左延柏

(江蘇省南京市第十二中學(xué) 210011)

糖類又稱碳水化合物，是多羥基醛或多羥基酮及其縮聚物和某些衍生物的總稱，廣布自然界。糖類主要包括沒(méi)有甜味的淀粉和有甜味的麥芽糖、葡萄糖、果糖等，糖類是生物體最主要的能源物質(zhì)。本文就高中生物學(xué)糖類相關(guān)知識(shí)的教學(xué)過(guò)程中遇到的幾個(gè)典型問(wèn)題進(jìn)行分析。

1 果糖不含還原性基團(tuán)，但仍被稱為還原性糖的原因

在高中生物學(xué)教材中指出：葡萄糖、果糖、麥芽糖等是還原性糖，它們與斐林試劑發(fā)生反應(yīng)，可以產(chǎn)生磚紅色沉淀。而在有機(jī)化學(xué)教材中相關(guān)內(nèi)容則是：不具醛基而含酮基的有機(jī)物本身是沒(méi)有還原性的。果糖屬多羥基酮，為何被稱為還原性糖呢？

一方面，果糖和葡萄糖互為同分異構(gòu)體。葡萄糖由于含有游離的醛基而具還原性，果糖是一種酮糖，雖不像醛糖(如葡萄糖)那樣容易被氧化，但由于在堿性條件下，果糖和葡萄糖間能發(fā)生互變異構(gòu)，果糖可異構(gòu)成葡萄糖，所以就具有了還原性，它也能像醛糖那樣與斐林試劑、班氏試劑作用，生成磚紅色的沉淀。另一方面，果糖屬多羥基酮，有D、L兩種構(gòu)型，天然存在的果糖為D構(gòu)型，稱為D-果糖。D-果糖分子中沒(méi)有醛基，但其酮羰基的鄰位有羥基存在，由于受到鄰位羥基的影響，這種α-羥基酮類化合物也具有較強(qiáng)的還原性，也能與斐林試劑、班氏試劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色的沉淀。從上述兩個(gè)方面來(lái)理解，果糖完全可以被稱為是一種還原性糖。

2 糖原不能而脂肪能作為動(dòng)物主要儲(chǔ)能物質(zhì)的原因

糖原一般是以分子形式存在于細(xì)胞中的，不能自身聚合成大的分子團(tuán)，并且容易參與細(xì)胞內(nèi)的生化反應(yīng)，不容易長(zhǎng)期儲(chǔ)存能量。和糖類相比，脂肪中碳、氫比例高，被氧化分解時(shí)耗氧多，產(chǎn)水多；脂肪結(jié)構(gòu)比糖原結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且比熱容(又稱比熱容量，簡(jiǎn)稱比熱，是單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量)較高，1 g脂肪在體內(nèi)氧化分解釋放的能量是38.91 kJ，而同質(zhì)量的糖類釋放的能量?jī)H為17.15 kJ。

可見(jiàn)，脂肪每克所含能量多，并且所占體積小，對(duì)貯存能量有利，容易形成大顆粒，既可以起到潤(rùn)滑和保溫作用，又能夠儲(chǔ)存能量，而且分布在體內(nèi)不容易進(jìn)行活動(dòng)的區(qū)域，所以更能有效的儲(chǔ)存能量。經(jīng)過(guò)生物體長(zhǎng)期的自然選擇，動(dòng)物機(jī)體沒(méi)有選擇糖原而是選擇了脂肪作為主要的儲(chǔ)能物質(zhì)。

3 用蔗糖而不用葡萄糖作為植物組培中碳源和能源的原因

植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中添加蔗糖而不是葡萄糖,這是因?yàn)榇罅繉?shí)驗(yàn)表明：蔗糖能支持絕大多數(shù)植物離體培養(yǎng)物的旺盛生長(zhǎng),因此被作為植物組織培養(yǎng)的標(biāo)準(zhǔn)碳源而廣泛應(yīng)用,大多數(shù)合成培養(yǎng)基也均以蔗糖作為唯一的碳源。蔗糖在植物組織培養(yǎng)基中起到作為碳源、能源和滲透壓調(diào)節(jié)劑的作用。植物組織培養(yǎng)的培養(yǎng)基中一般添加蔗糖而不用葡萄糖的原因主要有以下幾個(gè)方面：①培養(yǎng)基高溫滅菌時(shí),蔗糖更穩(wěn)定,而葡萄糖比蔗糖容易碳化。②從能源供應(yīng)來(lái)說(shuō),相同物質(zhì)的量濃度下,蔗糖比葡萄糖提供的能量多。③植物組織培養(yǎng)過(guò)程中,要特別注意防止培養(yǎng)基受到微生物的污染。微生物生長(zhǎng)所需的碳源最適合的是葡萄糖,而較少利用蔗糖。因此，采用蔗糖作為培養(yǎng)基的碳源,可在一定程度上減少微生物的污染。④作為碳源和能源物質(zhì),蔗糖較葡萄糖能更好地維持培養(yǎng)基的低滲環(huán)境。配制相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的培養(yǎng)基,蔗糖形成的滲透壓要明顯低于葡萄糖。若采用葡萄糖作為碳源,易使植物細(xì)胞脫水而生長(zhǎng)不良。同時(shí),植物細(xì)胞吸收蔗糖的速率要明顯慢于吸收葡萄糖的速率,所以蔗糖形成的滲透壓可較長(zhǎng)時(shí)間地保持相對(duì)穩(wěn)定。⑤植物細(xì)胞中含有蔗糖轉(zhuǎn)化酶,可以吸收和利用蔗糖,蔗糖又比葡萄糖經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

4 尿糖試紙的原理及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題

尿糖試紙是檢查尿糖情況的專用試紙。根據(jù)葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化作用下形成葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫在過(guò)氧化氫酶的催化作用下形成水和原子氧，以及原子氧可以將某種無(wú)色的化合物氧化成有色的化合物的原理，將上述兩種酶和某種無(wú)色化合物固定在紙條上，制成測(cè)試尿糖含量的酶試紙。這種酶試紙與尿液相遇時(shí)，很快會(huì)因?yàn)槟蛞褐衅咸烟堑暮坑缮俚蕉喽来纬尸F(xiàn)淺藍(lán)、淺綠、棕或深棕色。在使用尿糖試紙時(shí)要注意以下幾個(gè)方面：①容器要清潔，待測(cè)者尿液要新鮮,要做到隨排隨測(cè)；②試紙取出后立即將瓶塞蓋緊,防曬,防潮,放于陰涼干燥處；③尿糖試紙使用后不能將反應(yīng)物和酶分開(kāi)，故不能重復(fù)使用；④使用時(shí)要注意試紙的生產(chǎn)日期及有效期,避免過(guò)期試紙影響結(jié)果；⑤將尿糖試紙帶色部分浸入尿液中約2 s,順容器邊緣取出試紙,除去多余的尿液；⑥取出試紙后應(yīng)當(dāng)在1 min內(nèi)與標(biāo)準(zhǔn)比色板對(duì)照觀察顏色,最好在光線充足處觀察。

5 葡萄糖被人體紅細(xì)胞吸收和利用的問(wèn)題

在人體紅細(xì)胞發(fā)育早期(即早幼紅細(xì)胞階段)，體積小，細(xì)胞質(zhì)呈強(qiáng)嗜堿性，游離核糖體豐富，開(kāi)始合成血紅蛋白，核內(nèi)染色體濃縮成塊，核仁消失。以后的發(fā)育中，血紅蛋白合成量增加，細(xì)胞中缺乏細(xì)胞器。最后，核被排出，成了終末分化無(wú)核紅細(xì)胞。細(xì)胞內(nèi)主要是血紅蛋白，有助于結(jié)合更多的CO2和O2。所以紅細(xì)胞這種高度特化結(jié)構(gòu)是與其功能緊密相關(guān)的。

人體紅細(xì)胞攝取葡萄糖的方式是協(xié)助擴(kuò)散，也就是在載體蛋白的協(xié)助下，葡萄糖沿著濃度梯度減小的方向進(jìn)行被動(dòng)運(yùn)輸(這與小腸上皮細(xì)胞吸收葡糖糖的方式相異，小腸上皮細(xì)胞以主動(dòng)運(yùn)輸?shù)姆绞轿掌咸烟?。葡萄糖是紅細(xì)胞的主要能源物質(zhì)。葡萄糖被吸收到紅細(xì)胞內(nèi)變成6-磷酸葡萄糖，其中約90%～95%經(jīng)糖酵解被利用，約5%～10%通過(guò)磷酸戊糖途徑。成熟紅細(xì)胞沒(méi)有線粒體，雖然其攜帶氧氣,但自身并不消耗氧氣，糖酵解是其獲能的主要方式，1 mol葡萄糖經(jīng)糖酵解產(chǎn)生2 mol ATP，產(chǎn)生的ATP主要用于維持紅細(xì)胞“鈉泵”的功能，以保證紅細(xì)胞的離子平衡。