【学案】 第2章　第3节　细胞中的糖类和脂质　生物学人教版（2019） 必修1

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第3节　细胞中的糖类和脂质
学有目标——课标要求必明 记在平时——核心语句必背
1.举例说出糖类的种类和作用，阐明糖类既是细胞结构的重要组成成分，又是生命活动的主要能源物质。2.举例说出脂质的主要种类和作用。3.举例说出糖类和脂质的相互转化。4.关注糖类、脂肪等的过量摄入对健康的影响，在改进自己膳食习惯的同时，向他人宣传健康饮食的观念。 1.糖类是主要的能源物质，也是细胞结构的重要组成成分。2.脂肪是细胞内良好的储能物质，磷脂是构成生物膜的重要成分。3.胆固醇是参与构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输；性激素促进人和动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成；维生素D能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
[主干知识梳理]
一、细胞中的糖类
1．元素组成：一般由C、H、O三种元素组成。
2．主要作用：糖类是主要的能源物质。
3．分类
(1)单糖
①含义：不能水解的糖类。
②常见种类
(2)二糖：分布在植物中的二糖主要是蔗糖和麦芽糖；分布在动物中的二糖主要是乳糖。
(3)多糖
举例 分布 功能
淀粉 植物细胞 储存能量
纤维素 植物细胞 植物细胞壁的主要成分
糖原 动物细胞 储存能量
几丁质 甲壳动物和昆虫 外骨骼的重要组成成分
二、细胞中的脂质
1．元素组成：脂肪、固醇含C、H、O，磷脂含C、H、O、N、P。相对于糖类，脂质分子中氧的含量低，氢的含量高。
2．分类和功能
分类 生理功能
脂肪 ①细胞内良好的储能物质；②很好的绝热体，有隔热、保温作用；③具有缓冲和减压作用，可以保护内脏器官
磷脂 构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分
固醇 胆固醇 ①构成动物细胞膜的重要成分；②参与血液中脂质的运输
性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成
维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收
[边角知识发掘]
1．下图(教材P24 图2 3拓展)为一个汉堡中的几种多糖的组成，回答相关问题：
(1)淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖。
(2)三种多糖具有不同的化学性质的原因是葡萄糖的连接方式不同。
2．在北京鸭育肥时，每天食用大量的玉米、谷类食物，没有过多脂肪类食物的摄入，但却导致体内大量脂肪堆积。请分析其中的原因。(教材P27旁栏思考)
提示：细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。当摄入的糖类过多时，就可以大量转变成脂肪储存在皮下结缔组织导致肥胖。而脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
[教材问题提示]
(一)旁栏思考(教材P24)
在糖尿病病人的饮食中，米饭、馒头等主食也需限量，是因为这些主食富含淀粉，淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。
(二)批判性思维(教材P25)
提示：除淀粉外的复杂糖类，如纤维素、果胶等，被称为膳食纤维。膳食纤维大量存在于蔬菜、水果、海藻和粮食(特别是粗粮)等植物性食物中；它们既不能被肠道消化、吸收，也不能产生能量，只是肠道里的匆匆过客，最终混在食物残渣里，随着粪便一起排出体外。但膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。所以，多吃一些富含膳食纤维的食物，排便就会通畅，并且减少患大肠癌的机会；还有利于降低过高的血脂和血糖等，从而有利于维护心脑血管的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。由于膳食纤维具有如此重要的保健作用，因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。
(三)思考·讨论(教材P26)
1．提示：脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、大网膜和肠系膜等部位。某些动物还在特定的部位储存脂肪，如骆驼的驼峰。
2．提示：花生、油菜、大豆、向日葵、松、核桃、蓖麻等植物都含有较多的脂肪，这些植物的脂肪多储存在它们的种子里。
3．提示：脂肪除了可以储存大量能量，还具有隔热、保温和缓冲的作用，可以有效地保护动物和人体的内脏器官。
4．略。
新知探究一　细胞中的糖类的种类和作用
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．观察下面几种常见的单糖结构式分析回答相关问题
(1)观察上述单糖可以看出糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的。
(2)核糖、脱氧核糖含有5个碳原子，称为五碳糖；葡萄糖、果糖和半乳糖含有 6 个碳原子，称为六碳糖。以上均是不能再水解的糖类，称为单糖。单糖可以直接被小肠细胞吸收。
(3)人在患急性肠炎时，往往静脉输入葡萄糖，不能静脉输入蔗糖，原因是葡萄糖是生命活动所需要的主要能源物质，蔗糖不能被动物细胞吸收利用。
2．糖类之间的相互关系
不同的糖类之间可以相互转化，请尝试构建它们之间的相互转化关系，并举例说明。另外请从糖类的组成元素来分析糖类被彻底氧化分解后的产物是什么？
提示：
比如：蔗糖在蔗糖酶的作用下水解为果糖和葡萄糖，淀粉在淀粉酶的作用下水解为麦芽糖，最终水解为葡萄糖。彻底氧化分解的产物是CO2和H2O。
[师说重难]　
1．糖类分布图
2．糖类的功能
(1)生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
(2)细胞中的储能物质：糖原、淀粉。
(3)参与构成细胞的物质：核糖、脱氧核糖、纤维素、几丁质等。
[在应用中悟]
[典例1]　下列关于糖类化合物的叙述，正确的是(　　)
A．葡萄糖、果糖、半乳糖都是还原糖，但元素组成不同
B．淀粉、糖原、纤维素都是由葡萄糖聚合而成的多糖
C．蔗糖、麦芽糖、乳糖都可与斐林试剂反应生成砖红色沉淀
D．蔗糖是淀粉的水解产物之一，麦芽糖是纤维素的水解产物之一
[解析]　葡萄糖、果糖、半乳糖都是单糖，都具有还原性，但其元素组成只有C、H、O三种，A项错误；糖原、纤维素和淀粉都是多糖，三者的基本单位都是葡萄糖，B项正确；蔗糖、麦芽糖、乳糖都是二糖，但是蔗糖没有还原性，不能与斐林试剂反应生成砖红色沉淀，C项错误；蔗糖不是淀粉的水解产物之一，麦芽糖不是纤维素的水解产物之一，D项错误。
[答案]　B
[典例2]　某生物体内能发生如下的反应：淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原，则下面的分析错误的是(　　)
A．此生物一定是动物，因为能合成糖原
B．淀粉和糖原都属于多糖
C．此生物一定是动物，因为能利用葡萄糖
D．糖类在生物体内的主要作用是提供能量
[解析]　糖类是生物体的主要能源物质，淀粉和麦芽糖分布于植物细胞，而糖原分布于动物细胞，合成糖原是动物细胞的特征。葡萄糖普遍分布于动植物细胞中，其氧化分解后为生物体提供能量。
[答案]　C
■易错提醒
关于糖类物质的5个认识误区
(1)不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。
(2)不是所有的糖都能和斐林试剂反应，如蔗糖、淀粉等都不能。
(3)不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。
(4)二糖并不都是由葡萄糖组成的。一分子麦芽糖由两分子葡萄糖组成；一分子蔗糖由一分子果糖和一分子葡萄糖组成；一分子乳糖由一分子半乳糖和一分子葡萄糖组成。
(5)并不是糖原都能水解为葡萄糖，糖原有肝糖原和肌糖原两种，其中肝糖原能水解为葡萄糖。
[在训练中评]
1．存在于RNA中而不存在于DNA中，存在于动物细胞质中而不存在于植物细胞质中的糖类物质分别是(　　)
A．核糖、糖原　　　　　 B．蔗糖、纤维素
C．脱氧核糖、麦芽糖 D．脱氧核糖、淀粉
解析：选A　核糖是核糖核酸(RNA)的组成成分，脱氧核糖是脱氧核糖核酸(DNA)的组成成分；糖原存在于动物细胞的细胞质中；蔗糖、淀粉、纤维素存在于植物细胞中。
2．下列关于生物体内糖类物质的叙述，正确的是(　　)
A．糖类都有甜味
B．单糖、二糖和多糖在细胞内可以相互转化
C．糖类物质都是细胞内的能源物质
D．糖类物质都能与斐林试剂反应
解析：选B　单糖可以脱水缩合形成二糖和多糖，多糖和二糖也可以水解形成二糖或单糖。
3．(2020·广东省实验中学统考)玉米茎秆细胞中最重要的二糖和多糖分别是(　　)
①乳糖和葡萄糖　②乳糖和麦芽糖　③蔗糖和麦芽糖　④糖原和纤维素　⑤淀粉和纤维素
A．①④ B．②⑤
C．③④ D．③⑤
解析：选D　乳糖是动物二糖，①②错误；蔗糖和麦芽糖都是植物二糖，③正确；糖原是动物多糖，④错误；淀粉和纤维素都是植物多糖，⑤正确。因此玉米茎秆细胞中最重要的二糖和多糖分别是③⑤，故选D。
新知探究二　细胞中的脂质的种类和作用
[在探究中学]
[任务驱动]　
1．脂肪的元素组成及功能
资料1：与糖类类似，脂肪也由C、H、O三种元素组成，所不同的是脂肪含氧量远远少于糖类，而氢的含量更多。据分析，1 g脂肪氧化分解可释放出约39 kJ的能量，1 g糖原氧化分解可释放出约17 kJ的能量，但1 g脂肪在体内储存所占的体积是1 g糖原的1/5。
由上述内容可知：
(1)脂肪的元素组成是C、H、O，与糖类相比，脂肪中氢的含量多，氧的含量少。
(2)脂肪是良好的储能物质。
资料2：生活在海洋中的鲸、海豹等动物，皮下有厚厚的脂肪层，起保温作用。另外，脂肪还广泛分布在肠系膜、腹腔大网膜等处，对内脏器官起保护作用。
由上述内容可知脂肪还具有保温、缓冲和减压作用。
2．磷脂和固醇的功能
资料1：细胞膜的化学组成基本相同，主要由脂质、蛋白质和糖类组成。各成分含量分别约为50%、40%、2%～10%。膜脂质主要由磷脂和胆固醇构成，在大多数细胞的膜脂质中，磷脂占总量的70%以上，胆固醇不超过30%。胆固醇还参与血液中脂质的运输，但过多摄入会在血管壁上沉积，造成血管阻塞，危及生命。
由上述资料和教材内容可知：
(1)磷脂是构成细胞膜和多种细胞器膜的主要成分。
(2)胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，另外，胆固醇还参与血液中脂质的运输。
资料2：佝偻病，又叫骨软化症，是以维生素D缺乏导致钙、磷代谢紊乱和临床以骨骼的钙化障碍为主要特征的疾病。预防和治疗佝偻病均需补充维生素D并辅以钙剂，防止骨骼畸形和复发。
由上述内容可知：维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
[师说重难]　
脂质的种类及功能
[在应用中悟]
[典例1]　脂质在细胞中具有独特的生物学功能，下列有关脂质物质的生物学功能中，属于磷脂生物学功能的是(　　)
①生物膜的主要成分　②储存能量的分子　③构成生物体表面的保护层　④很好的绝缘体，具有保温作用
⑤具有生物学活性，对生命活动起调节作用
A．①③　　　　　　　 B．⑤
C．① D．②④
[解析]　磷脂是构成细胞膜、细胞器膜等生物膜的重要成分；脂肪具有储能、缓冲、减压和保温等作用；构成生物体表面的保护层是脂肪的作用；性激素对生命活动具有调节作用。
[答案]　C
[典例2]　下列关于脂质的说法，错误的是(　　)
A．组成脂质的化学元素主要是C、H、O
B．过多摄入脂肪类食物又缺少运动，可导致肥胖
C．胆固醇是一种对人体有害无益的脂质
D．性激素能促进动物生殖器官的发育和生殖细胞的形成
[解析]　胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。但其对人体的作用是相对的，如过量摄入胆固醇，易引起高胆固醇血症和血栓形成。
[答案]　C
■易错提醒
辨清两组易混概念
(1)脂肪≠脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。
(2)胆固醇≠固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一种。
[在训练中评]
1．下列关于脂肪分子的说法，错误的是(　　)
A．脂肪含有大量的能量是由于其分子中氢的含量多，氧的含量少
B．脂肪分子不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂
C．脂肪有缓冲和减压的作用
D．脂肪分子是构成细胞膜结构的主要成分
解析：选D　脂肪分子中氢的含量多，氧的含量少，所以脂肪所含能量多，A正确；脂肪为非极性分子，不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，B正确；分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压的作用，C正确；磷脂是构成细胞膜的主要成分，D错误。
2．(2020·广州期中)在生物体中脂肪比糖类更适于作储能物质的原因不包括(　　)
A．同质量的脂肪比糖类含能量多
B．必要时脂肪可直接氧化分解供能，也可转化为糖类供能
C．脂肪不能被氧化分解，这样有利于长期保存
D．脂肪在细胞中所占体积小
解析：选C　脂肪分子中氢的含量比葡萄糖的高，同质量的脂肪比糖类含能量多；必要时脂肪可直接氧化分解供能，也可转化为糖类供能；脂肪疏水，而糖类亲水，故前者在细胞中所占体积小。
3．最近媒体报道的“地沟油”事件，引起了公众的关注。“地沟油”的主要成分是脂肪，但还含有许多致病、致癌的毒性物质。下列有关叙述正确的是(　　)
A．“地沟油”的主要成分的组成元素一定是C、H、O、N
B．“地沟油”的主要成分是生物体内的主要能源物质
C．“地沟油”的主要成分遇苏丹Ⅲ染液可能呈现橘黄色
D．“地沟油”的主要成分的单体是甘油和脂肪酸
解析：选C　脂肪由C、H、O三种元素构成；脂肪的主要功能是作为储能物质；脂肪的检测是用苏丹Ⅲ(Ⅳ)染液，呈现橘黄(红)色；脂肪不是多聚体，没有单体。
科学视野——海藻糖对生命的作用
海藻糖是由两个葡萄糖分子构成的非还原糖，有3种异构体，并对多种生物活性物质具有非特异性保护作用。科学家们发现，沙漠植物卷叶柏在干旱时几近枯死，遇水后却又可以奇迹般复活；高山植物复活草能够耐过冰雪严寒；一些昆虫在高寒、高温和干燥失水等条件下不冻结、不干死，就是它们体内的海藻糖创造的生命奇迹。海藻糖因此在科学界素有“生命之糖”的美誉。对许多生命体而言，海藻糖的有与无，意味着生命或者死亡。
[素养评价]
1．海藻糖是一种非还原性二糖，由两个葡萄糖分子通过脱水缩合反应结合而成，是天然二糖中最稳定的。大量的研究表明，许多生物在冷冻、干燥、辐射、有毒物质等条件下表现出的抗逆耐受力与体内的海藻糖含量有直接的关系。以下对海藻糖有关属性和功能的推测，错误的是(　　)
A．海藻糖的分子式是C12H22O11
B．海藻糖水解后形成两分子单糖
C．海藻糖能与斐林试剂发生颜色反应
D．海藻糖不能被人体细胞直接吸收
解析：选C　据题意可知，两个葡萄糖分子经过脱水缩合反应形成了1分子海藻糖和1分子水，因此海藻糖的分子式是C12H22O11；海藻糖是二糖，水解后形成两分子单糖；海藻糖是一种非还原性二糖，不能与斐林试剂发生颜色反应；海藻糖是一种二糖，必须水解成单糖才能被人体细胞吸收。
2．科学家发现，一种叫“熊虫”的动物，能耐受零下271 ℃的温度冰冻数小时(这时它的代谢率几乎降至0)，此时，它的体内会大量产生一种叫海藻糖的二糖。实验证明“该动物体液中的海藻糖可以保护组织细胞，使组织细胞避免受到低温造成的损伤”。为了验证海藻糖对动物组织细胞具有上述作用，请你分析并设计实验过程。
(1)实验材料：①海藻糖；②细胞培养液及其他相关材料；③适量哺乳动物细胞。
(2)操作过程：
①取适量哺乳动物细胞，等分成甲、乙两组，向甲组细胞中添加____________________________________________________，
向乙组细胞中添加等量的无海藻糖的培养液。
②将甲、乙两组细胞均控制在________的条件下冰冻数小时。
③观察并记录两组细胞的生活状况。
(3)预期结果：该实验结果有________种可能性，甲组：____________________；乙组：________________________________。
答案：(2)①一定量的含海藻糖的培养液　②－271 ℃
(3)1　细胞均生活良好　细胞均(或大部分)死亡
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