糖识别的生物学原理有哪些,糖为什么是甜的?
一说起糖,你一定会很快想到食用糖。
化学上的糖可不只是我们平常所吃的食糖,而是一大类有机化合物,包括淀粉、纤维素、蔗糖、麦芽糖、葡萄糖、果糖等等,他们都是甜味剂,其中最甜的是果糖,蔗糖次之。
衡量甜味剂的甜度,通常是以蔗糖为标准的。
科学家规定蔗糖的甜度为 100,这样葡萄糖的甜度为64,果糖的甜度为173。
糖为什么是甜的?长期以来,人们就试图弄清楚这个问题,可是时至今日,此谜仍然没有揭开。
早在20世界60年代,就有人提出了糖之所以甜,是因为糖类分子中都含有多羟基,多羟基中两个氢原子之间有一定的距离,这个距离恰好能与舌头上的味觉感受器形成化学吻合物。
这种化学吻合物可以刺激味觉感受器,使其产生脉冲,进而由神经将脉冲传入大脑,使人感到甜味。
这一理论产生后就遇到许多挑战,有许多事实难以用此理论加以解释。
比如糖精,它的甜度是蔗糖的 500倍,过去曾用作糖的代用品。
但它不是糖类,它是邻磺酰苯甲酰亚胺,分子结构中根本没有多羟基。
世界卫生组织通过调查分析指出,长期食用糖可使人的寿命缩短大约20年。
这一结论无疑给嗜糖的人们敲响了警钟,并促使科学家们积极研究寻找对人体无害的新的糖类代用品。
蛋白质是人类最重要的营养物质之一,用它做甜味剂可以一举两得,既可以满足甜味,又可以增加营养。
可是常见的含蛋白质丰富的物质都没有甜味,因此科学家们都在寻找甜蛋白质。
不久前,生物学家终于在非洲丛林中发现了两种甜蛋白质,这两种甜蛋白质的甜度比蔗糖甜3000倍以上。
我国在广西和云南也找到一种含甜蛋白质的植物,那就是马槟榔,它的果仁里含有高甜度的蛋白质。
这些甜蛋白质为什么具有甜味?甜度为什么这么大?这些问题目前还没有答案,但它们的出现使甜味剂的供应有了新的途径,而且为科学家研究味觉生理提供了新的材料。
人们常把甜、酸、苦、咸、辣称为五味,其实人的味觉只分出甜、酸、苦、咸四种基本类型,其他味道都是由这四种味觉互相配合而产生的。
1985年,国外科学家指出,“鲜味”是一种独立的味道,与甜、酸、咸、苦同属基本味。
各种味道是通过舌头上的味觉感受器来分辨的。
味觉感受器即味蕾,主要分布在舌体乳头上。
不同的乳头,所含味蕾数目也不一致,以舌尖、舌侧及舌体后部占大多数,而舌体中部感受器较少,味觉也迟钝。
不同部位味蕾的味受体是不同的,对不同的刺激物有不同的敏感区。
舌尖两侧对咸敏感,舌体两侧对酸敏感,舌根对苦的感受性最强。
不同的味觉对人的生命活动起着信号的作用:甜味是需要补充热量的信号;酸味是新陈代谢加速和食物变质的信号;咸味是帮助保持体液平衡的信号;苦味是保护人体不受有害物质危害的信号;而鲜味则是蛋白质来源的信号. 味蕾对各种味的敏感程度也不同。
人分辨苦味的本领最高,其次为酸味,再次为咸味,而甜味则是最差的. 味蕾中有许多受体,这些受体对不同的味具有特异性,比如苦味受体只接受苦味配体。
当受体与相应的配体结合后,便产生了兴奋性冲动,此冲动通过神经传入中枢神经,于是人便会感受到不同性质的味道。
人们日常生活中经常食用的糖,主要是白糖、红糖、麦芽糖等。
它们都是碳、氢、氧三种元素构成的。
这几种糖的甜味,是由分子结构中的多羟基产生的。
糖的甜味浓淡是分子中碳、氢、氧原子排列方式不同引起的。
从分子结构上来看,果糖最甜。
蜂蜜中含较多的果糖,因此,蜂蜜比一般糖都甜。
植物中还有比蔗糖更甜的物质。
原产巴西、阿根廷、巴拉圭的甜叶菊,含70%左右的糖甙,比蔗糖甜200~300倍,是理想的甜剂,具有降低血压、促进新陈代谢、强壮身体的功能,被称为健康长寿之药。
我国已引进试种成功。
此外,罗汉果果实内含甜味物质,甜度比蔗糖甜300倍;中草药紫苏中可提炼出“紫苏亭”,它的甜味相当于蔗糖的2000倍;市场上出现的甜味调料“勃马丁”,是从西非产的一种植物果实中提取的,它的甜度比蔗糖高3000倍;在热带森林里发现的“西非竹竽”草木植物,果实甜度比蔗糖甜30000倍,比勃马丁还高10倍;加纳热带森林里有一种叫“卡坦菲”的植物,人们用它提取出“卡坦菲精”,其甜度为蔗糖的60万倍。
但却能发生银镜反应为什么?
其实,这个问题,是很多现在的高中生应该思考和讨论的问题.
因为在高中的课本中,化学书说果糖是非还原糖,而生物书说果糖是还原糖,且化学书还让同学们去自主探讨。
所以,这个问题其实想问的是为什么D-果糖分子是非还原糖,为啥还能发生银镜反应?
银镜反应先说银镜反应。
银镜反应用来检验醛基和还原性糖的特有反应。具体来讲,就是银(Ag)化合物的溶液被还原为金属银的 化学反应,由于生成的金属银附着在容器内壁上,光亮如镜,故称为银镜反应。
常见的银镜反应是银氨络合物〈氨银配合物〉(又称托伦试剂)被醛类化合物还原为银,而醛被氧化为相应的 羧酸根离子的反应,不过除此之外,某些银化合物(如硝酸银)亦可被还原剂(如肼)还原,产生银镜。 银镜反应通常是高中化学实验之一。
所以说,只要是含有醛基的化合物,应该都能与托伦试剂产生反应,也就是说的银镜反应。
除了醛类外,能发生银镜反应的还有甲酸,甲酸盐、甲酸某酯、葡萄糖、麦芽糖、葡萄糖酯、果糖(羰基)都能发生银镜反应。
那,题主的问题就来了——为啥D-果糖分子,没有醛基,却能发生银镜反应呢?
D-果糖分子能发生银镜反应的原因这就要说到果糖分子和葡萄糖一样,互为同分异构体。
那什么是同分异构体呢?
化学上,同分异构体是一种有相同分子式而有不同的原子排列的化合物。简单地说,化合物具有相同分子式,但具有不同结构的现象,叫做同分异构现象;具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
同分异构体可分为顺式异构体和反式异构体,一般情况下,反式异构体比顺式异构体稳定。
果糖和葡萄糖就互为同分异构体,均为单糖。
葡萄糖是一种含有六个碳原子的多羟基醛,一般称为醛糖。因为醛能和托伦试剂起反应,称之为还原糖。
而果糖却是一种含有六个碳原子的多羟基酮,一般称为酮糖。
按说,有酮基没有醛基的果糖分子是不能与托伦试剂发生银镜反应的,然而,在碱性溶液中发生了以下两种变化——
1.果糖分子可经过烯醇化反映变成醛糖。
2.果糖在碱性溶液中,可发生裂解,生成有醛基的化合物。
因为上述的原因,所以,一般情况下果糖溶液中总是含有醛糖或含有醛基的有机物,所以可以和碱性的托伦试剂发生银镜反应。
这就是高中的生物课本上,为什么把果糖和葡萄糖一样,都被当做还原糖的原因。
只是,果糖溶液与托伦试剂发生银镜反应的条件相比于葡萄糖更为严格和高一些而已。
看到这里,明白为什么D-果糖分子没有醛基,也能和托伦试剂发生银镜反应的原因了吗?
简单说,果糖分子在托伦试剂这个碱性溶液中,可变成醛糖或裂解成含有醛基的化合物,所以就能发生银镜反应。
生物糖是什么?
生物糖是一种生物分子,通常指在生物体内起重要作用的糖类化合物,如葡萄糖、果糖等。它们在生物体内用作能源来源、结构组分和信号传递。生物糖的存在和功能对维持生命活动至关重要。
植物细胞可以合成什么糖类?
1.发生在内质网中的糖基化作用!解析:内质网是一个对蛋白质进行粗加工的细胞器,它会在刚从核糖体上合成的蛋白质上加上一些有识别作用的糖基,便于它能顺利地进入高尔基体进行进一步的加工,如果不能正常糖基化的蛋白质将很快被分解.
2.高尔基体解析:植物体中的高尔基体可分泌纤维素(纤维素是多糖),细胞壁主要成分为糖类 (纤维素)
3.叶绿体解析:主要由叶绿体的光合作用合成,例如:葡萄糖、淀粉等
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