如同任何機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)都需要外界提供能量一樣，細(xì)胞的生命活動也需要能量來維持。很多種有機(jī)物都可以為細(xì)胞的生活提供能量，其中糖類是主要的能源物質(zhì)。

細(xì)胞中的糖類

說到糖，我們并不陌生，可以說出一連串糖的名字：綿白糖、砂糖、冰糖、葡萄糖等。其實(shí)，除了這些我們熟知的糖類，淀粉、纖維素等也屬于糖類。這些糖類的分子有什么相同和不同之處呢？淀粉、纖維素并不甜，為什么也屬于糖類呢？

糖類（carbohydrate）分子一般是由C、H、O三種元素構(gòu)成的。因?yàn)槎鄶?shù)糖類分子中氫原子和氧原子之比是2:1,類似水分子，因而糖類又被稱為“碳水化合物”，簡寫為（CH2O）。

糖類大致可以分為單糖、二糖和多糖等幾類。

單糖人在患急性腸炎時，往往采取靜脈輸液治療，輸液的成分中就含有葡萄糖（CaHp2O6）。葡萄糖是細(xì)胞生命活動所需要的主要能源物質(zhì)，常被形容為“生命的燃料”。

葡萄糖不能水解，可直接被細(xì)胞吸收。像這樣不能水解的糖類就是單糖。常見的單糖還有果糖、半乳糖、核糖和脫氧核糖等。

二糖二糖（Ca2H220n1）由兩分子單糖脫水縮合而成，一般要水解成單糖才能被細(xì)胞吸收。生活中最常見的二糖是蔗糖，紅糖、白糖、冰糖等都是蔗糖。蔗糖在糖料作物甘蔗和甜菜里含量豐富，大多數(shù)水果和蔬菜中也含有蔗糖。常見的二糖還有在發(fā)芽的小麥等谷粒中含量豐富的麥芽糖，以及在人和動物乳汁中含量豐富的乳糖。

多糖 生物體內(nèi)的糖類絕大多數(shù)以多糖[(CgH1o03)。]的形式存在。淀粉是最常見的多糖（圖2-2）。綠色植物通過光合作用產(chǎn)生淀粉，作為植物體內(nèi)的儲能物質(zhì)存在于植物細(xì)胞中。糧食作物玉米、小麥、水稻的種子中含有豐富的淀粉，淀粉還大量存在于馬鈴薯、山藥、甘薯等植物變態(tài)的莖或根以及一些植物的果實(shí)中。人體攝入的淀粉，必須經(jīng)過消化分解成葡萄糖，才能被細(xì)胞吸收利用。

食物中的淀粉水解后變成葡萄糖，這些葡萄糖成為人和動物體合成動物多糖——糖原的原料（圖2-3）。糖原主要分布在人和動物的肝臟和肌肉中，是人和動物細(xì)胞的儲能物質(zhì)。當(dāng)細(xì)胞生命活動消耗了能量，人和動物血液中葡萄糖含量低于正常時，肝臟中的糖原便分解產(chǎn)生葡萄糖及時補(bǔ)充。

你注意過棉、棕櫚和麻類植物嗎？它們都有長長的纖維細(xì)絲，還有那些分布在其他植物莖稈和枝葉中的纖維，以及所有植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，構(gòu)成它們的主要成分都是纖維素。纖維素也是多糖，不溶于水，在人和動物體內(nèi)很難被消化，即使草食類動物有發(fā)達(dá)的消化器官，也需借助某些微生物的作用才能分解這類多糖。與淀粉和糖原一樣，纖維素也是由許多葡萄糖連接而成的。如圖2-3所示，構(gòu)成它們的基本單位都是葡萄糖分子。

幾丁質(zhì)也是一種多糖，又稱為殼多糖，廣泛存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中（圖2-4）。幾丁質(zhì)及其衍生物在醫(yī)藥、化工等方面有廣泛的用途。例如，幾丁質(zhì)能與溶液中的重金屬離子有效結(jié)合，因此可用于廢水處理；可以用于制作食品的包裝紙和食品添加劑；可以用于制作人造皮膚；等等。

/△與社會的聯(lián)系《中國居民膳食指南（2016）》提出的“控糖”建議是：控制添加糖的攝入量，每天攝入不超過50g，最好控制在25g以下（添加糖是指在食物的烹調(diào)、加工過程中添加進(jìn)去的單糖、二糖等各種糖類甜味劑，不包括食物中天然存在的糖）。統(tǒng)計表明，市場上的一些飲料（如碳酸飲料、乳酸菌飲料等），每100mL可能含糖就達(dá)到10g；很多冷飲的含糖量在20%以上。也就是說，如果喝一瓶（500mL）這樣的飲料，當(dāng)天所攝入的糖量就超標(biāo)了。而肥胖、高血壓、齲齒、某些糖尿病等都直接或間接與長期糖攝入超標(biāo)有關(guān)。

細(xì)胞中的脂質(zhì)

你注意過肉類食品中的肥肉嗎？肥肉的主要成分是脂肪；食用植物油是從油料作物中提取的，其主要成分也是脂肪。脂肪是脂質(zhì)（lipid）的一種。脂質(zhì)存在于所有細(xì)胞中，是組成細(xì)胞和生物體的重要有機(jī)化合物。與糖類相似，組成脂質(zhì)的化學(xué)元素主要是C、H、0，有些脂質(zhì)還含有P和N。與糖類不同的是，脂質(zhì)分子中氧的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于糖類，而氫的含量更高。常見的脂質(zhì)有脂肪、磷脂和固醇等，它們的分子結(jié)構(gòu)差異很大，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有機(jī)溶劑，如丙酮、氯仿、乙醚等。

脂肪 脂肪是最常見的脂質(zhì)。脂肪是由三分子脂肪酸與一分子甘油發(fā)生反應(yīng)而形成的酯，即三酰甘油（又稱甘油三酯，圖2-6)。其中甘油的分子比較簡單，而脂肪酸的種類和分子長短卻不相同。脂肪酸可以是飽和的，也可以是不飽和的。植物脂肪大多含有不飽和脂肪酸，在室溫時呈液態(tài)，如日常炒菜用的食用油（花生油、豆油和菜籽油等）；大多數(shù)動物脂肪含有飽和脂肪酸，室溫時呈固態(tài)。

脂肪酸的“骨架”是一條由碳原子組成的長鏈。碳原子通過共價鍵與其他原子結(jié)合。如果長鏈上的每個碳原子與相鄰的碳原子以單鍵連接，那么該碳原子就可以連接2個氫原子，這個碳原子就是飽和的，這樣形成的脂肪酸稱為飽和脂肪酸。飽和脂肪酸的熔點(diǎn)較高，容易凝固。如果長鏈中存在雙鍵，那么碳原子連接的氫原子數(shù)目就不能達(dá)到飽和，這樣形成的脂肪酸就是不飽和脂肪酸。不飽和脂肪酸的熔點(diǎn)較低，不容易凝固。

1g糖原氧化分解釋放出約17kJ的能量，而1g脂肪可以放出約39kJ的能量。脂肪是細(xì)胞內(nèi)良好的儲能物質(zhì)，當(dāng)生命活動需要時可以分解利用。

脂肪不僅是儲能物質(zhì)，還是一種很好的絕熱體。生活在海洋中的大型哺乳動物，如鯨、海豹（圖2-7）等，皮下有厚厚的脂肪層，起到保溫的作用。生活在南極寒冷環(huán)境中的企鵝，體內(nèi)脂肪可厚達(dá)4cm。分布在內(nèi)臟器官周圍的脂肪還具有緩沖和減壓的作用，可以保護(hù)內(nèi)臟器官。

磷脂 磷脂與脂肪的不同之處在于甘油的一個羥基—0H）不是與脂肪酸結(jié)合成酯，而是與磷酸及其他衍生物結(jié)合。因此，磷脂除了含有C、H、0外，還含有P甚至N。

磷脂是構(gòu)成細(xì)胞膜的重要成分，也是構(gòu)成多種細(xì)胞器膜的重要成分。在人和動物的腦、卵細(xì)胞、肝臟以及大豆的種子中，磷脂含量豐富。

固醇固醇類物質(zhì)包括膽固醇、性激素和維生素D等。膽固醇是構(gòu)成動物細(xì)胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運(yùn)輸；性激素能促進(jìn)人和動物生殖器官的發(fā)育以及生殖細(xì)胞的形成；維生素D能有效地促進(jìn)人和動物腸道對鈣和磷的吸收。

細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)是可以相互轉(zhuǎn)化的。血液中的葡萄糖除供細(xì)胞利用外，多余的部分可以合成糖原儲存起來；如果葡萄糖還有富余，就可以轉(zhuǎn)變成脂肪和某些氨基酸。給家畜、家禽提供富含糖類的飼料，使它們肥育，就是因?yàn)樘穷愒谒鼈凅w內(nèi)轉(zhuǎn)變成了脂肪。而食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下結(jié)締組織等處以脂肪組織的形式儲存起來。但是糖類和脂肪之間的轉(zhuǎn)化程度是有明顯差異的。例如，糖類在供應(yīng)充足的情況下，可以大量轉(zhuǎn)化為脂肪；而脂肪一般只在糖類代謝發(fā)生障礙，引起供能不足時，才會分解供能，而且不能大量轉(zhuǎn)化為糖類。