生命中的化学元素 - 复旦大学通识教育课(7)

图 葡萄糖的环式结构

2.果糖和半乳糖

图果糖和半乳糖

3.核糖

最初是在细胞核中发现的，后来才知道细胞质里和细胞膜里也有。

核糖是细胞的重要组成部分，生命的一切特征如遗传、变异、新陈代谢等都跟核糖有着 密切关系，它是生命活动不可缺少的重要物质。

核糖和脱氧核糖是戊糖，其中脱氧核糖少了一个氧原子。

图 核糖和脱氧核糖

二. 二糖

一分子葡萄糖跟一分子果糖失去一分子水而缩合在一起就成为蔗糖，

生成的，因此叫做二糖，麦芽糖、乳糖也是二糖，它们是同分异构体。分子葡萄糖的缩合就 成为麦芽糖。一分子葡萄糖跟一分子半乳糖的缩合就成为乳糖。

三.多糖

多糖是由大量的单糖缩合而成。 位构成的。 1.淀粉

淀粉是一种储存在植物细胞这的多糖， 水解成麦芽糖，最后完全水解成葡萄糖。

图淀粉

2. 纤维素

纤维素可能是地球上最为丰富的有机化合物。 植物纤维和木质部）

之处在于，它对人体消化道中的淀粉酶具有抗性，所以，它简直不能为人体所消化。但是， 在食草动物的瘤胃和结肠中生存的某些细菌及原生动物含有能够水解纤维素的酶， 动物可将纤维素用作食物。

图 纤维素

3. 糖原

糖原是贮存在动物组织中的糖， 它是由上千个葡萄糖单位 组成的支聚物，其最低分子量为5百万。

肝细胞能将其它单糖转化成葡萄糖，

再分解为葡萄糖。这二种过程，分别称为糖原生成和糖原分解，它对稳定地维持血液和组织 中的葡萄糖水平是极其必要的。肝中进行糖原生成所用到的葡萄糖，主要来源于食物糖类。 可是，

脂肪水解得到的甘油）转化为葡萄糖，进而转化为糖原。这种过程称为葡萄糖异生作用。 四. 粘多糖和糖蛋白

粘多糖是多糖所形成的复合大分子，

氨基糖和糖酸等单糖衍生物单位。粘多糖包括：透明质酸，它是眼玻璃体的结构成分及细胞 间粘合剂和滑液；

它是动物软骨和骨骼的结构物质。

糖蛋白是多糖蛋白复合体大分子，包括血浆球蛋白、垂体促性腺激素、血型物质及唾液 中的一些物质。

五.维生素C

维生素C是单糖的衍生物，它是葡萄糖第6碳原子上的羟基被氧化为羧基，因此称为6- 碳糖酸。

图维生素C

人体如长期缺少维生素C,就会引起坏血病,因此维生素C又叫做抗坏血酸。软骨、血管内 皮、纤维组织的胶质都需要抗坏血酸的保护,一旦缺乏,细胞间质就会减少,细胞变脆,引起出 血。已知在人体的血浆内，抗坏血酸的浓度为23~85μmol/L。除了能防止坏血病以外，维生 素C还具有以下较多功能：

1. 维生素C和芳香族氨基酸的代谢有密切关系；2.由于胶元和粘多糖是骨基质主要组 成成分，其合成过程需有维生素C参加；3.维生素C与铁的利用有关，食物中的铁必须经过消 化，组合成为可溶性低分子复合物；4.维生素C有抗组织胺的作用，能减轻感冒时的呼吸道 阻塞；5.可使病毒钝化，易于被吞噬；6.可与亚硝酸盐起反应，阻止亚硝胺形成，有防癌 作用；7.维生素C可促进胆固醇转移至肝脏并转变为胆酸，激活脂蛋白酯酶，降低甘油三酯 与β脂蛋白；8.维生素C尚有抗衰老，促进免疫球蛋白形成等作用。9. 维生素C缺乏时,骨 纤维蛋白的合成会减少,严重时可导致骨的畸形。

维生素C在抗氧和抗衰老的研究中又被认为是具有抗氧化和保护DNA遗传物质的作用,它 能驱除细胞内有害的自由基。

亚大学的一个研究小组的研究结果,他们通过试管试验发现维生素C能够作为催化剂帮助生 成一种损伤DNA的“基因毒素”,这种毒素与DNA作用后将引发DNA突变,这意味着维生素C在 保护DNA的同时也有着伤害它的能力。这样看来,维生素C其实是一把“双刃剑”。 六.血糖

正常一个成年人血糖是60～100毫克/100毫升血，人的大脑完全倚赖它提供能量，如果 低于60～70mg／100ml就是低血糖，低于45 mg／100ml就会出现昏迷、休克，大于100毫克也 不正常。不吃早餐会引起低血糖昏迷，而早餐吃得过多，又会刺激胰岛素分泌过多，增强细 胞对葡萄糖吸收，加快转变成糖原，使葡萄糖快速下降到正常水平，也会造成低血糖，所以 早餐也应适当含有蛋白质，脂肪，可以避免过分刺激胰腺，并且蛋白质、脂肪会减少葡萄糖 进入血液的速度。

葡萄糖在普通的脏器内是无氧分解产生乳酸,返回肝脏后会再形成葡萄糖.而在大脑中 则是有氧分解,产生了二氧化碳和水。成年男子一小时要消耗5克葡萄糖,一天约120克,血糖 的消耗也是每小时5克,一顿饭可在肝脏内储存50～60克血糖,因此很快就会“花完”,因此 只有具备足够的葡萄糖才能保证大脑和人体的正常活动。

4-3. 糖类化合物的生理功能

糖类化合物的主要生理功能有：1 氧化后放出能量。2 转化为糖原和脂肪。科学家对糖 类化合物的一些最新研究表明：它还具有进行生物信息识别的功能。

糖脂和糖蛋白在细胞的识别、免疫、癌变以及对药物、激素的反应等各方面都有着密切 的关系。

4-4 脂类化合物

脂肪,化学家通常称之为脂类,是一类种类繁多的物质,具有一个共同的特征:不溶于水 而溶于氯仿,四氯化碳和苯等有机溶剂中.它们主要是由C、H、O三种元素来组成的.

具有重要的生理功能的脂类及其衍生物有:中性脂肪、磷脂、糖脂、甾族化合物、脂溶 性维生素等.

一.中性脂肪和脂肪酸

1.中性脂肪

人体内储存的脂肪与食物中大部分脂肪都是中性脂肪,构成中性脂肪的组分是甘油和脂 肪酸.甘油是一种三元醇,含三个羟基,化学式为C3H5(OH)3 ,结构式如下:

图

甘油和甘油三脂

图三酰基甘油的合成

2.脂肪酸

跟甘油反应生成脂的有机物就叫做脂肪酸,它可分成两类：一类是分子内不带碳碳双键 的饱和脂肪酸，如硬脂酸、软脂酸等。另一类是分子内带有一个或几个碳碳双键的不饱和脂

肪酸，其中最常见的是油酸。

不管饱和的或不饱和的，

甘油三酯在常温时往往是固体。例如牛油、猪油等 ,大多属动物脂肪。

必需脂肪酸有两种：1）亚油酸。进入人体后，会在酶的催化下转化成γ-亚麻酸和花生 四烯酸。亚油酸、γ-亚麻酸和花生四烯酸都被统称为ω-6脂肪酸，ω-6脂肪酸表示其第一 个双键位于长链末端数起的第6个碳原子上，

得5克与亚油酸相类似的脂肪酸，就能使皮肤保持较好的状态。2）α-亚麻酸。进入人体后， 在同一种酶的催化下转化成EPA和DHA。α-亚麻酸、EPA和DHA（廿二碳六烯酸）都被 统称为ω-3脂肪酸，近年来的研究多认为它们对人的健康有重要作用，由于在人类膳食中 较少摄入，因此联合国粮农组织，世界卫生组织联合发表声明要在世界范围内推广ω-3系 列不饱和脂肪酸。 二.磷脂和糖脂

磷脂是甘油的一个羟基跟磷酸脂化而生成的脂类化合物。蛋黄中的卵磷脂是胆碱磷酸 脂，大脑内含有丰富的脑磷脂，它们都是神经组织的重要成分。卵磷脂经肠道消化酶作用， 释放出胆碱直接进入脑部，

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