【主干知識梳理】一、細胞中的糖類1．元素組成糖類一般由___________三種元素組成。2．主要作用糖類是主要的_____物質(zhì)。
3．分類(1)單糖：①含義：不能水解的糖類。(2)二糖：分布在植物中的二糖主要是_____________；分布在動物中的二糖主要是_____。
二、細胞中的脂質(zhì)1．元素組成脂肪、固醇含_________，磷脂含________________。與糖類相比，脂質(zhì)分子中氧的含量低，氫的含量高。
【教材微點發(fā)掘】1．下圖(教材第24頁圖2－3拓展)為一個漢堡中的幾種多糖的組成，回答相關(guān)問題：
(1)淀粉、糖原和纖維素的基本單位都是________。(2)三種多糖具有不同的化學性質(zhì)的原因是______________________。
2．人體不能消化纖維素，但我們還需要攝入纖維素，纖維素在人體內(nèi)有什么作用呢？提示：第一，能夠調(diào)整腸道的微生態(tài)，因為纖維素作為腸道菌群重要的發(fā)酵原料，在促進益生菌的增殖和抑制有害菌方面，纖維素的作用非常明顯。第二，能夠機械性地刺激腸道的蠕動，在預(yù)防和治療便秘方面的作用也非常明顯。第三，能夠吸水膨脹，增加飽腹感，從而避免過多能量的攝入，在預(yù)防和治療肥胖方面纖維素的作用也非常明顯。
教材問題提示(一)旁欄思考在糖尿病病人的飲食中，米飯、饅頭等主食也需限量，是因為這些主食富含淀粉，淀粉經(jīng)消化分解后生成的是葡萄糖。
(二)批判性思維提示：除淀粉外的復雜糖類，如纖維素、果膠等，被稱為膳食纖維。膳食纖維大量存在于蔬菜、水果、海藻和糧食(特別是粗糧)等植物性食物中；它們既不能被腸道消化、吸收，也不能產(chǎn)生能量，只是腸道里的匆匆過客，最終混在食物殘渣里，隨著糞便一起排出體外。但膳食纖維能夠促進胃腸的蠕動和排空。所以，多吃一些富含膳食纖維的食物，排便就會通暢，并且減少患大腸癌的風險；還有利于降低過高的血脂和血糖等，從而有利于維護心腦血管的健康、預(yù)防糖尿病、維持正常體重等。由于膳食纖維具有如此重要的保健作用，因此一些科學家把它稱作人類的“第七類營養(yǎng)素”。
(三)思考·討論1．提示：脂肪主要分布在人和動物體內(nèi)的皮下、大網(wǎng)膜和腸系膜等部位。某些動物還在特定的部位儲存脂肪，如駱駝的駝峰。2．提示：花生、油菜、大豆、向日葵、松、核桃、蓖麻等植物的種子里都含有較多的脂肪。3．提示：脂肪除了可以儲存大量能量，還具有隔熱、保溫和緩沖的作用，可以有效地保護動物和人體的內(nèi)臟器官。4．略。
新知探究(一)　細胞中糖類的種類和作用【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．觀察下面幾種常見的單糖結(jié)構(gòu)式，分析回答相關(guān)問題：
(1)觀察上述單糖可以看出糖類分子都是由_________三種元素構(gòu)成的。(2)核糖、________含有___個碳原子，稱為___碳糖；_______、____和半乳糖含有___個碳原子，稱為____碳糖。以上均是不能再水解的糖類，稱為___糖。單糖可以直接被小腸細胞吸收。(3)人在患急性腸炎時，往往靜脈輸入葡萄糖，不能靜脈輸入蔗糖，原因是__________________________________________________________________。
葡萄糖是生命活動所需要的主要能源物質(zhì)，蔗糖不能被動物細胞
2．糖類之間的相互關(guān)系。不同的糖類之間可以相互轉(zhuǎn)化，請嘗試構(gòu)建它們之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，并舉例說明。另外請從糖類的組成元素來分析糖類被徹底氧化分解后的產(chǎn)物是什么。提示：比如：蔗糖在蔗糖酶的作用下水解為果糖和葡萄糖，淀粉在淀粉酶的作用下水解為麥芽糖，最終水解為葡萄糖。徹底氧化分解的產(chǎn)物是CO2和H2O。
[重難點撥]1．糖類分布圖
2．糖類的功能(1)生命活動的主要能源物質(zhì)：葡萄糖。(2)細胞中的儲能物質(zhì)：糖原、淀粉。(3)參與構(gòu)成細胞的物質(zhì)：核糖、脫氧核糖、纖維素、幾丁質(zhì)等。
【典題·例析】[典例1]　某生物體內(nèi)能發(fā)生如下反應(yīng)：淀粉→麥芽糖→葡萄糖→糖原，則下面的分析錯誤的是(　　)A．此生物一定是動物，因為能合成糖原B．淀粉和糖原都屬于多糖C．此生物一定是動物，因為能利用葡萄糖D．糖類在生物體內(nèi)的主要作用是提供能量[答案]　C[解析]　糖類是生物體的主要能源物質(zhì)，淀粉和麥芽糖分布于植物細胞，而糖原分布于動物細胞，合成糖原是動物細胞的特征。葡萄糖普遍分布于動植物細胞中，其氧化分解后為生物體提供能量。
[典例2]　幾丁質(zhì)由1 000～3 000個N－乙酰葡萄糖胺聚合而成，是廣泛存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中的一種多糖。下列敘述正確的是(　　)A．從昆蟲的外骨骼中提取到的幾丁質(zhì)和糖原的元素組成相同B．若干個相連的氮原子構(gòu)成的結(jié)構(gòu)是幾丁質(zhì)的基本骨架C．可用斐林試劑鑒定幾丁質(zhì)是否為還原糖D．糖原和幾丁質(zhì)都是動物細胞內(nèi)的儲能物質(zhì)
[答案]　C[解析]　由題干信息可知，幾丁質(zhì)是含N的一種多糖，糖原的元素組成為C、H、O，二者元素組成不相同，A錯誤；幾丁質(zhì)是一種多糖，碳鏈是其基本骨架，B錯誤；斐林試劑是用來鑒定還原糖的試劑，如果幾丁質(zhì)是還原糖，則遇斐林試劑在水浴加熱條件下，會出現(xiàn)磚紅色沉淀；若幾丁質(zhì)不是還原糖，則不會出現(xiàn)磚紅色沉淀，C正確；糖原是動物細胞內(nèi)的儲能物質(zhì)，幾丁質(zhì)是存在于甲殼類動物和昆蟲的外骨骼中的一種多糖，不屬于儲能物質(zhì)，應(yīng)該屬于結(jié)構(gòu)物質(zhì)，D錯誤。
易錯提醒關(guān)于糖類物質(zhì)的5個認識誤區(qū)(1)不是所有的糖都有甜味，如纖維素沒有甜味。(2)不是所有的糖都能和斐林試劑反應(yīng)，如蔗糖、淀粉等都不能。(3)不是所有的糖都是能源物質(zhì)，如核糖、脫氧核糖、纖維素。(4)二糖并不都是由葡萄糖組成的。一分子麥芽糖由兩分子葡萄糖組成；一分子蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖組成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖組成。(5)并不是糖原都能水解為葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原兩種，其中肝糖原能水解為葡萄糖。
【應(yīng)用·體驗】1．下列有關(guān)糖類的說法正確的是(　　)A．蔗糖和乳糖水解的產(chǎn)物都是葡萄糖B．葡萄糖分子是構(gòu)成麥芽糖、纖維素、淀粉和糖原的基本單位C．各種糖類分子都是生物體生命活動的能源物質(zhì)D．所有糖類都可以用斐林試劑檢測
答案：B　解析：蔗糖的水解產(chǎn)物是葡萄糖和果糖，乳糖的水解產(chǎn)物是葡萄糖和半乳糖，A錯誤；麥芽糖是由兩分子葡萄糖縮合而成的，構(gòu)成淀粉、纖維素和糖原的基本單位都是葡萄糖分子，B正確；不是所有的糖類都能參與能量供應(yīng)，例如，纖維素是植物細胞壁的主要組成成分，不參與能量供應(yīng)，C錯誤；斐林試劑只能用于還原糖的檢測，D錯誤。
2．下列關(guān)于生物體內(nèi)糖類物質(zhì)的敘述，正確的是(　　)A．糖類都有甜味B．單糖、二糖和多糖在細胞內(nèi)可以相互轉(zhuǎn)化C．糖類物質(zhì)都是細胞內(nèi)的能源物質(zhì)D．糖類的元素組成都是C、H、O答案：B　解析：單糖可以脫水縮合形成二糖和多糖，多糖和二糖也可以水解形成二糖或單糖。
3．下列哪組糖類物質(zhì)能分別對應(yīng)：①存在于RNA中而不存在于DNA中的糖類；②存在于植物中而不存在于動物中的糖類；③存在于動物細胞中而不存在于植物細胞中的糖類(　　)A．核糖、脫氧核糖、乳糖　B．脫氧核糖、核糖、乳糖C．核糖、蔗糖、糖原 D．脫氧核糖、葡萄糖、糖原答案：C　解析：DNA中含有脫氧核糖，RNA中含有核糖；動物細胞特有的糖類是乳糖和糖原，植物細胞特有的糖類是蔗糖、麥芽糖、淀粉和纖維素。
新知探究(二)　細胞中脂質(zhì)的種類和作用【探究·深化】[情境質(zhì)疑]1．脂肪的元素組成及功能。資料1：與糖類類似，脂肪也由C、H、O三種元素組成，所不同的是脂肪含氧量遠遠少于糖類，而氫的含量更多。據(jù)分析，1 g脂肪氧化分解可釋放出約39 kJ的能量，1 g糖原氧化分解可釋放出約17 kJ的能量，但1 g脂肪在體內(nèi)儲存所占的體積是1 g糖原的1/5。
由上述內(nèi)容可知：(1)脂肪的元素組成是C、H、O，與糖類相比，脂肪中___的含量多，___的含量少。(2)脂肪是良好的__________。資料2：生活在海洋中的鯨、海豹等動物，皮下有厚厚的脂肪層，起保溫作用。另外，脂肪還廣泛分布在腸系膜、腹腔大網(wǎng)膜等處，對內(nèi)臟器官起保護作用。由上述內(nèi)容可知脂肪還具有_____、緩沖和減壓作用。
2．磷脂和固醇的功能。資料1：細胞膜的化學組成基本相同，主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類組成。各成分含量分別約為50%、40%、2%～10%。膜脂質(zhì)主要由磷脂和膽固醇構(gòu)成，在大多數(shù)細胞的膜脂質(zhì)中，磷脂占總量的70%以上，膽固醇不超過30%。膽固醇還參與血液中脂質(zhì)的運輸，但過多攝入會在血管壁上沉積，造成血管阻塞，危及生命。由上述資料和教材內(nèi)容可知：(1)磷脂是構(gòu)成_______和多種細胞器膜的主要成分。
(2)膽固醇是構(gòu)成_____________的重要成分，另外，膽固醇還參與___________的運輸。資料2：佝僂病，又叫骨軟化癥，是以維生素D缺乏導致鈣、磷代謝紊亂和臨床以骨骼的鈣化障礙為主要特征的疾病。預(yù)防和治療佝僂病均需補充維生素D并輔以鈣劑，防止骨骼畸形和復發(fā)。由上述內(nèi)容可知：維生素D能有效地促進人和動物腸道對________的吸收。
[重難點撥]脂質(zhì)的種類及功能
【典題·例析】[典例1]　脂質(zhì)在細胞中具有獨特的生物學功能，下列有關(guān)脂質(zhì)物質(zhì)的生物學功能中，屬于磷脂生物學功能的是(　　)①生物膜的主要成分 ②儲存能量的分子 ③構(gòu)成生物體表面的保護層?、芎芎玫慕^緣體，具有保溫作用 ⑤具有生物學活性，對生命活動起調(diào)節(jié)作用A．①③　　 　　B．⑤ C．① D．②④[答案]　C[解析]　磷脂是構(gòu)成細胞膜、細胞器膜等生物膜的重要成分；脂肪具有儲能、緩沖、減壓和保溫等作用；構(gòu)成生物體表面的保護層是脂肪的作用；性激素對生命活動具有調(diào)節(jié)作用。
[典例2]　下列關(guān)于脂質(zhì)的說法，錯誤的是(　　)A．組成脂質(zhì)的化學元素主要是C、H、OB．過多攝入脂肪類食物又缺少運動，可導致肥胖C．膽固醇是一種對人體有害無益的脂質(zhì)D．性激素能促進動物生殖器官的發(fā)育和生殖細胞的形成[答案]　C[解析]　膽固醇是構(gòu)成動物細胞膜的重要成分，在人體內(nèi)還參與血液中脂質(zhì)的運輸。但其對人體的作用是相對的，如過量攝入膽固醇，易引起高膽固醇血癥和血栓形成。
易錯提醒辨清兩組易混概念(1)脂肪≠脂質(zhì)：脂肪只是脂質(zhì)中的一種，脂質(zhì)除了脂肪外，還包括磷脂和固醇等。(2)膽固醇≠固醇：固醇和膽固醇雖然都是脂質(zhì)，但其范圍不同，膽固醇是固醇中的一種。
【應(yīng)用·體驗】1．脂類是人體需要的重要營養(yǎng)素之一，供給機體所需的能量，提供機體所需的必需脂肪酸，是人體細胞組織的組成成分。下列關(guān)于脂質(zhì)的說法，錯誤的是(　　)A．膽固醇是構(gòu)成動物細胞膜的重要成分B．脂質(zhì)具有構(gòu)成生物膜、調(diào)節(jié)代謝等生物學功能C．使用蘇丹Ⅲ染液染色，可使脂肪呈現(xiàn)橘黃色D．脂肪氧化分解提供的能量比等質(zhì)量糖類多，是主要能源物質(zhì)
答案：D　解析：膽固醇是構(gòu)成動物細胞膜的重要成分，A正確；脂質(zhì)中的磷脂是構(gòu)成細胞膜、核膜和多種細胞器膜的重要成分，性激素能調(diào)節(jié)代謝，B正確；使用蘇丹Ⅲ染液染色，可使脂肪呈現(xiàn)橘黃色，C正確；脂肪氧化分解提供的能量比等質(zhì)量糖類多，是主要的儲能物質(zhì)，D錯誤。
2．“地溝油”的主要成分是脂肪，但還含有許多致病、致癌的毒性物質(zhì)。下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A．“地溝油”的主要成分的組成元素一定是C、H、O、NB．“地溝油”的主要成分是生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)C．“地溝油”的主要成分遇蘇丹Ⅲ染液可能呈現(xiàn)橘黃色D．“地溝油”的主要成分的單體是甘油和脂肪酸答案：C　解析：脂肪由C、H、O三種元素構(gòu)成；脂肪的主要功能是作為儲能物質(zhì)；脂肪的檢測是用蘇丹Ⅲ染液，呈現(xiàn)橘黃色；脂肪不是多聚體，沒有單體。
3．下表是糖類、脂肪中主要組成元素的質(zhì)量分數(shù)。分析數(shù)據(jù)得出的下列結(jié)論中，錯誤的是(　　)
A．質(zhì)量相同的脂肪和糖類被徹底分解時，糖類耗氧少B．質(zhì)量相同的脂肪和糖類被徹底分解時，脂肪產(chǎn)生的能量多C．脂肪、糖類在體內(nèi)代謝的共同代謝終產(chǎn)物是CO2和H2OD．脂肪是生物體進行生命活動的主要能源物質(zhì)答案：D　解析：相同質(zhì)量的脂肪和糖類，脂肪中C、H的含量較糖類高，因此質(zhì)量相同的脂肪和糖類被徹底分解時，糖類耗氧少且脂肪產(chǎn)生的能量多，A、B正確；脂肪、糖類在體內(nèi)代謝的終產(chǎn)物均是CO2和H2O，C正確；糖類是生物體進行生命活動的主要能源物質(zhì)，脂肪是生物體的主要儲能物質(zhì)，D錯誤。
科學視野——海藻糖對生命的作用海藻糖是由兩個葡萄糖分子構(gòu)成的非還原糖，有3種異構(gòu)體，并對多種生物活性物質(zhì)具有非特異性保護作用。科學家們發(fā)現(xiàn)，沙漠植物卷葉柏在干旱時幾近枯死，遇水后卻又可以奇跡般復活；高山植物復活草能抵抗冰雪嚴寒；一些昆蟲在高寒、高溫和干燥失水等條件下不凍結(jié)、不干死。這都是它們體內(nèi)的海藻糖創(chuàng)造的生命奇跡。海藻糖因此在科學界有“生命之糖”的美譽。某雜志對海藻糖進行評價： “對許多生命體而言，海藻糖的有與無，意味著生命或者死亡?！?br/>【素養(yǎng)評價】1．海藻糖是由兩個葡萄糖結(jié)合而成的二糖，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，能幫助酵母菌度過不良環(huán)境。在無生存壓力的狀態(tài)下，葡萄糖的代謝產(chǎn)物G6P可抑制海藻糖的合成，同時細胞會降解已經(jīng)存在的海藻糖。下列有關(guān)說法正確的是(　　)A．休眠狀態(tài)的干酵母中G6P的含量會增多B．海藻糖的水解產(chǎn)物會與斐林試劑反應(yīng)呈現(xiàn)出磚紅色沉淀C．無生存壓力狀態(tài)下細胞中海藻糖含量增加有利于能源的儲備D．代謝旺盛的酵母菌細胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比例降低
答案：B　解析：干酵母在休眠狀態(tài)下，海藻糖增多，能幫助酵母菌度過不良環(huán)境，而G6P可抑制海藻糖的合成，則干酵母中G6P的含量會減少，A錯誤；海藻糖是由兩個葡萄糖結(jié)合而成的二糖，其水解產(chǎn)物葡萄糖與斐林試劑反應(yīng)呈現(xiàn)出磚紅色沉淀，B正確；根據(jù)題干信息“在無生存壓力的狀態(tài)下，葡萄糖的代謝產(chǎn)物G6P可抑制海藻糖的合成，同時細胞會降解已經(jīng)存在的海藻糖”，說明無生存壓力狀態(tài)下海藻糖含量下降，C錯誤；代謝旺盛的酵母菌細胞內(nèi)自由水與結(jié)合水的比例增大，D錯誤。
2．科學家發(fā)現(xiàn)，一種叫“熊蟲”的動物，能耐受零下271 ℃的溫度冰凍數(shù)小時(這時它的代謝率幾乎降至0)，此時，它的體內(nèi)會大量產(chǎn)生一種叫海藻糖的二糖。實驗證明，該動物體液中的海藻糖可以保護組織細胞，使組織細胞避免受到低溫造成的損傷。為了驗證海藻糖對動物組織細胞具有上述作用，請你分析并設(shè)計實驗過程。(1)實驗材料：①海藻糖；②細胞培養(yǎng)液及其他相關(guān)材料；③適量哺乳動物細胞。(2)操作過程：①取適量哺乳動物細胞，等分成甲、乙兩組，向甲組細胞中添加_______________________，向乙組細胞中添加等量的無海藻糖的培養(yǎng)液。

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第3節(jié) 細胞中的糖類和脂質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

年級： 必修1《分子與細胞》

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