碳水化合物為生物提供能量和結構，它們由碳，氧和氫製成。 單糖包含最簡單的碳水化合物，結構單元分子，幷包含單個糖單元。 二糖由兩個糖單元組成，多糖包含多個這樣的單元。 單糖在自然界中是罕見的，而多糖是普遍的。
單糖和多糖的分子特徵
單糖包含至少三個碳原子。己糖是最常見的單糖，含有六個碳。己糖的實例包括葡萄糖，半乳糖和果糖。葡萄糖代表著細胞呼吸的主要能量來源，它的小尺寸使其具有進入細胞膜的能力。果糖用作儲存糖。戊糖含有五個碳原子（例如核糖和脫氧核糖），而三糖含有三個碳原子（例如甘油醛）。單糖非常小，並形成鏈或環結構。然而，多糖包含數百甚至數千個單糖和高分子量。
能源供應和儲存
雖然單糖（例如葡萄糖）可提供短期能量，但多糖可提供更長的能量存儲。細胞快速使用單糖。分子可以與細胞膜脂質結合並有助於信號傳導。但是為了更長的存儲時間，單糖必須通過縮聚反應轉化為二糖或多糖。多糖變得太大而不能穿過細胞膜，因此它們的儲存能力。澱粉代表植物及其種子用來儲存能量的多糖。澱粉由葡萄糖聚合物，直鏈澱粉和支鏈澱粉製成。多糖可以在細胞中分解或水解，因為單糖形式需要能量。這就是動物利用植物澱粉製造葡萄糖進行新陳代謝的方式。
多糖的結構與功能
纖維素是最豐富的多糖和有機分子，可能含有世界上50％的碳。纖維素的基本單糖是葡萄糖。直鏈纖維素分子通過它們之間的弱但普遍的氫鍵以穩定的形式排成一行。纖維素由植物，真菌和藻類製成，提供了植物細胞壁的剛性結構，還可以防止疾病。許多動物不能消化纖維素，但是可以使用腸道微生物和酶的動物。發酵發生在其他無法消化纖維素的動物和人類的結腸中。動物產生類似的多糖，幾丁質，由修飾的單糖製成。甲殼質包括外骨骼。纖維素和甲殼質都構成緊湊的能量存儲單元。
另一種多糖糖原可以迅速從其緊湊形式分解成其組成的葡萄糖單糖。人類將糖原存儲為肝臟和肌肉中的快速能量來源。果膠，阿拉伯木聚糖，木葡聚糖和葡甘露聚糖代表另外的複雜多糖。單糖可溶於水，但許多多糖在水中的水溶性差。多糖可根據其溶解性形成凝膠。這就是為什麼它們通常用於增稠食物的原因。
單糖和多糖的重要性單糖和多糖都提供能量。單糖為細胞快速產生能量，而多糖提供更長的能量存儲和結構穩定性。兩者對於所有生物都是至關重要的，是最大的食物和食物能量來源。來自細胞壁的多糖構成了人類食用的纖維，而單糖則為食品增添了甜味。隨著人類的進食，咀嚼將多糖分解成較小的顆粒，最終通過消化產生可以傳遞到血液中的簡單單糖。
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