糖及澱粉、纖維素
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1. 糖與醣
(1) 醣：醣是多羥基醛或多羥基酮和它們的衍生物或聚合物的總稱
u單醣：不能水解之最簡單的醣稱之，如葡萄糖、果糖、半乳糖
v雙醣：水解而能得到兩分子單醣的醣稱為雙醣，如麥芽糖、蔗糖、乳糖
w多醣：水解後可產生很多分子單醣的醣稱之，如澱粉、纖維素
(2) 糖：個別的醣稱之某糖，如葡萄糖、蔗糖等
u雙醣及單醣皆可以個別結晶，溶於水具有甜味，故稱為糖
v多醣無法個別結晶，且不溶於水，無甜味，故不屬於糖(但屬於醣)
2. 單醣：葡萄糖、果糖、半乳糖(每分子含5個羥基) |
| (1) 葡萄糖C6H12O6 |
| j結構： |
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<含有一個醛基(-CHO)及五個羥基(-OH)之醛醣>
備註：α-葡萄糖：在環狀結構中第一個C與第二個C上的OH在同側
β-葡萄糖：在環狀結構中第一個C與第二個C上的OH在異側
k製備：澱粉與稀硫酸共熱，水解而得 |
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l存在
u甜的水果
v血糖：存於血液中之葡萄糖稱為血糖
血糖過多：血糖濃度必須維持定值(約血液每1mg/mL)，過多則成糖尿病
血糖過少：葡萄糖為腦的重要元素，過少會發生休克
m反應與性質
u性質：白色結晶，有五個羥基，可形成氫鍵，易溶於水，有甜味，但不如蔗糖
v還原醣之檢驗
斐林試液、多侖試液、本氏檢驗，醫學上常用上述反應，以檢查病患者之尿中是否含有葡萄糖
w葡萄糖可於溴水或次溴酸根離子反應生成葡萄糖酸(BrO-只氧化醛基而不能氧化羥基) |
| (2)果糖C6H12O6 |
| j結構：第二號碳上有一個酮基(C＝O)及五個羥基(-OH)之酮醣 |
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<水溶液中以環狀佔優勢>
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| k製備 |
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l反應與性質
u性質：甜度約為蔗糖的兩倍
果糖為一酮糖，分子中含一個酮基及五個羥基，可與水形成氫鍵，易溶於水。甜度較葡萄糖、蔗糖為大
v還原醣：果糖雖為酮醣，仍有斐林、多侖及本氏液的反應 |
由於果糖中 具有α-氫原子，此α-氫原子酸性較大，易形成酮-烯醇互變。而於還原醣檢驗中，具有 的酮醣溶於鹼性溶液，則酮醣、烯醇式、醛醣間達成一平衡，故具有還原性
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| (3) 半乳糖C6H12O6 |
| j結構 |
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備註：與葡萄糖的差別僅在第四號碳上-OH基所接之方向不同
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| k製備 |
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| l反應與性質 |
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u反應：半乳糖為還原醣，故具有和斐林、多侖、本氏液反應之特性
v半乳糖為腦組織的一種成份，故為重要的營養素
母乳的乳糖含量高於牛乳，故宜以母乳哺乳 |
| 3. 雙醣(C12H22O11)：蔗糖、麥芽糖及乳糖(每分子含8個羥基) |
| (1) 蔗糖 |
| j結構 |
| k性質 |
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u葡萄糖與果糖各具有5個羥基，結合成蔗糖時破壞2個，故一分子蔗糖中具有8個羥基。由於這些羥基可以與
水生成氫鍵，故單醣與雙醣皆易溶於水
v蔗糖不具還原性，不與奜林、多侖試液作用，非還原糖
因所連接之C原子為葡萄糖之C1與果糖之C2原子，正好為醛基與酮基之位置，故蔗糖失去還原性
w蔗糖水解之後產生葡萄糖與果糖
蔗糖在稀酸中水解產生葡萄糖與果糖，稱為蔗糖之水解或轉化
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| x蔗糖約比乳糖甜六倍比麥芽糖甜三倍，較葡萄糖略甜，但只有果糖之半倍甜味 |
| (2) 麥芽糖：2葡萄糖→麥芽糖+水 |
| j結構 |
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| k性質 |
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u麥芽糖為澱粉水解之部份產物，用於糖果或作為食品添加劑，為蔗糖之異構物
v純者為白色針狀結晶，易溶於水，甜味不及蔗糖
w與稀酸共熱可水解產生二分子葡萄糖
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| x為還原醣。因兩分子之葡萄糖分別以C1與C4脫水相連而成麥芽糖，仍保有一個醛基 |
| (3) 乳糖(Lactose)：葡萄糖半乳糖→乳糖+水 |
| j結構 |
| k性質 |
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u存在於動物乳中之主要醣類
v屬於還原醣。因仍保有葡萄糖的醛基之性質
w它是腦組織中的一種成份，故為重要營養素此為母乳優於牛奶的理由之一 |
4. 多醣類：澱粉、纖維素(含有3n+1個羥基，為聚酯類) |
| (1) 澱粉 |
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j化學式：HO(C6H10O5)nH，通常寫為(C6H10O5)n
k結構：澱粉為α-葡萄糖組成，故為同元多醣
u直鏈澱粉
v分支鏈澱粉 |
| l性質 |
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u澱粉為植物藉陽光進行光合作用，利用二氧化碳於水合成的一種白色顆粒，儲存於植物細胞中
v澱粉碳鏈較短者(分子量約4000)的部份可溶於水，碳鏈較長或有支鏈者難溶，但在水中烹煮時，會脹裂成漿糊
w在稀酸中水解可得α-葡萄糖
x在體內之消化過程
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| (2) 纖維素 |
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是植物骨架的主要成分，藉由β(1→4)間接形成長直鏈，包括人類在內的許多哺乳類都缺乏水解鍵結的酵素，所以不能消化纖維素。而在反芻動物及其他草食動物腸內則有可分解的微生物存在，可利用纖維素成為產生能量的主要來源。 |
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j化學式：HO(C6H10O5)nH，通常寫為(C6H10O5)n
k存在：纖維素為多種植物細胞壁的主要成份，用以增加根、莖、枝桿、葉脈的堅硬度。纖維素至少佔植物乾體重30﹪，棉花幾乎是純的纖維素
l結構 |
| uβ-葡萄糖縮合而成的同元多醣 |
| m性質 |
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u由於結構與澱粉不同，故不為人體消化酉每所分解，但能幫助腸胃蠕動，增進腸胃健康
v在反芻動物(如牛、羊)的瘤胃中有些細菌具有能分解纖維素的 酶，能將纖維素分解，以供反芻動物利用
w澱粉與纖維素均無還原性
x纖維素具有很強的分子間氫鍵，不溶於水，又只能與極少數的化學品反應(所以濾紙在實驗室中可用來過濾各種沈澱物)
y纖維素和某些強酸或強鹼作用，性質會變硬
如紙張浸於硫酸後再用水清洗而製得質硬而防水、防油的硫酸紙，俗稱羊皮紙 |
| n用途 |
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u纖維素是一種很有用的化學物質。廣用於纖維素工業(如：建材、製紙、賽璐珞、人造絲、塗料等)
v製造炸藥：硝酸纖維素，纖維素以硝酸及硫酸處理而得
w製造塑膠：賽璐珞是一種最早製得的塑膠材料 |
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| 蛋白質與酵素 |
| 1. 存在與組成 |
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(1) 蛋白質是生物體中(動、植物細胞)的重要組成物質
(2) 存在於我們的身體(包括肌肉、毛髮、指甲和皮膚)的大部分物質是蛋白質
(3) 組成蛋白質的小分子是α-胺基酸，常見約二十種 |
| (4) 蛋白質是由許多的α-胺基酸藉肽鍵(又稱醯胺結合) |
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連結而成之聚醯胺類 |
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| 2. 單體：α-胺基酸 |
| (1) 通式： |
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因同時具有有機鹼的-NH2及有機酸的-COOH等官能基，故為兩性物質 |
(2) 最簡單的α-胺基酸為甘胺酸(或胺基乙酸)：
備註：家庭最常用的調味品味精是麩胺酸(一種胺基酸)的鈉鹽，俗稱麩胺酸鈉 |
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j結構：
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| (3) 鍵結：肽鍵 |
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(或稱：醯胺鍵)，胺基酸分子的-COOH與-NH2官能基進行脫水聚合處 | |
u二肽的形成：由二個胺基酸分子縮合可得二肽
備註：三個胺基酸分子縮合得三肽 |
v多肽的形成：由多個胺基酸縮合而成多肽
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| 3. 蛋白質 |
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(1) 以分子量區分
j多肽：分子量約小於5000(50個胺基酸殘基)
k蛋白質：分子量大於5000以上，高可達百萬，胰島素為最小的蛋白質(分子量5733)
(2) 胺基酸順序
j意義：蛋白質分子中胺基酸殘基排列的順序稱為胺基酸順序
k胺基酸順序用以表示蛋白質的特性，含不同胺基酸殘基或含相同胺基酸殘基而順序不同，皆成為不同的蛋白質
(3) 蛋白質的結構
蛋白質肽鏈中羰基的氧和醯胺基的氮會有很多氫鍵存在，故蛋白質的肽鏈不會是單純的直鏈
j螺旋結構
u蛋白質鏈會由於產生很多氫鍵而纏繞成α-螺旋結構
v蛋白質受熱後，由於氫鍵裂斷，其α-螺旋結構被破壞，而喪失其緊密結構
wα-螺旋結構是毛皮、蹄角和羽毛的蛋白質主要結構
kβ-摺板結構
β-摺板結構是蠶絲中纖維蛋白的主要結構，由於氫鍵產生多肽鏈間，使得一些多肽鏈聯在一起成纖維狀 |
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4. 酶(又稱酵素)
(1) 意義：酶是生物的催化劑
(2) 組成：酶的本質是蛋白質，有些為簡單的蛋白質，大部分為拼合蛋白質
拼合蛋白質(具有活性)= 酶蛋白(簡單蛋白質) + 輔酶(非蛋白質) (或輔基)
備註：酶蛋白和輔基拼合在一起才有酶的活性
(3) 性質
j酶具有特異性
k酶的催化效力非常大，只要非常微量，便能催化大量受質起反應
l酶催化作用易受溫度之影響(大致在35~55℃最適宜)
m酶催化作用易受pH值之影響<因蛋白質為兩性物質>
n無論酶分子如何龐大，但其表面上只有某少數「基點」可與受質發生作用，這些基點特稱為「活化中心」
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主題: 糖及澱粉、纖維素
