。 （クレジット：ルイーズDocker）
炭水化物は、異なる動物で様々な機能を果たしています。 節足動物（昆虫、甲殻類など）には、外骨格と呼ばれる外側の骨格があり、内部の体の部分を保護します（図8の蜂に見られるように）。 この外骨格は、多糖類含有窒素である生物学的高分子キチンでできています。 それはNアセチルβ dグルコサミン、変更された砂糖の単位を繰り返すことから成っています。 キチンはまた菌類の細胞壁の主要なコンポーネントです;菌類は動物でも植物でもなく、範囲のEukaryaの専有物の王国を形作ります。
セクションの概要
炭水化物は、細胞のための重要なエネルギー源であり、植物細胞、真菌、およびロブスター、カニ、エビ、昆虫、クモを含む節足動物のす 炭水化物は、分子中のモノマーの数に応じて、単糖類、二糖類、および多糖類に分類される。 単糖類は、脱水反応の結果として形成されるグリコシド結合によって連結され、形成された各結合のために水分子を除去して二糖類および多糖類を グルコース、ガラクトース、およびフルクトースは一般的な単糖類であり、一般的な二糖類には乳糖、マルトース、およびショ糖が含まれる。 多糖類の例であるデンプンおよびグリコーゲンは、それぞれ植物および動物におけるグルコースの貯蔵形態である。 長い多糖類鎖は、分枝または非分枝であり得る。 セルロースは非分岐多糖類の一例であり、デンプンの構成成分であるアミロペクチンは高度に分岐した分子である。 グリコーゲンの澱粉のようなポリマーの形のブドウ糖の貯蔵は、新陳代謝のためにそれをわずかにより少なく入手しやすくさせます;但し、これはそれが細胞から漏るか、または細胞によって余分な水通風管を引き起こすことができる高い浸透圧を作成することを防ぎます。
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