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糖、油脂和蛋白质

人们为了维持生命和健康，保证正常的生长发育和从事各种体力、脑力活动，每天必须从食物中摄取一定的营养素。重要的营养素有糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水等，除了无机盐和水以外，其他的都是有机物。

## 糖
糖类是许多生命体维持生命活动所需能量的主要来源。我们通常遇到的糖类有葡萄糖、蔗糖、淀粉和纤维素（图7.33） 等。

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 >  **从结构上看，糖类一般是多羟基醛或多羟基酮，以及能水解生成多羟基醛或多羟基酮的物质**
 
  ![图片](/uploads/2025-10/7b957e.jpg)
  
  （1） 试从葡萄糖的分子组成解释为什么它们曾经被称为“碳水化合物”。
（2） 淀粉与纤维素的化学式都可用$(C_6 H_{10} O_5)_n$表示。在一定条件下，两者皆可水解生成葡萄糖，那么它们是同一种物质吗？为什么？

葡萄糖是一种最基本的糖类。动物食用淀粉和纤维素后在体内会转化成葡萄糖，葡萄糖的氧化可以放出热量，能为生命活动提供能量。

$$
\mathrm{C}_6 \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_6+6 \mathrm{O}_2 \longrightarrow 6 \mathrm{CO}_2+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}
$$

人体内各组织细胞活动所需的能量大部分来自葡萄糖，所以人体血液中的葡萄糖含量必须保持一定的水平才能维持体内各器官和组织的需要，但血液中葡萄糖的浓度不宜过高或过低。测量人体血液中的血糖，绝大多数情况下测量的就是葡萄糖含量。

实验 取两张葡萄糖检测试纸（图7.34），分别放在两只洁净的表面皿上。再往检测试纸的纸条上分别滴蒸馏水和2%的葡萄糖溶液，待纸条全部浸湿后将多余溶液擦去，静置30～60 s后观察纸条颜色的 变化

![图片](/uploads/2025-10/fdd8bc.jpg)
 
 > 葡萄糖检测试纸主要含有葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶和显示剂等物质。这种浅蓝色的试纸遇到含葡萄糖的溶液时会发生颜色变化。
 
## 油脂

油脂（图7.35） 是油和脂肪的统称。室温下呈液态者称为油（一般从植物种子中得到的大多为油） ，呈固态的称为脂肪（一般来自动物的大多为脂肪） 。

![图片](/uploads/2025-10/2cb08a.jpg)

油脂在人体生命活动中发挥重要的作用，不仅能供给能量、保持体温和保护内脏器官，也能帮助人体对脂溶性维生素的吸收与消化。油脂在代谢中可提供的能量比糖类和蛋白质约高 一倍。在人体中，油脂主要在小肠中由胰腺和肠腺分泌出的脂肪酶水解，并被吸收。当生命体能量供应不足或对能量有特殊需求时，储存在体内的油脂将被动用，例如在肝细胞和脂肪细胞等组织内发生水解反应，并进行氧化，释放能量。
油脂是由高级脂肪酸与丙三醇形成的酯，结构上和乙酸乙酯类似，只是组成油脂的羧酸和醇不同于乙酸乙酯（表7.5） 。

![图片](/uploads/2025-10/6428d2.jpg)
 
 
 可以把油脂写成如下通式：
 
  ![图片](/uploads/2025-10/555d32.jpg)
  
 结构式里的R1、R2、R3代表饱和烃基或不饱和烃基，它们可以相同也可以不相同。如果烃基是饱和的，那就是饱和脂肪酸；如果烃基中含有不饱和键，那就是不饱和脂肪酸。高级脂肪酸的碳原子数一般在几个到二十几个。
 
 硬脂酸甘油酯的结构简式如下：
  ![图片](/uploads/2025-10/105fec.jpg)
  
 请跟其他同学合作完成其球棍模型或空间填充模型的搭建，观察其分子形状。
 
 在有酸存在的条件下，酯类和水发生水解反应，生成相应的酸和醇，酯的水解反应是酯化反应的逆反应。当有碱存在时，碱跟水解生成的酸发生中和反应，此时水解程度更加完全。油脂在碱性条件下的水解反应也叫皂化反应，反应后得到高级脂肪酸钠和甘油，前者是肥皂的主要成分，后者是重要的化工原料
 
## 蛋白质
蛋白质是生物体内组织的基本组成部分，动物组织的蛋白质含量可达有机物总量的80%以上。我们每天饮食中的蛋白质主要存在于瘦肉、蛋类、豆类及鱼类中（图7.36）。许多重要的生命和生理现象都和蛋白质密切相关。不同的蛋白质具有不同的生理作用。例如，大多数酶是蛋白质，酶是许多生命活动过程中重要的催化剂。

![图片](/uploads/2025-10/2c1366.jpg)

蛋白质是以氨基酸（图7.37） 为基本结构单元构成的生物大分子。蛋白质水解最终的产物就是氨基酸，成千上万种蛋白质都是由二十几种氨基酸组成的。

![图片](/uploads/2025-10/c95d7b.jpg)

反应方程
 ![图片](/uploads/2025-10/906ba5.jpg)

在生命体细胞质中的核糖体上，氨基酸分子通过脱水互相连接成**肽链**。两个氨基酸连接生成的产物叫二肽，几十肽就可叫蛋白质。肽键的不同氨基酸序列和由此形成的立体结构导致了蛋白质结构的多样性

#### 蛋白质的人工合成
20 世纪50年代，通过化学家的努力，构成蛋白质的氨基酸的结合方式已经被确定。对蛋白质结构的深入认识，激励着各国科学家展开对人工合成蛋白质的研究。蛋白质
的人工合成将使人类在揭示生命奥秘的历程中向前又迈进一大步，同时也体现出一个国家的科学技术研究水平。由于胰岛素是当时已知的最小的蛋白质分子（只含51个氨基酸），所以各国化学家着手人工合成胰岛素。我国科学家在1958 年底首先进行了天然胰岛素的拆合工作，从1959年开始，由中国科学院生物化学研究所、中国科学院上海有机化学研究所和北京大学化学系等科研单位联合“作战”，把人工合成胰岛素的工作简化到分别合成二十一肽和三十肽，最后通过200多步的合成工作，参照天然牛胰岛素的结构，终于在1965年9月首次人工合成了在结构、生物活性、理化性质、结晶形态等方面都和天然牛胰岛素完全一样的结晶牛胰岛素。
人工合成蛋白质的成功，标志着人类在探索生命奥秘的征途中有了突破性的进展。这一成就震惊了世界，表明当时我国在多肽蛋白质合成方面的科学技术已居世界先进地位，体现了我国在现代科学技术研究中的实力。

蛋白质中加入浓的盐溶液，能使蛋白质溶解度降低并析出，这种现象称为盐析。蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、紫外线等作用下，会变性而凝结，失去生物活性，例如鸡蛋清加热烧熟变成固体。蛋白质和许多试剂反应会发生颜色反应，例如与浓硝酸反应会变黄。

糖类、油脂、蛋白质都是人类必需的营养素，但是要注意均衡营养，摄入过量或不足都会影响人体健康。

人类必须不断从外界获取各种营养素，以维持正常的生命活动。膳食营养的供给、摄入要符合人体的生理需求，即建立膳食营养平衡，对于保持人体的健康至关
重要。应社会、市场的需要，产生了公共营养师这样一种较新型的职业。他们具备针对食物的丰富的各类化学知识，及其对人体营养的影响，进而对膳食营养进
行评价、管理和指导，对人体的营养摄入进行干预。公共营养师针对健康和亚健康人群做营养咨询，还可以为企业员工、运动员、家庭提供教育、辅导、指导等服务。

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