高中化学 56 生物大分子 - 糖类

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糖类的定义与组成

糖类是多羟基醛、多羟基酮以及能水解生成它们的物质，一般由碳、氢、氧三种元素组成，其通式通常为\(C_{n}(H_{2}O)_{m}\)，所以糖类也被称为碳水化合物，但此通式并不能涵盖所有糖类物质，如鼠李糖\(C_{6}H_{12}O_{5}\)。

糖类的分类

单糖：不能水解的糖。

葡萄糖：分子式为\(C_{6}H_{12}O_{6}\)，是一种多羟基醛，结构简式为\(CH_{2}OH(CHOH)_{4}CHO\)。它是细胞生命活动所需要的主要能源物质，在人体内可被氧化分解，释放能量，供机体活动所需。

果糖：分子式为\(C_{6}H_{12}O_{6}\)，是一种多羟基酮，与葡萄糖互为同分异构体，它是最甜的糖，主要存在于水果和蜂蜜中。

半乳糖：分子式为\(C_{6}H_{12}O_{6}\)，也是一种单糖，是乳糖的组成成分之一，与葡萄糖结合构成乳糖。

二糖：由两分子单糖脱水缩合而成的糖。

蔗糖：由一分子葡萄糖和一分子果糖脱水缩合而成，分子式为\(C_{12}H_{22}O_{11}\)。它主要存在于甘蔗和甜菜中，是常见的甜味剂。

麦芽糖：由两分子葡萄糖脱水缩合而成，分子式为\(C_{12}H_{22}O_{11}\)。它是淀粉在淀粉酶作用下的水解产物之一，在发芽的谷粒中含量丰富。

乳糖：由一分子葡萄糖和一分子半乳糖脱水缩合而成，分子式为\(C_{12}H_{22}O_{11}\)，主要存在于人和动物的乳汁中。

多糖：由多个单糖分子脱水缩合而成的糖。

淀粉：是植物细胞中储存能量的多糖，由许多葡萄糖分子脱水缩合而成，其分子式为\((C_{6}H_{10}O_{5})_{n}\)，是一种相对分子质量很大的天然高分子化合物。淀粉可分为直链淀粉和支链淀粉，直链淀粉遇碘变蓝色，支链淀粉遇碘变紫红色。

纤维素：也是由葡萄糖分子组成的多糖，其分子式为\((C_{6}H_{10}O_{5})_{n}\)，是植物细胞壁的主要成分。它不溶于水和一般有机溶剂，人体没有分解纤维素的酶，所以纤维素不能作为人类的营养物质，但它在促进肠道蠕动等方面有重要作用。

糖原：是动物细胞中储存能量的多糖，主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中，分别称为肝糖原和肌糖原。糖原也是由葡萄糖分子缩合而成，与淀粉类似，但分支比淀粉更多。

糖类的化学性质

氧化反应：葡萄糖等单糖具有还原性，能与新制氢氧化铜悬浊液、银氨溶液等发生反应。如葡萄糖与新制氢氧化铜悬浊液在加热条件下反应，生成砖红色的氧化亚铜沉淀，可用于检验葡萄糖的存在。

水解反应：二糖和多糖都能发生水解反应。如蔗糖在稀硫酸作催化剂的条件下加热水解，生成葡萄糖和果糖；淀粉和纤维素在一定条件下也能发生水解反应，最终产物都是葡萄糖。

糖类的生理功能

作为能源物质：糖类是生物体生命活动的主要能源物质，如葡萄糖在细胞内通过呼吸作用被氧化分解，释放能量，为细胞的各种生命活动提供动力。

作为结构物质：如纤维素是植物细胞壁的主要成分，对植物细胞起到支持和保护作用；几丁质也是一种多糖，是许多真菌细胞壁的重要成分以及昆虫外骨骼的主要成分。

参与细胞识别和信息传递：糖类分子与蛋白质或脂质结合形成糖蛋白或糖脂，分布在细胞膜的外表面，在细胞识别、免疫调节、信号传导等过程中发挥重要作用。

糖类的应用

食品工业：蔗糖是常用的甜味剂，广泛应用于食品加工；淀粉可用于制作食品的增稠剂、稳定剂等；葡萄糖可作为营养补充剂等。

医药工业：葡萄糖注射液是常用的医疗药品；一些多糖类物质具有免疫调节、抗肿瘤等药用价值，如香菇多糖等。

其他方面：纤维素可用于造纸、纺织等工业；淀粉经发酵可生产酒精、醋酸等化工产品。

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