2-6 生物體中的有機物質： 醣類、蛋白質、脂肪、核酸 醣類 蛋白質 脂肪 核酸

醣類 定義： – 由碳、氫、氧三種元素組成的化合物，又稱為 「碳水化合物」，通式： C m (H 2 O) n 功用： – 維持人體活動所需能量的重要來源之一

醣類的分類 單醣 多醣雙醣 醣類

單醣 定義： – 最簡單的醣類，無法再水解出其他更小的醣 類 常見單醣：分子式皆為 C 6 H 12 O 6 1. 葡萄糖 2. 果糖 3. 半乳糖 互為同分異構物

醣類的相對甜度 單醣均易溶於水，但相 同質量不同種類的糖， 具有不同程度的甜味 各種糖甜度比較（以蔗 糖甜度為 100 ）： 果糖＞蔗糖＞葡萄糖＞ 麥芽糖＞半乳糖＞乳糖

葡萄糖 來源： – 綠色植物行光合作用 用途： – 新陳代謝時所需的主要養分 血糖： – 血液含有約 0.1% 的葡萄糖，稱為血糖 – 空腹血糖的濃度： 70 ∼ 110 mg/100 mL – 血糖太高：糖尿病；血糖太低：昏迷、休克

果糖 來源： – 天然：蜂蜜或水果 – 工業：以酵素轉化玉米糖漿來製造 用途： – 調味：甜度最高的單醣，做為甜味劑 – 單醣甜度：果糖＞葡萄糖＞半乳糖

半乳糖 來源： – 乳汁及乳製品：乳糖水解 – 海草中的洋菜：含有豐富的半乳糖 用途： – 嬰兒時期腦部發育的重要營養成分

雙醣 定義： – 由兩個單醣分子脫去一分子水縮合而得，分子 式均為 C 12 H 22 O 11  2C 6 H 12 O 6  C 12 H 22 O 11 + H 2 O 雙醣水解：  C 12 H 22 O 11 + H 2 O  2C 6 H 12 O 6 種類： – 蔗糖 (sucrose) – 麥芽糖 (maltose) – 乳糖 (lactose) 互為可逆反應

蔗糖 來源： – 甘蔗或甜菜加工 – 製糖：將甘蔗榨汁並使水分部分蒸發，待蔗糖 晶體析出後，留下濃稠深棕色液體 ( 糖蜜 ) 市售種類： – 紅糖：含有糖蜜的晶體 – 白糖：紅糖去除糖蜜，精製成白糖 – 冰糖：晶體顆粒較大，與白糖性質一樣 用途：天然甜味劑 蔗糖水解： C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 葡萄糖 果糖

麥芽糖 來源：俗稱「飴糖」 – 澱粉在澱粉酶或酸的作用下水解的產物  澱粉  糊精  麥芽糖  葡萄糖 用途： – 幼兒的食品及調味料 麥芽糖水解： C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 葡萄糖

乳糖 來源： – 乳汁 ： 牛奶約含 5% 乳糖，母奶約含 7% 乳糖 牛奶酸敗： – 乳糖久置於空氣中，易受乳酸菌作用而變成乳 酸，使得牛奶酸敗 乳糖水解： C 12 H 22 O 11 + H 2 O  C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 葡萄糖 半乳糖

寡醣 定義： – 泛指 3 ∼ 10 個單醣分子所構成的醣 來源： – 天然：豆類、洋蔥、大蒜、蕃茄 … 等 – 合成：澱粉、雙醣為原料，利用酵素技術製成 用途： – 整腸、協助排便、降低血脂肪

阿斯巴丹 (aspartame) 分子式為 C 14 H 18 N 2 O 5 ，結構類似二肽，甜度約為 蔗糖的 180 倍，每克阿斯巴丹提供 4 千卡的熱量， 因甜度高用量少，故可作為無糖口香糖、低卡可 樂等的添加劑。但對熱穩定性不佳，高溫下會失 去甜味。 常見甜味劑 (1)

木糖醇 (xylitol) 分子式為 C 5 H 12 O 5 ，是一種存在於許多蔬果中的 五碳醣醇，甜度與蔗糖相當，但熱量只有蔗糖的 60% ，因不會在口中分解，可降低齲齒的發生率。 常添加於無糖口香糖。 常見甜味劑 (2)

多醣 定義 : – 多個單醣分子脫水而成的巨大分子 通式 : (C 6 H 10 O 5 ) n 常見種類 : 澱粉 纖維素 肝醣

澱粉 來源 : – 植物行光合作用所產生的葡萄糖聚合而成的產 物，貯存於種子、根及塊莖 用途 : – 人類飲食中，醣類的主要來源 – 檢驗碘 (I 2 ) : 碘遇澱粉溶液呈深藍色錯合物

澱粉製備酒精 1. 澱粉經稀酸或酵素作用，依序水解出糊 精、麥芽糖及葡萄糖 2. 葡萄糖再經由酵母菌作用發酵生成酒精

纖維素 (1) 來源 : – 細胞壁 : 植物體約有 50% 的碳以纖維素存在 – 自然界中分布最廣、含量最多的有機化合物 特性 : – 纖維素與澱粉皆不易溶於水與乙醇、乙醚等有 機溶劑 – 纖維素在熱稀硫酸中水解為葡萄糖

纖維素 (2) 用途 : – 衣服原料 : 棉花幾乎是純的纖維素 – 幫助排泄 : 促進腸道蠕動，但人體因缺乏纖維 素酶而無法消化纖維素 – 反芻動物之食物 : 牛、羊消化道中的微生物可 分泌纖維素酶，故能將纖維素分解成葡萄糖

肝醣 來源 : – 又稱為動物澱粉，存在於動物的肝臟及肌肉組織 用途 : – 肝臟中的肝醣 : 幫助維持血糖的濃度 – 肌肉中的肝醣 : 水解成葡萄糖，提供能量給肌肉 細胞

蛋白質的用途 1. 組成或修補身體組織 : 肌肉、皮膚、毛髮 2. 酵素 : 催化各種新陳代謝反應 3. 血紅素 : 輸送氧氣 4. 抗體 : 抵抗病毒 5. 提供能量 : 當缺乏能量營養不足時，蛋白質亦可 氧化產生能量以供細胞利用

蛋白質的成分 成分元素 : 碳 (C) 、氫 (H) 、氧 (O) 、氮 (N) 、硫 (S) 基本單元 ( 單體 ) : α －胺基酸 蛋白質是以 α －胺基酸為基本單元所組成的巨 大分子，其分子量可大至數百萬 α －胺基酸的基本結構 :

蛋白質的吸收 蛋白質經由蛋白酶分解成胺基酸後，才能 被吸收利用 – 非必需胺基酸 : 人體內可自行合成的胺基酸 – 必需胺基酸 : 無法自行合成，必須從食物中攝 取的胺基酸 – 動物性蛋白質較植物性蛋白質含有更完整的必 需胺基酸

α －胺基酸的種類 (1) 組成蛋白質的主要 α －胺基酸有二十種，彼此的差 異在於側鏈 (R － ) 的組成不同 紅色字代表十種必需胺基酸

α －胺基酸的種類 (2) 紅色字代表十種必需胺基酸

蛋白質變性 定義 : – 蛋白質因環境改變或與其他物質交互作用，使 蛋白質失去活性與功能，稱為變性 變性的條件 : – 熱 – 酸、鹼 – 重金屬鹽 ( 如銅鹽、汞鹽 ) – 酒精 蛋白質凝固或沉澱

蛋白質變性的實例 高溫滅菌： – 加熱使細菌內的蛋白質變性，而使細菌死亡 檢驗蛋白質：黃蛋白反應 – 蛋白質與濃硝酸作用時呈黃色，可用於檢驗蛋 白質的存在 蛋白質燃燒或腐敗： – 產生臭味的氮化物或硫化物

酒精可以使蛋白質變性凝固，而達到殺菌的目的。 但高濃度 (90 ～ 95%) 的酒精，會使細菌表面的蛋 白質急速凝固，形成硬膜，阻止酒精滲入細菌體 內，故細菌不會因此死亡。一般 75 ％的酒精最適 合用於消毒殺菌，此濃度的酒精不會使細菌的細 胞膜凝固，且酒精可滲入細菌體內，使其蛋白質 凝固而完全喪失代謝功能，達到殺菌的功效。 酒精如何殺菌

油脂的分類 油的定義 : oil – 常溫下呈液態的油 脂，例 : 植物油 脂肪的定義 : fat – 常溫下呈固態的油 脂，例 : 動物油

物質熱量的比較 脂肪的熱量 : 約 9 ( 仟卡 / 克 ) 蛋白質的熱量 : 約 4 ( 仟卡 / 克 ) 醣類的熱量 : 約 4 ( 仟卡 / 克 )

油脂的成分 成分 : 三酸甘油酯 : 1 個甘油和 3 個脂肪酸脫水形成 R 1 、 R 2 、 R 3 為相同或不同的飽和烴基或不飽和烴基

脂肪酸的定義 定義 : – 構成脂肪的羧酸稱為脂肪酸 – 含有一個羧基的直鏈羧酸 天然脂肪酸 : – 具有偶數個碳原子，碳數約在 10~20 碳數約在 10~20 羧基

脂肪酸的分類 飽和脂肪酸 : – 碳原子間全部以單鍵結合者，稱為飽和脂肪酸 不飽和脂肪酸 : – 碳原子間具有雙鍵者，稱為不飽和脂肪酸 飽和脂肪酸 不飽和脂肪酸

不飽和脂肪酸的分類 (1) 依雙鍵數目分類 : 單元不飽和脂肪酸 : 只含 1 個雙鍵 多元不飽和脂肪酸 : 含 2 個雙鍵以上 單元不飽和脂肪酸 多元不飽和脂肪酸

不飽和脂肪酸的分類 (2) 依雙鍵的幾何型態 : 順式不飽和脂肪酸 反式不飽和脂肪酸

動物油脂與植物油脂 動物油脂 – 較高比例的飽和脂肪酸甘油酯 – 較高熔點，室溫下多呈固態，如 : 豬油、牛脂 – 例外 : 魚油的不飽和油脂含量高，常溫為液態 植物油脂 – 較高比例的不飽和脂肪酸甘油酯 – 較低熔點，室溫下多呈液態，如 : 葵花油 – 例外 : 椰子油與棕櫚油的飽和油脂含量高，常 溫為固態

油脂的碘值 定義 : – 不飽和脂肪酸的甘油酯能與碘起化學反應，故 測定每 100 克油脂所吸收的碘的克數，稱為該油 脂的碘值 目的 : 鑑別油脂的不飽和度 – 碘值愈高，表示不飽和脂肪酸的含量愈高

常見油脂的碘值

植物油的氫化 植物油的氫化 – 植物油含有多量不飽和脂肪酸  容易氧化酸敗 – 改善 : 人工加氫處理，增加油脂飽和度 增添食品酥脆口感、耐久放 常見氫化脂肪 : – 人造奶油、酥油  煎炸、烘焙食品 動畫：油脂的酸敗

膽固醇的分子式為 C 27 H 46 O ，是一種不含脂肪酸的 油脂，它可用來穩固細胞膜的構造，並可提供製 造性荷爾蒙、腎臟荷爾蒙、膽汁酸及維生素 D 的 原料。但血液中有過高的膽固醇，它會積聚在血 管壁上，進而阻塞血管，引起心血管疾病。 膽固醇

核酸 定義 : – 以核苷酸為單體，聚合而成的高分子化合物 成分元素 : 碳、氫、氧、氮和磷 功能 : – 遺傳訊息的貯存、傳遞與表現 分類 : 去氧核糖核酸 (DNA) 核糖核酸 (RNA)

核苷酸的組成 1. 含氮鹼基 2. 五碳醣 3. 磷酸基 含氮鹼基和五碳醣組成的結構叫做核苷 再加上磷酸基，則成為核苷酸。

核苷酸的種類 核糖核酸 (RNA) 的組成物 去氧核糖核酸 (DNA) 的組成物 動畫：從染色體到 DNA

DNA 與 RNA 的差異 DNA 與 RNA 的差異 : 1. 五碳醣的不同 : DNA 的五碳醣 : 去氧核糖 RNA 的五碳醣 : 核糖 2. 含氮鹼基不同 DNA 的鹼基 : 腺嘌呤 (A) 、鳥嘌呤 (G) 、胞嘧 啶 (C) 與胸腺嘧啶 (T) RNA 的鹼基 : 腺嘌呤 (A) 、鳥嘌呤 (G) 、胞嘧 啶 (C) 與尿嘧啶 (U)

鹼基的結構式 DNA 鹼基 RNA 鹼基

DNA 雙股螺旋結構

老師講解‧ g 的蔗糖水解後可得若干 g 的葡萄糖？ 若干 g 的果糖？ 解： 36g 葡萄糖、 36g 果糖

老師講解‧ 4 最簡單的 α- 胺基酸為甘胺酸，其分子量為若干？ (A)70 (B)75 (C)84 (D)86 (E)90 解： (B) 甘胺酸的結構為 ， 分子式 C 2 H 5 O 2 N ， 分子量為 75

老師講解‧ 5 一個含有 159 個肽鍵的蛋白質分子，水解後可得若 干個胺基酸分子？ (A)158 (B)159 (C)160 (D)161 (E)162 解： (C) 蛋白質的兩個胺基酸單元間，存在一個肽鍵； N 個 胺基酸單元間，存在 (N － 1) 個肽鍵。含 159 個肽鍵 的蛋白質分子，水解後可得 160 個胺基酸分子

學生練習‧ 7 脂肪的碘價愈高，代表的意義為何？ (A) 分子量愈大 (B) 營養價值愈高 (C) 所含碳 - 碳雙鍵數愈多 (D) 愈容易著火 (E) 揮發性愈大 解： (C) 碘價是用來表示脂肪的飽和度，碘價愈高，脂 肪所含碳 - 碳雙鍵數愈多。

動畫：有機達人闖通關 實驗動畫：有機物質的一般物性

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第二章