生物分子、聚合物與合成

糖苷鍵(glycosidic bond)

/ gly-co-SID-ic /

糖苷鍵是把一個糖與鄰居繫在一起的連接——項鍊上的那個接頭。它是一個單醣的異頭碳與另一分子的一個氧(通常是第二個糖的羥基)之間的鍵。每一個雙醣和多醣——蔗糖、乳糖、澱粉、纖維素、肝醣——都靠糖苷鍵連在一起,而打斷這些鍵(水解),正是你的身體把碳水化合物消化回單個糖的方式。

從機理上說,這是一段你早已熟悉、只是披了糖外衣的羰基化學。糖的環式是一個半縮醛——一個碳同時帶著 -OH 和 -OR(環氧)。當這個半縮醛上的異頭 -OH 被另一分子的 -OR 取代,這個碳就成了完整的縮醛,糖苷鍵便誕生了。想像葡萄糖的異頭 -OH 離去,第二個葡萄糖的羥基補上它的位置:兩個環現在被一個氧橋接,C-O-C,同時放出一分子水。因為鍵在異頭碳上形成,它鎖住了進攻時是哪種異頭,所以連接本身就有α和β之分。麥芽糖是兩個葡萄糖以α-1,4 相連;纖維二糖是同樣兩個葡萄糖以β-1,4 相連——零件相同,接頭處手性相反,卻是截然不同的材料。

這個α對β的差別,是整個碳水化合物化學裡最有後果的細節。澱粉(α-1,4 連接)會盤捲、可消化;纖維素(β-1,4 連接)攤平,疊成剛硬的纖維,抵抗我們的酶——它是紙、棉花和木頭的原料。數字(1,4 還是 1,6)決定一條鏈是直的還是帶支鏈的。於是,糖作為食物、燃料和結構材料的全部多樣性,都寫在一種鍵的幾何形狀裡。

白砂糖(蔗糖)是葡萄糖與果糖透過它們兩個異頭碳相連(一個α-1,β-2 連接)。由於兩個異頭碳都被這根鍵佔用了,蔗糖再沒有自由的半縮醛,不能變旋——它是一種非還原糖。

糖苷鍵把半縮醛變成縮醛,經由氧把兩個糖橋接起來,並放出一分子水。

糖苷鍵不過是一個縮醛,因此對鹼穩定,卻能被酸性水溶液或酶切斷——和切斷任何縮醛是同一種水解。α/β 標記在成鍵時就定下了;你無法不打斷再重做這根鍵,就把澱粉的連接改寫成纖維素。

又稱
glycosidic linkageacetal linkage in sugars糖苷键