化學(xué)與社會(huì)

化學(xué)與健康--糖類(lèi)化學(xué)與健康--糖類(lèi)一個(gè)人健康的必要條件是其所需分子以所需數(shù)量在所需的時(shí)間存在于身體所需的部位。

----萊納斯.波林

1954年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，

1962年諾貝爾和平獎(jiǎng)獲得者。世界衛(wèi)生組織給予健康的定義是：“一個(gè)人只有在軀體健康、心理健康、社會(huì)適應(yīng)良好和道德健康四個(gè)方面健全，才是健康的人。”糖類(lèi)軀體健康：一般指人體生理上的健康，要求能抵抗一般性感冒和傳染病等。國(guó)民的營(yíng)養(yǎng)狀況是衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化發(fā)達(dá)程度的標(biāo)志。近代營(yíng)養(yǎng)學(xué)是在生理學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)上逐漸形成的，它是一門(mén)綜合性的學(xué)科。既研究人體的新陳代謝，又研究食物的營(yíng)養(yǎng)成分和食品衛(wèi)生；既研究現(xiàn)有食物資源的合理利用，又研究開(kāi)發(fā)新的食物資源；既研究從初生兒到老年人不同年齡階段人的營(yíng)養(yǎng)要求，又研究各類(lèi)病人的營(yíng)養(yǎng)；既研究各種職業(yè)人群（重體力勞動(dòng)、輕體力勞動(dòng)、腦力勞動(dòng)等）的營(yíng)養(yǎng)，又研究各種地理環(huán)境（嚴(yán)寒地區(qū)、酷熱地區(qū)、高海拔地區(qū)等）人群的營(yíng)養(yǎng)。總之，營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究不同人的不同營(yíng)養(yǎng)需求，以便使兒童發(fā)育健壯、聰明，使成年人精力充沛，使老年人健康長(zhǎng)壽。營(yíng)養(yǎng)學(xué)是以新陳代謝為基礎(chǔ)的生物化學(xué)。營(yíng)養(yǎng)素就是食物的組分，主要包含糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素、無(wú)機(jī)鹽和水等六類(lèi)物質(zhì)。人從食物中攝取這些營(yíng)養(yǎng)素。人體化學(xué)成分的大致比例核酸，7% （遺傳物質(zhì)）碳水化合物（糖類(lèi)）[Cx(H2O)y]，3%脂類(lèi)，2%維生素，很少無(wú)機(jī)鹽，1%蛋白質(zhì)，15%水，70%木乃伊體重的一半為蛋白質(zhì)糖類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)與生理功能糖類(lèi)--包括葡萄糖、果糖、乳糖、淀粉、纖維素等，它們是人體重要的能源和碳源。其實(shí)糖類(lèi)物質(zhì)是含多羥基的醛類(lèi)或酮類(lèi)化合物。糖分解時(shí)釋放能量，供生命活動(dòng)的需要，糖代謝的中間產(chǎn)物又可以轉(zhuǎn)變成其他的含碳化合物如氨基酸、脂肪酸、核苷等。糖的磷酸衍生物可以生成DNA，RNA，ATP等重要的生物活性物質(zhì)。植物光合作用產(chǎn)生的糖類(lèi)是動(dòng)物的重要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源，因?yàn)閯?dòng)物體自身沒(méi)有產(chǎn)生這些糖類(lèi)的機(jī)能。葡萄糖：甘露糖ATP生物體內(nèi)能量的儲(chǔ)存和利用都以ATP為中心ATP三磷酸腺苷(ATP)是以次黃嘌呤核苷酸為底物，經(jīng)生物發(fā)酵的技術(shù)制得的高能化合物，三磷酸腺苷是體內(nèi)組織細(xì)胞一切生命活動(dòng)所需能量的直接來(lái)源，被譽(yù)為細(xì)胞內(nèi)能量的“分子貨幣”，儲(chǔ)存和傳遞化學(xué)能，蛋白質(zhì)、脂肪、糖和核苷酸的合成都需它參與，可促使機(jī)體各種細(xì)胞的修復(fù)和再生，增強(qiáng)細(xì)胞代謝活性，對(duì)治療各種疾病均有較強(qiáng)的針對(duì)性。人體中ATP的總量只有大約0.1摩爾。人體細(xì)胞每天的能量需要水解200-300摩爾的ATP，這意味著每個(gè)ATP分子每天要被重復(fù)利用2000-3000次。ATP不能被儲(chǔ)存，因?yàn)锳TP的合成后必須在短時(shí)間內(nèi)被消耗.ATP（一）高能磷酸鍵與高能磷酸化合物高能磷酸鍵水解時(shí)釋放的能量大于21kJ/mol的磷酸酯鍵。高能磷酸化合物含有高能磷酸鍵的化合物淀粉是食物的重要組成部分，咀嚼米飯等時(shí)感到有些甜味，這是因?yàn)橥僖褐械牡矸勖笇⒌矸鬯獬闪藛翁?。食物進(jìn)入胃腸后，還能被胰臟分泌出來(lái)的淀粉酶水解，形成的葡萄糖被小腸壁吸收，成為人體組織的營(yíng)養(yǎng)。胰臟(pancreas)：一個(gè)大而細(xì)長(zhǎng)的葡萄串狀的腺體，橫于胃后，居脾臟和十二指腸之間；其右端(胰頭)較大、朝下，左端(胰尾)是橫著的，尾部靠著脾，是人體一個(gè)重要的臟器。胰的外分泌液或胰液經(jīng)胰管輸入十二指腸，其中含有各種消化酶。碳水化合物的營(yíng)養(yǎng)和生理功能供給能量（人體所需能量的60%由糖氧化分解提供）

C6H12O6(s)+6O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)+能量構(gòu)成機(jī)體組織：

血液中血糖（0.85-1mg/ml),肝臟中肝糖，肌肉中肌糖，體粘液糖蛋白，腦神經(jīng)中糖脂，人體細(xì)胞核中核糖。保肝解毒作用控制脂肪和蛋白質(zhì)代謝單糖和多糖單糖:

是最簡(jiǎn)單的，不能再被水分解的碳水化合物。如：葡萄糖，果糖。

果糖二糖:

水解時(shí)生成兩分子單糖的化合物叫二糖。蔗糖,麥芽糖,乳糖低聚糖:

水解時(shí)生成2-10分子單糖的化合物叫低聚糖。多糖：水解時(shí)生成單糖分子在10以上化合物叫多糖。聚合程度越高，越難水解。如：纖維素、半纖維素血糖---血液中的葡萄糖高血糖空腹血糖高于7.2-7.6mmol/L葡萄糖在腎小管不能全部吸收，從尿中排出，形成糖尿。見(jiàn)于胰島素功能障礙所致的糖尿病。低血糖空腹血糖低于3.9-3.3mmol/L影響腦功能，出現(xiàn)頭暈、心悸、出冷汗、倦怠無(wú)力等癥狀。見(jiàn)于饑餓或不能進(jìn)食患者，胰島功能障礙，肝疾患和內(nèi)分泌功能異常。糖尿病

健康人胰腺中的胰島素控制血糖的水平，食物消化后（1）血糖上升(2)，胰腺釋放胰島素（3）消耗和儲(chǔ)存葡萄糖（4肝和肌肉），導(dǎo)致葡萄糖水平下降（5），使得胰腺減少胰島素的釋放（6）。糖尿病人糖尿病人不能生產(chǎn)足夠的胰島素（B)，血液（C)和尿液中(E)葡萄糖含量高，身體靠分解脂肪產(chǎn)生能量并產(chǎn)生酮酸，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致中毒。突然消瘦胰島素胰島素是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，也是唯一同時(shí)促進(jìn)糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成的激素。作用：1、調(diào)節(jié)糖代謝：胰島素能促進(jìn)全身組織對(duì)葡萄糖的攝取和利用，并抑制糖原的分解和糖原異生，因此，胰島素有降低血糖的作用。胰島素分泌過(guò)多時(shí)，血糖下降迅速，腦組織受影響最大，可出現(xiàn)驚厥、昏迷，甚至引起胰島素休克。相反，胰島素分泌不足或胰島素受體缺乏常導(dǎo)致血糖升高；若超過(guò)腎糖閾，則糖從尿中排出，引起糖尿；同時(shí)由于血液成份中改變(含有過(guò)量的葡萄糖),亦導(dǎo)致高血壓、冠心病和視網(wǎng)膜血管病等病變。胰島素降血糖是多方面作用的結(jié)果：（１）促進(jìn)肌肉、脂肪組織等處的靶細(xì)胞細(xì)胞膜載體將血液中的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞。（２）通過(guò)共價(jià)修飾增強(qiáng)磷酸二酯酶活性、降低cAMP水平、升高cGMP濃度，從而使糖原合成酶活性增加、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解。（３）通過(guò)激活丙酮酸脫氫酶磷酸酶而使丙酮酸脫氫酶激活，加速丙酮酸氧化為乙酰輔酶A，加快糖的有氧氧化。（４）通過(guò)抑制PEP羧激酶的合成以及減少糖異生的原料，抑制糖異生。（５）抑制脂肪組織內(nèi)的激素敏感性脂肪酶，減緩脂肪動(dòng)員，使組織利用葡萄糖增加。

胰島素2、調(diào)節(jié)脂肪代謝：胰島素能促進(jìn)脂肪的合成與貯存，使血中游離脂肪酸減少，同時(shí)抑制脂肪的分解氧化。胰島素缺乏可造成脂肪代謝紊亂，脂肪貯存減少，分解加強(qiáng)，血脂升高，久之可引起動(dòng)脈硬化，進(jìn)而導(dǎo)致心腦血管的嚴(yán)重疾患；與此同時(shí)，由于脂肪分解加強(qiáng)，生成大量酮體，出現(xiàn)酮癥酸中毒。3、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)代謝：胰島素一方面促進(jìn)細(xì)胞對(duì)氨基酸的攝取和蛋白質(zhì)的合成，一方面抑制蛋白質(zhì)的分解，因而有利于生長(zhǎng)。腺垂體生長(zhǎng)激素的促蛋白質(zhì)合成作用，必須有胰島素的存在才能表現(xiàn)出來(lái)。因此，對(duì)于生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，胰島素也是不可缺少的激素之一。其它功能：胰島素可促進(jìn)鉀離子和鎂離子穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)；可促進(jìn)脫氧核糖核酸(DNA)、核糖核酸(RNA)及三磷酸腺苷(ATP)的合成。單糖：葡萄糖的結(jié)構(gòu)葡萄糖：最簡(jiǎn)單的單糖，分子式C6H12O6綠色：碳原子紅色：OH基團(tuán)白色：氫原子葡萄糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)-葡萄糖-葡萄糖葡萄糖的結(jié)構(gòu)模型-葡萄糖人腦工作時(shí)葡萄糖的分布二糖常見(jiàn)的二糖有蔗糖、乳糖、麥芽糖和纖維二糖蔗糖水解為一分子葡萄糖和一分子果糖,甘蔗中含蔗糖16-26%，甜菜中含蔗糖12-15%。乳糖水解時(shí)生成一分子葡萄糖和一分子半乳糖，牛奶變酸是由于其中的所含的乳糖變成了乳酸。麥芽糖（飴糖的主要組分）用無(wú)機(jī)酸水解時(shí)生成兩分子葡萄糖。兩糖靠-O-鍵（醚鍵）連接。纖維二糖用無(wú)機(jī)酸水解時(shí)生成兩分子葡萄糖。兩糖靠-O-鍵（醚鍵）連接。甘蔗、甜菜與蔗糖

為什么有人喝牛奶會(huì)腸胃不適？

分子結(jié)構(gòu)不同性能不同,分子的分解,酶與分子協(xié)同作用乳糖兩個(gè)糖分子靠

-O-鍵連接麥芽糖兩個(gè)糖分子靠

-O-鍵連接蔗糖兩個(gè)糖分子靠

-O-鍵連接酶的選擇性與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)高度的結(jié)構(gòu)選擇性：鎖和鑰匙的關(guān)系

maltose麥芽糖glucose葡萄糖

麥芽糖葡萄糖Lactoseinmilk胃疼或腹瀉?Lactose(乳糖),akindofsugarfoundonlyinmilk,givesmilkitssweettaste.Makingupabout5percentofmilk’scontent,lactoseisacarbohydratethatisbrokendownbythebodytosupplyenergy.Infantsdigestlactoseeasily,butmanyadults,especiallythoseofAsianandAfricanancestry,havelostsomeoftheirabilitytodigestthissugar.Whentheseadultsdrinkmilk,theyoftensuffergastricdistressanddiarrhea（胃疼或腹瀉）.乳糖與分解纖維素和淀粉---多糖的代表纖維素是自然界中分布最廣的多糖，木材含纖維素50%左右，亞麻約含纖維素80%，棉花是近于純粹的纖維素。每個(gè)纖維素分子是最少含有1500個(gè)葡萄糖結(jié)構(gòu)單位。淀粉存在于植物的根及種子中，米中含量為62-82%，麥子含57-75%，馬鈴薯中含12-14%。

淀粉進(jìn)入人體后，一部分淀粉收唾液所和淀粉酶的催化作用，發(fā)生水解反應(yīng)，生成麥芽糖；余下的淀粉在小腸里胰臟分泌出的淀粉酶的作用下，繼續(xù)進(jìn)行水解，生成麥芽糖。麥芽糖在腸液中麥芽糖酶的催化下，水解為人體可吸收的葡萄糖，供人體組織的營(yíng)養(yǎng)需要。人為什么不能以草為主食？淀粉結(jié)構(gòu)片段纖維素結(jié)構(gòu)片段人為何不能靠吃草過(guò)活？1．草和糧食成分不同：草的主成分是纖維素，糧食的主成分是淀粉，前者為聚β-葡萄糖，后者為聚α-葡萄糖，二者在結(jié)構(gòu)上雖然差別甚微，只是第一個(gè)碳原子上的羥基排列不同，但性質(zhì)和功能截然不同。“失之毫厘，差之千里”2．人的消化液中所含的酶只能使淀粉水解成人體能吸收的葡萄糖，卻不能使纖維素水解。3．牛羊的消化系統(tǒng)里寄生了某些微生物，可以分泌使纖維素水解的酶，這種酶可使纖維素迅速水解成葡萄糖。4．目前正研究從木霉菌中提取纖維素酶，以將纖維素轉(zhuǎn)化為葡萄糖，這樣就可將纖維素制成飼料和食品。5．農(nóng)業(yè)和林業(yè)的下腳料中木質(zhì)纖維素甚多，它們包含木質(zhì)素、纖維素和半纖維素。木質(zhì)素不能被生物催化降解，而且還干擾纖維素的發(fā)酵，因此解決木質(zhì)素的廣泛利用問(wèn)題，將有助于纖維素的轉(zhuǎn)化研究。B型血能轉(zhuǎn)換成O型(萬(wàn)能血源)？人們很早以前就有這樣的期盼，如果血庫(kù)里全是O型血該多好，這樣病人再遇上危急情況，無(wú)須驗(yàn)血就可直接輸入這種萬(wàn)能的救命血了。眾所周知，人的血型共分O、A、B、AB四種,血型是由紅細(xì)胞表面的糖分子結(jié)構(gòu)決定的。O型血糖分子結(jié)構(gòu)鏈為：葡萄糖—半乳糖—N-乙酰半乳糖胺—半乳糖—巖藻糖B型血糖分子結(jié)構(gòu)鏈為：葡萄糖—半乳糖—N-乙酰半乳糖胺—半乳糖—巖藻糖—半乳糖B型血能轉(zhuǎn)換成O型(萬(wàn)能血源)？中國(guó)軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院的科學(xué)家經(jīng)過(guò)多年的探索和研究從海南咖啡豆里提取到一種酶—2半乳糖苷酶，它可以把B型血“枝杈”剪掉轉(zhuǎn)變成O型血，但是，咖啡豆中的2半乳糖酶卻少得可憐，從50磅的咖啡豆中提取的酶，只能完成200毫升B型血變O型血的轉(zhuǎn)化?？茖W(xué)家又想出了新主意，他們把從咖啡豆中提取的酶的基因，轉(zhuǎn)移到一種叫畢赤的酵母里，這種酶就會(huì)大量繁殖，復(fù)制出無(wú)數(shù)個(gè)把B型血裁成O型血的“剪子”這樣就可以把大量的B型血變成O型血了?！懊皋D(zhuǎn)移技術(shù)”毛細(xì)管電泳儀

---細(xì)胞內(nèi)糖、聚糖、糖蛋白的分離與檢測(cè)人造甜味劑No-caloriesugarsubstitutesprovideoptionsforenjoyingthesweetlife無(wú)熱量，是不能消化糖和節(jié)食者的糖的替代品。Ofthefivesweetenerscurrentlyapprovedasfoodadditivesbymostnationalhealthagencies(衛(wèi)生機(jī)構(gòu)),saccharinandaspartame(糖精,天冬氨酰苯丙氨酸甲酯)havethelongesthistoryonthemarketandhavereceivedperhapsthemostattentioninthehealthandsafetydebate.糖精（saccharin）比蔗糖甜300倍，如果含量超過(guò)0.02%，有苦味。不吸收化學(xué)名稱(chēng)：鄰苯甲?；酋啺方?jīng)驗(yàn)式:C7H4NNaO3SaHopkinsresearcheraccidentallyspilledlabmaterialonhishand,thennoticedanunaccountablesweettastewhileeatingdinnerthatnight.“科學(xué)的發(fā)現(xiàn)往往來(lái)自偶然”天冬氨酰苯丙氨酸甲酯

(aspartame)天冬氨酰苯丙氨酸甲酯(一種約比蔗糖甜200倍的甜味劑)achemistatG.D.Searlewasresearchingtreatmentsforgastriculcers(胃潰瘍）in1965whenheaccidentallyspilledaspartylphenylalaninemethylester,simplycalledaspartame,onhishands.Whenhelickedhisfingerstopickupsomepaper,henoticedtheytastedsweet.天冬氨酰苯丙氨酸甲酯

（aspartame）Aspartameissynthesizedfromspartic

acidandphenylalanine苯基丙氨酸.