葡萄糖

葡萄糖

葡萄糖Glucose),也被稱為血糖、玉米葡糖、還被簡稱為葡糖,葡萄糖是自然界中分布最為廣泛且重要的一種單糖,也是一種多羥基醛。水溶液鏇光向右,故亦稱“右鏇糖”。葡萄糖在生物學領域具有重要地位,是活細胞的能量來源和新陳代謝中間產物。植物可通過光合作用產生葡萄糖。在糖果製造業和醫藥領域有著廣泛套用。

基本信息

簡介

葡萄糖
葡萄糖
葡萄糖(glucose)

最簡式:CH2O,

化學名:2,3,4,5,6-五羥基己醛

物理特性:白色晶體,易溶於水,味甜,熔點146℃,它的結構式如圖:

結構簡式:CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO,與果糖(CH2OH(CHOH)3COCH2OH)互為同分異構體

它是自然界分布最廣泛的單糖。葡萄糖含五個羥基,一個醛基,具有多元醇和醛的性質

葡萄糖(Glucose)無色結晶或白色結晶性或顆粒性粉末;無臭,味甜,有吸濕性。易溶於水,在鹼性條件下加熱易分解。應密閉保存。口服後迅速吸收,進入人體後被組織利用,也可轉化成糖原脂肪貯存。正常人體每分鐘利

用葡萄糖的能力為每公斤體重6毫克。是一種能直接吸收利用,補充熱能的碳水化合物,是人體所需能量的主要來源,在體內被氧化成二氧化碳和水,並同時供給熱量,或以糖原形式貯存。能促進肝臟的解毒功能,對肝臟有保護作用。是生物體內最為常見的能源物資。

性質

異構體異構體

化學式 C6H12O6
摩爾質量 180.16 g mol−1
密度 1.54
熔點 α-D-glucose: 146°C
β-D-glucose: 150°C

葡萄糖又稱右鏇糖。一種單糖,含醛基的已糖。固體狀態為白色結晶,溶於水稍有甜味,有鏇光性,其水溶液鏇光向右。廣泛存在於生物體內,為某些雙糖(如蔗糖麥芽糖等)

和多糖(如澱粉、纖維素等)的組成成分。游離的葡萄糖存在於某些植物的果實(如葡萄)和動物血液中,是生物體中的主要能源物質。人體血液中的葡萄(血糖)含量相對恆定,正常人空腹和安靜時血糖濃度為80~120毫克%。

物理性質

葡萄糖是己醛糖,白色晶體,易溶於水,味甜,熔點146℃。

化學性質

化學分子式化學分子式

它的結構簡式:CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO與果糖(CH2OH(CHOH)3COCH2OH)互為同分異構體。它是自然界分布最廣泛的單糖。葡萄糖含多個羥基,一個醛基,具有多元醇和醛的性質。其主要化學性質是:

(1)分子中有醛基,有還原性,能與銀氨溶液反應:CH2OH-(CHOH)4-CHO+2[Ag(NH3)2]++2OH-==CH2OH-(CHOH)4-COOH+2Ag↓+H2O+4N4H3↑,被氧化成葡萄糖酸;
(2)醛基還能被還原為己六醇
(3)分子中有多個羥基,能與酸發生酯化反應;
(4)葡萄糖在生物體內發生氧化反應,放出熱量。

異構體

D-葡萄糖的結構:
D-葡萄糖的結構
α-D-吡喃葡萄糖:
α-D-吡喃葡萄糖
β-D-吡喃葡萄糖:
β-D-吡喃葡萄糖

鏇轉異構體

gg rotamer
1
gt rotamer
2
tg rotamer
3

分解途徑

葡萄糖葡萄糖化學分析(點擊圖片放大)

天然的葡萄糖,無論是游離的或是結合的,均屬D構型,在水溶液中主要以吡喃式構形含氧環存在,為α和β兩種構型的衡態混合物。

在常溫條件下,可以α-D-葡萄糖的水合物(含1個水分子)形式從過飽和的水溶液中析出晶體,熔點為80℃;而在50~115℃之間析出的晶體則為無水α-D-葡萄糖,熔點146℃

。115℃以上析出的穩定形式則為β-D-葡萄糖,熔點為148~150℃。呋喃環形式的葡萄糖僅以結合狀態存在於少數天然化合物中。

D-葡萄糖具有一般醛糖的化學性質:在氧化劑作用下,生成葡萄糖酸,葡萄糖二酸或葡萄糖醛酸;在還原劑作用下,生成山梨醇;在弱鹼作用下,葡萄糖可與另兩種結構相近的六碳糖──果糖和甘露糖──三者之間通過烯醇式相互轉化。葡萄糖還可與肼結合,生成葡萄糖脎,後者在結晶形狀和熔點方面都與其他糖脎不同,可作為鑑定葡萄糖的手段。

大多數生物具有酶系統可分解D-葡萄糖以取得能量的能力。在活細胞中,例如哺乳動物的肌肉細胞或單細胞的酵母細胞中,葡萄糖先後經過不需氧的糖酵解途徑、需氧的三羧酸循環以及生物氧化過程生成二氧化碳和水,釋放出較

多的能量,以ATP(三磷酸腺苷)形式貯存起來,供生長、運動等生命活動之需。在無氧的情況下,葡萄糖僅僅被分解生成乳酸乙醇,釋放出的能量少得多,釀酒是無氧分解的過程。工業上,用酸或水解澱粉製得的葡萄糖可用做食品、制酒、製藥等工業生產的原料。

代謝功能

葡萄糖很容易被吸收進入血液中,因此醫院人員、運動愛好者以及平常人們常常使用它當作強而有力的快速能量補充。
葡萄糖加強記憶,刺激鈣質吸收和增加細胞間的溝通。但是太多會提高胰島素的濃度,導致肥胖和糖尿病;太少會造成低血糖症或者更糟,胰島素休克(糖尿病昏迷)。
葡萄糖對腦部功能很重要,葡萄糖的新陳代謝會受下列因素干擾:憂鬱、躁鬱、厭食和貪食。阿爾茲海默症病人紀錄到比其他腦部功能異常更低的葡萄糖濃度,因而造成中風或其他的血管疾病。研究員發現在飲食補充75克的葡萄糖會增加記憶測驗的成績。
葡萄糖被吸收到肝細胞中,會減少肝糖的分泌,導致肌肉和脂肪細胞增加葡萄糖的吸收力。過多的血液葡萄糖會在肝臟和脂肪組織中轉換成脂肪酸和甘油三酸脂。

藥理

葡萄糖是人體重要營養成分和主要的熱量來源之一,每1克葡萄糖可產生4kcal(16.7kJ)熱能。5%葡萄糖液雖系等滲液,但迅速被氧化成二氧化碳和水,因此主要用於補充水和糖分,而不是為了擴容。25%以上的高滲葡萄糖液靜

脈推注後可提高血液滲透壓,引起組織脫水並短暫利尿。另外,葡萄糖是維持和調節腹膜透析液和血液透析液滲透壓的主要物質。相當部分葡萄糖輸液用作靜脈藥物的稀釋劑和載體。

功能主治

1.補充熱能和體液,用於各種原因引起的進食不足或大量體液丟失(如嘔吐、腹瀉、重傷大失血等),全靜脈營養,飢餓性酮症。

2.低血糖症。

3.高鉀血症。與胰島素合用,可促進鉀轉移入細胞內。

4.高滲溶液用作組織脫水劑,可用於腦水腫、肺水腫及降低眼內壓,常與甘露醇等脫水藥聯合套用。

5.配製腹膜透析液。

使用禁忌

1.靜注高滲葡萄糖注射液時應注意藥液有無漏出血管外,以免引起靜脈炎,在同一部位連續注射5%-10%濃度的藥液時也可發生同一併發症。
2.治療腦水腫使用高滲溶液時不可突然停藥,而應緩緩減量直至停用,否則容易發生反跳現象並致使腦水腫再度發生。
3.不宜做皮下注射,以免引起皮下壞死。
4.顱內或脊髓膜內出血以及脫水病人譫妄時,均禁止使用高滲葡萄糖注射液,以免發生意外。
5.糖尿病患者切忌服用葡萄糖,嚴格限制蔗糖及麥芽糖(飴糖)的攝入,以免引起血糖升高。

用法用量

葡萄糖葡萄糖

1.補充熱能患者因某些原因進食減少或不能進食時,一般可予10%-25%葡萄糖注射液靜脈滴注以補充營養,並同時靜

滴適量生理鹽水,以補充體液的損失及鈉的不足。葡萄糖用量根據所需熱能計算。

2.腸道外營養療法葡萄糖是此療法最重要的能量供給物質。在非蛋白熱能中,葡萄糖與脂肪供給熱量之比為2:1。具體用量依臨床熱量需要決定。根據補液量的需要,葡萄糖可

配成25%-75%不同濃度,必要時加胰島素,每5-10g葡萄糖加胰島素1u。由於常套用高滲溶液,對靜脈刺激性較大,並需脂肪乳劑,故一般選用較深部位的大靜脈,如鎖骨下靜脈等。

3.低血糖症輕者口服。重者可先予50%葡萄糖注射液20-40ml靜脈注射,或視病情而定。

4.飢餓性酮症輕者口服。嚴重者則可套用5%-25%葡萄糖注射液滴注,每日100g葡萄糖可基本控制病情。

5.失水等滲性失水可給予5%葡萄糖注射液靜脈滴注。

6.高鉀血症套用10%-25%注射液,每2-4g葡萄糖加1u胰島素輸注,可降低血清鉀濃度。但此療法僅使細胞外鉀離子進入細胞內,體內總鉀含量不變。但若不採取排鉀措施,仍有再次出現高鉀血症的可能。

7.組織脫水高滲溶液(一般採用25%-50%溶液)靜注,因其高滲壓作用,將組織(特別是腦組織)內液體引到循環系統由腎排出。1次靜注40-60ml的50%溶液。注射時切勿注於血管之外,以免刺激組織。

口服

口服葡萄糖(ORALGLUCOSE)一般呈粉狀,所以又稱葡萄糖粉。天綠原生產的口服葡萄糖是以玉米澱粉為原料,採用雙酶法生產的一種功能性速效營養補充品。作為人體的基本元素和最基本的醫藥原料,該品的作用和用途十分廣泛,即可直接套用於人體,又可用於食品加工和醫藥化工。它能迅速增加人體能量、耐力、可用作血糖過低、感冒發燒、頭暈虛脫、四肢無力及心肌炎等症的補充液,對癌症也有一定治療作用。

套用領域

隨著廣大人民生活水平的提高,葡萄糖作為蔗糖的替代品套用於食品工業,為葡萄糖的套用開拓了更為廣闊的領域。葡萄糖酸系列產品是食品、醫藥等產業用途極為廣泛的一種產品,在人體新陳代謝中起著重要作用,因此美國藥典載有葡萄糖酸鈣針劑、片劑、葡萄糖酸鉀、葡萄糖酸鐵等並在美國大量生產。在食品加工業非常發達的日本,食品添加劑證書上明確記載葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-內酯、葡萄糖酸鋅、葡萄糖酸鈣、葡萄糖酸亞鐵、葡萄糖酸銅可作為食品添加劑,以葡萄糖為原料深加工,除可製造結晶的葡萄糖酸、葡萄糖酸-δ-內酯外,還可製造各種鹽,如鉀、鈉、鈣、鎂、鋅、鐵、銅等。這些都是人體必須的微量元素,人體缺少它們,就會發生疾病,如缺鐵就會引起貧血,因鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白的組織部分,參與氧化和輸送二氧化碳,過去硫酸亞鐵治療貧血,人體雖能吸收,但刺激胃腸,會引起一系列不良反應,故改用葡萄糖酸亞鐵後,胃腸無明顯反應,補鐵效果良好,鑒於這種情況,國家規定,用葡萄糖酸的鉀、鈉、鈣、鋅、銅、鐵、錳等作為人體營養強化劑及藥用補充劑,均有很好的治療效果。長期的、科學合理的服用,對一個民族身體素質的提高是不言而喻的,據日本一資料統計,二戰後日本青少年的平均身高增長了14.8cm,這與他們在食品、藥品製造中科學合理的使用葡萄糖酸微量元素是密不可分的。在中國,大家熟知的葡萄糖酸鈣的針劑、片劑和葡萄糖酸鋅口服液都具有重要的生理功能、治療功能,“巨能鈣”、“補鐵口服液”熱銷全國就是一個充分的驗證。

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