糖是自然界中存在数量最多、分布最广且具有重要生物功能的有机化合物。从细菌到高等动物的机体都含有糖类化合物。以植物体中含量最为丰富,约占干重的85%~90%,植物依靠光合作用,将大气中的二氧化碳合成糖。其它生物则以糖类如葡萄糖、淀粉等为营养物质,从食物中吸收转变成体内的糖,通过代谢向机体提供能量;同时糖分子中的碳架以直接或间接的方式转化为构成生物体的蛋白质、核酸、脂类等各种有机物分子。所以糖作为能源物质和细胞结构物质以及在参与细胞的某些特殊的生理功能方面都是不可缺少的生物组成成分。
一、糖类的概念
糖类主要是由碳、氢和氧三种元素组成,过去用通式Cn(H2O)m表示,并称为碳水化合物。后来发现有些化合物如鼠李糖(C6H12O5)和脱氧核糖(C5H10O4)它们的结构和性质都属于糖,但分子中氢氧原子数之比并不是2∶1;而有些化合物,如乙酸(C2H4O6)、乳酸(C3H6O3)等,它们的分子式虽符合上述通式,但却不具有糖的结构和性质。因此称糖为碳水化合物并不恰当。现将糖类化合物定义为多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
二、糖的分类和命名
糖类化合物按其组成分为三类:单糖、低聚糖(双糖或二塘)和多糖。
(一)单糖
不能被水解为更小分子的糖属于单糖。据分子中所含羰基的位置分为醛糖和酮糖。一般以环状半缩醛的结构形式存在。按分子中所含碳原子数分别把三碳糖称为丙醛糖和丙酮糖,四碳糖称为丁醛糖和丁酮糖,相应的醛糖和酮糖是同分异构体。自然界中的单糖以含四个、五个和六个碳原子的最为普遍。
(二)低聚糖
含有2~10个单糖单位,彼此以糖苷键连接,水解以后产生单糖。低聚糖又叫寡糖。自然界以游离状态存在的低聚糖主要有二糖如麦芽糖、蔗糖和乳糖,三糖如棉籽糖。
(三)多糖
由许多单糖分子或其衍生物缩合而成的高聚物称为多糖,又称为高聚糖。可分为同多糖和杂多糖两类。由一种单糖缩合形成的多糖称为同多糖,如淀粉、纤维素等。由二种以上单糖或其衍生物缩合形成的多糖称为杂多糖,如透明质酸、硫酸软骨素等;按糖分子中有无支链,分为直链多糖和支链多糖;按照功能的不同,分为结构多糖、贮存多糖、抗原多糖等;按其分布部位又分为胞外多糖、胞内多糖。
(四)结合多糖(或复合多糖)
糖与其它非糖物质共价结合形成结合多糖(复合多糖)或糖缀合物(glycoconjugates),例如蛋白聚糖、糖脂、糖蛋白等。
过程分两阶段:
①各种糖异生前体(除甘油外)转变成磷酸烯醇式丙酮酸;
②磷酸烯醇式丙酮酸转变为6-磷酸葡萄糖,再生成各种单糖或多糖。
从丙酮酸开始合成糖的过程虽然与糖酵解的逆反应类似,但是由于己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶所催化的三个反应很难逆向进行。在糖异生作用中,己糖激酶和磷酸果糖激酶催化的两个反应的逆过程分别由葡萄糖-6-磷酸酶和果糖1,6-二磷酸酶催化完成。丙酮酸激酶催化的反应的逆过程,则通过丙酮酸羧化酶催化丙酮酸生成草酰乙酸,再由磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶催化生成磷酸烯醇式丙酮酸。糖异生调节饥饿时,体内脂肪及蛋白质分解加强,剧烈运动时肌肉糖酵解加强,均可提供较多的前体加速肝中的糖异生。
肝细胞ATP或乙酰辅酶A(CoA)供应充分时,能加强丙酮酸羧化而成糖。
肾上腺素、胰高血糖素、肾上腺皮质激素都能增加肝细胞中的糖异生;胰岛素则抑制之。
生理意义空腹或饥饿时主要靠糖异生维持正常血糖浓度,以满足脑组织等对葡萄糖持续消耗的需要,也充分利用了体内过多的非糖物质如乳酸、戊糖氨基酸等。
细胞膜主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成;其中以蛋白质和脂质为主。
磷脂双分子层是构成细胞膜的的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂,部分蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。
细胞膜有重要的生理功能,它既使细胞维持稳定代谢的胞内环境,又能调节和选择物质进出细胞。细胞膜通过胞饮作用(pinocytosis)、吞噬作用(phagocytosis)或胞吐作用(exocytosis)吸收、消化和外排细胞膜外、内的物质。
按照化学分子结构分类:单糖、低聚糖(寡糖)、多糖、复合糖四种。
一、单糖:糖类种结构最简单的一类,单糖分子含有许多亲水基团,易溶于水,不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,简单的单糖一般是含有3-7个碳原子的多羟基醛或多羟基酮,其组成元素是C,H,O葡萄糖、果糖、半乳糖等。
葡萄糖是生命活动的主要能源物质,核糖是RNA的组成物质,脱氧核糖是DNA的组成物质。葡萄糖、果糖的分子式都是:C6H12O6。他们是同分异构体。
二、低聚糖(寡糖):由2-10个单糖分子聚合而成,水解后可生成单糖,包括二糖、三糖、四糖等。
1、二糖:二糖是由两分子单糖脱水而成的糖苷,苷元是另一分子的单糖。二糖水解后生成两分子的单糖。如乳糖、蔗糖、麦芽糖。蔗糖和麦芽糖是能水解成单糖供能。它们的分子式都是:C12H22O11。也属于同分异构体。
2、三糖-水解后生成三分子的单糖。如棉子糖。淀粉是储蓄物质,纤维素是组成细胞壁,糖元是储能物质。
三、多聚糖-由10个以上单糖分子聚合而成。经水解后可生成多个单糖或低聚糖。根据水解后生成单糖的组成是否相同,可以分为:
1、同聚多糖-同聚多糖由一种单糖组成,水解后生成同种单糖。如阿拉伯胶、糖元、淀粉、纤维素等。淀粉和纤维素的表达式都是(C6H10O5)n。但他们不是同分异构体,因为他们的n数量不同。其中淀粉n<纤维素n。
2、杂聚多糖-杂聚多糖由多种单糖组成,水解后生成不同种类的单糖。如粘多糖、半纤维素等。
四、复合糖(complex carbohydrate,glycoconjugate)。糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物。
糖:
在化学上,由于其由碳、氢、氧元素构成,在化学式的表现上类似于“碳”与“水”聚合,故又称之为碳水化合物。糖的主要功能是提供热能。每克葡萄糖在人体内氧化产生4千卡能量,人体所需要的70%左右的能量由糖提供。此外,糖还是构成组织和保护肝脏功能的重要物质
单糖包括葡萄糖、果糖,主要存在于葡萄和各种水果中; 双糖包括蔗糖、麦芽糖,主要尊在于甘蔗、麦芽、乳糖中; 多糖包括淀粉、果胶、纤维糖,主要存在于谷类、薯类。 各种糖类的特点及对人体的作用有以下几点:
1、单糖能够被集体直接吸收和利用。
2、双糖需经消化酶分解为单糖后,才能被机体吸收利用。
3、多糖需经消化酶逐步分解为双糖、单糖后,才能被吸收利用。
4、单糖、双糖供应机体各种生理活动、新陈代谢、生长发育等 所需的热能。
5、单糖、双糖具有维持体温作用。
6、单糖、双糖为构成机体神经、细胞、体液等组织的重要成分 及某此器官的重要养料。
7、单糖、双糖具有辅助脂肪的氧化,具有抗生酮、抗酸中毒的作用。
8、单糖和双糖有助于肝脏解毒及保护肝脏。
9、多糖有助促进胃肠蠕动及消化腺分泌的功能。
糖类的生物学功能
(1) 提供能量.植物的淀粉和动物的糖原都是能量的储存形式.
(2) 物质代谢的碳骨架,为蛋白质、核酸、脂类的合成提供碳骨架.
(3) 细胞的骨架.纤维素、半纤维素、木质素是植物细胞壁的主要成分,肽聚糖是细胞壁的主要成分.
(4) 细胞间识别和生物分子间的识别.
细胞膜表面糖蛋白的寡糖链参与细胞间的识别.一些细胞的细胞膜表面含有糖分子或寡糖链,构成细胞的天线,参与细胞通信.
人体内不能转变成葡萄糖的物质是什么
乙酰辅酶A,但是它在微生物和植物的体内可以通过乙醛酸循环转化为糖代谢的中间产物,进过糖异生生成葡萄糖。
糖类在细胞内的代谢途径。植物可以通过光合作用合成糖。人和动物体内的糖主要来自植物性食物,特别是小麦、大米、玉米等主食中的淀粉。糖的主要生理功能是供给能量。能量是在糖氧化分解过程中逐步释放的。食物中的淀粉及其他糖类先经消化道中的酶水解成单糖,再吸收入血液输送到各种组织。人和动物的消化道中没有水解纤维素的酶,不能消化纤维素。
脂肪:储存能量、保护机体、构成组织的成分、促进脂溶性维生素的吸收、提供必需氨基酸、增进食欲碳水化合物:(可吸收部分)提供热能、构成组织、维持神经系统的生理功能、合成肝糖元和肌糖元、有抗生酮作用、减少蛋白质的消耗无机盐:调节细胞通透性,酸碱平衡,维持正常渗透压,神经肌肉兴奋性。
大枣含有大量的糖类物质,主要为葡萄糖,也含有果糖、蔗糖,以及由葡萄糖和果糖组成的低聚糖、阿拉伯聚糖及半乳醛聚糖等;并含有大量的维生素c、核黄素、硫胺素、胡萝卜素、尼克酸等多种维生素,具有较强的补养作用,能提高人体免疫功能,增强抗病能力。
枣中所含有黄酮--双- 葡萄糖甙a有镇静、催眠和降压作用,其中被分离出的柚配质c糖甙类有中枢抑制作用,即降低自发运动及刺激反射作用、强直木僵作用,故大枣具有安神、镇静之功
糖类化合物又叫碳水化合物,
是自然界广泛存在的一类化合物,如淀粉、纤维素、 蔗糖、葡萄糖等都属于糖类。
葡萄糖、麦芽糖、淀粉、纤维素等都叫碳水化合物(carbohydrate),它们都是由碳、氢和氧三种元素组成,而且其中的氢氧比和水一样,都是2:1,因此称为碳水化合物。
机体中碳水化合物的存在形式主要有三种,葡萄糖、糖原和含糖的复合物(淀粉、纤维素等)。任何的碳水化合物在体内经过系列生化反应后最终都分解为糖(比如葡萄糖、果糖),又称为糖类。
糖类的主要功能是为机体提供生理活动和体力活动所需要的能量。每克糖在体内可以产生4千卡的能量。我们每天吃的食物中,碳水化合物的供能应该占55-65%。虽然每天进食这么多的碳水化合物,但是直接储存在体内的只有1-2%,大部分都作为能量提供给机体活动。
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