1.2 生物大分子以碳链为骨架（第一课时）课件（56张ppt）-高一生物学（浙科版2019必修1）

(共56张PPT)
1.2 生物大分子以碳链为骨架（第1课时）
第一章 细胞的分子组成
课程导入
碳元素存在于所有的生物体内，是生命系统中的核心元素。那么，碳原子究竟是如何形成各种化合物的呢？
碳原子核外有6个电子，分内、外两层分布，2个在第一层，4个在第二层，即最外层。要使碳原子最外层成为具有8个电子的稳定结构，需要别的原子提供4个电子使碳原子与别的原子共用电子形成共价键。
碳原子间可以共用电子形成共价键，从而由很多碳原子串起长长的直链结构、支链结构或环状结构，共同形成碳骨架。骨架中的碳还可以与其他原子，如H、O、N、S、P等通过共用电子相连接。图中就是碳原子所形成的几种结构，其中游离的键可以与其他原子相连。
直链
支链
环
组成生物体的有机物都是以碳骨架作为结构基础的，主要包括糖类（carbohy-drates）、脂质（lipids）、蛋白质（proteins）和核酸（nucleic acids）。许多有机物的相对分子量以万至百万计，所以称为生物大分子。蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。组成生物体的大分子在结构上有何共同特点？各类有机物的主要功能是什么？各自的结构特点是什么？
拓展：
低血糖是指成年人空腹血糖浓度低于2.8mmol/L,一组多病因引起的以静脉血浆葡萄糖浓度过低的现象，临床上以交感神经兴奋和脑细胞缺氧为主要的综合征，可以通过碳水类食物，如葡萄糖、糖果、蜂蜜水、果汁、含糖饮料等升高血糖。
早晨不吃饭，总感觉肚子空空的，上午会觉得头晕目眩、四肢无力、头脑迟钝。
一、糖类是细胞的主要能源物质
为什么低血糖会引起眩晕？
糖类是细胞的供能物质，脑组织的能量代谢全部是依靠葡萄糖的供能，严重的低血糖以后，会导致大脑供能障碍，从而导致头疼，复视、焦虑、饥饿、意识恍惚、昏昏欲睡甚至导致晕倒、昏迷。
你能说出生活中哪些常见的糖类？红糖白砂糖冰糖葡萄糖麦芽糖淀粉我们生活中常见的糖类有哪些？
白糖
冰糖
我们通常所说的糖一般指的是蔗糖，但是糖类物质不仅仅指蔗糖。
棒棒糖
糖类物质是地球上含量最多的一类有机物，我们所吃主食中的主要成分就属于糖类。糖类由C、H、O三种元素组成，多数糖分子中氢原子和氧原子之比为2：1，类似水分子，故糖类旧称为“碳水化合物”。
糖类可以分为单糖、二糖和多糖。
H:O=2:1，（CmH2nOn）
葡萄糖的分子式：
麦芽糖的分子式：
淀粉的分子式：
C6H12O6
C12H22O11
CmH2nOn
注：m=n或m≠n均可
参加运动会或其他剧烈活动后吃什么能尽快地补充能量？
葡萄糖
葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质，常被形容为“生命的燃料”。葡萄糖不能水解，可直接被细胞吸收。
（一）单糖
概念：可被细胞直接吸收利用的小分子物质。（注：也指不能再水解的糖）
葡萄糖
C6H12O6
葡萄糖是细胞内主要的单糖，是细胞生命活动的主要能源物质
果糖
半乳糖
脱氧核糖
C5H10O4
核糖
C5H10O5
是RNA分子的重要组成成分
六碳糖
五碳糖
常见的单糖
是细胞遗传物质——DNA分子的重要组成成分
一般静脉注射5%葡萄糖溶液
动、植物、微生物都有葡萄糖、脱氧核糖、核糖；动物特有半乳糖；植物特有果糖。
葡萄糖、半乳糖、果糖是同分异构体
醛基
羰基
醛基
分子中含有游离醛基或羰基糖类为还原糖，单糖都具有还原性。
葡萄糖 果糖 半乳糖
HO
OH
葡萄糖
H2O
HO
OH
葡萄糖
脱水缩合
HO
O
OH
麦芽糖
二糖是怎样形成的呢？
（二）二糖
概念：由2分子单糖脱水缩合而成的糖。
二糖种类 组成单糖 分布
麦芽糖 葡萄糖+葡萄糖 发芽的小麦、谷粒
蔗糖 葡萄糖+果糖 甘蔗、甜菜
乳糖 葡萄糖+半乳糖 人和动物乳汁
植物通过光合作用产生淀粉，
作为植物体内的储能物质。
（三）多糖
概念：多糖是由多个单糖分子通过特定的共价键连在一起形成的。
比较重要的多糖种类 组成单糖 功能 分布
淀粉 葡萄糖 植物细胞中的重要储能物质 稻米、面粉主要成分
纤维素 构成植物细胞壁和植物纤维 木材、棉花成分
糖原 动物细胞中的重要储能物质 肝脏和肌肉，分别为肝糖原和肌糖原
糖原：主要分布在动物肝脏和肌肉细胞中，
是动物细胞的储能物质。
当细胞生命活动消耗了能量，人和动物血液中葡萄糖浓度低于正常含量时，糖原（肝糖原）便分解产生葡萄糖及时补充。
（肝脏中）
肝糖原
分解
葡萄糖
合成
（肌肉中）
肌糖原
葡萄糖
合成
纤维素：植物细胞壁的主要成分
构成它们的基本单位都是葡萄糖！
淀粉
纤维素
糖原
思考:为什么淀粉、糖原和纤维素的分子组成相同，而功能不同？
单糖之间连接方式不同，导致空间结构不同。
（四）糖类的分布
植物细胞
动物细胞
葡萄糖
核糖
脱氧核糖
乳糖
半乳糖
糖原
单糖：
二糖：
多糖：
葡萄糖 果糖 半乳糖 核糖 脱氧核糖
蔗糖 麦芽糖 乳糖
纤维素 淀粉 糖原
蔗糖
麦芽糖
淀粉
纤维素
果糖
单糖、二糖和多糖的转化过程
单糖
二糖
多糖
淀粉
麦芽糖
葡萄糖
酶
酶
水解
水解
糖尿病人的饮食受到严格的限制,受限制的并不仅仅是甜味食品,米饭和馒头等主食都需定量摄取，为什么
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。
【思考】
糖一定是甜的吗？
许多人在吃米饭，随着口腔的不断咀嚼却品出了甜味。大米的主要成分是淀粉，淀粉本身并没有甜味。而在咀嚼的过程中，淀粉被口腔中的唾液淀粉酶分解成麦芽糖。
有甜味的物质一定是糖吗？
糖水、奶茶、饮料里会含有一种叫“糖精”的物质。常让人以为它就是糖，但实际上，糖精的本质是邻苯甲酰磺酰亚胺，作为“甜味剂”，糖的替代品，根本就不是糖。
甜是一种很美妙的感觉。甜度的检测通常用蔗糖作为参照物，以它为100，果糖甜度几乎是蔗糖的两倍，其他天然糖的甜度均小于蔗糖。某些糖、糖醇及其他增甜剂的相对甜度见下表。
名称 甜度 名称 甜度
乳糖 16 蔗糖 100
半乳糖 30 木糖醇 125
麦芽糖 35 转化糖 150
山梨醇 40 果糖 175
木糖 45 天冬苯丙二肽 15000
甘露醇 50 蛇菊苷 30000
葡萄糖 70 糖精 50000
麦芽糖醇 90 应乐果甜蛋白 20000
注：表中山梨醇、甘露醇、麦芽糖醇、木糖醇、天冬苯丙二肽、糖精、应乐果甜蛋白等为非糖物质
细胞生命活动主要的能源物质：如葡萄糖。
细胞的重要储能物质：如淀粉、糖原等。
细胞的重要结构物质：如脱氧核糖、核糖、纤维素、几丁质等。
糖类的作用
十一假期过后的大家......你是这样的吗？
肥胖与哪种有机物有关？
二、脂质是一类不溶于水的有机物，具有多种生物学功能
1. 脂质的元素组成
主要由C、H、O三种元素组成，其中氢原子较糖类多，而氧原子较糖类少。有些脂质还含有N和P等元素。
2. 常见的脂质及其通性
（1）油脂、磷脂和固醇
（2）脂质通常不溶于水，而溶于有机溶剂，如丙酮、乙醚、四氯化碳、乙醇等
C、H、O、N、P
（1）油脂
①在常温下，植物油脂通常呈液态，称为油。 动物油脂通常呈固态，称为脂。我们日常中说的脂肪、油=油脂
②化学成分及其结构：甘油+脂肪酸。甘油是一种简单糖类的衍生物；脂肪酸则是长的碳氢链，一端是羧基（—COOH）。
饱和脂肪酸
饱和脂肪酸
不饱和脂肪酸
甘油
甘油三酯
水
羧基
③油脂的功能
沙漠炎热缺水，骆驼和别的动物不一样，它有高高的驼峰储藏大量的脂肪，当它又渴又饿的时候，脂肪会慢慢分解，变成它需要的营养和水。体现了脂肪的什么功能？
细胞内良好的储能物质
资料：棕熊属于哺乳动物，维持体温需要消耗能量，需要大量的食物供应。生活在北方的棕熊，为适应冬季寒冷低温和食物短缺的环境条件，会有一段长时间的不活动、不吃食、睡眠的状态。棕熊在冬季前会大量进食。它们的食物以植物为主，肉类只占25%。食物中的糖类大量转化为脂肪储存在棕熊身体中，入冬前其一般体重可达400kg，脂肪层可厚达15cm。在每年的10月至翌年的5月这段漫长的时间里，棕熊靠“燃烧”脂肪供能，冬季结束后其体重下降到150～200kg。
生活在寒冷地区的生物，如北极熊和企鹅的皮下都有厚厚的脂肪，用来抵抗低温。这体现了脂肪的什么功能？
除了储存能量外还有保温的作用
皮下脂肪和动物内脏器官周围的脂肪也具有缓冲、减压防震功能。
【思考】
1g油脂和1g糖类在体内完全氧化谁产生的能量多？
油脂
1g油脂在体内完全氧化将产生39 kJ的能量，而1g糖或蛋白质只产生17 kJ的能量。
油脂中C、H的含量比糖类要高的多，在被氧化分解时需要消耗的氧气多，产生的能量多。需氧多，放能多。
C21H36O6
C6H12O6
甘油三酯
葡萄糖
由于油脂的不亲水性，油脂作为储能物质时不必携带多余的水。肥胖者的皮下脂肪组织（皮下、腹腔等）中积储的油脂可达 15~20kg，足以供给一个月所需的能量。海豹、海象、企鹅和其他南北极温血动物，它们厚厚的皮下脂肪除作为能量储备外，还是抗低温的保温层。此外，人和动物的皮下和腹腔脂肪组织还起到防震作用。
1g糖原氧化分解释放出约17KJ的能量，而且1g油脂可以放出约39KJ的能量。
为什么等量的油脂比糖类含能量多，却不是生物体利用的主要能源物质
与糖类氧化相比，在生物细胞内油脂的氧化速率比糖类慢，而且需要消耗大量氧气，此外，糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行。所以，糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。
油脂是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内。糖原是极性化合物，是高度的水合形式，在机体内贮存时所占的体积相当于同等重量的油脂所占体积的4倍左右。因此油脂是一种很“经济”的储备能源。
（2）磷脂
①元素组成：
②功能：
C、H、0、N、P
细胞各种膜结构的重要成分
（3）固醇
①元素组成：
②分类：
③功能：
C、H、O
胆固醇、性激素、维生素D等。
种类 功能
胆固醇 构成细胞膜（主要是动物细胞）的重要成分，血液中过高引起心脑血管疾病
性激素 促进生殖器官（第一性征）的发育和生殖细胞的形成；激发并维持第二性征。
维生素D 促进人和动物对钙和磷的吸收
参与血脂（血浆中的脂蛋白）运输
能源物质总结：
细胞中最重要的能源物质：
植物细胞中储能物质：
动物细胞中储能物质：
生物体内的储能物质：
生物体生命活动的主要能源物质：
葡萄糖
淀粉
糖原
糖类
油脂
吃糖多了会变胖，为什么？
糖在人体内可以转化成脂肪。
糖
脂肪
容易
难
三、检测生物组织中的油脂和糖类
各种生物组织和细胞中，有机化合物含量各不相同。对于某些有机化合物，可以使用指示剂染色后在显微镜下进行检测。苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色，生物组织材料必须制成薄片才能在显微镜下观察；用本尼迪特（Benedict）试剂检测还原糖（如葡萄糖、果糖）；用碘-碘化钾溶液检测淀粉。
（一）检测生物组织中的油脂
目的要求
1. 练习使用高倍显微镜。
2. 制作徒手切片并进行染色。
3. 尝试用化学试剂检测生物组织中的油脂。
材料用具
用水浸泡过的花生种子、蚕豆种子、菜豆种子，苏丹Ⅲ染液，50%的酒精，水，双面刀片，毛笔，培养皿，载玻片，盖玻片，显微镜，吸水纸。
方法步骤
（2）右手持刀片，将子叶的一端切出一个平面。
（3）将双面刀片的刃口平放在子叶的平面上，轻压刀片，同时从前向后拖动刀片，均匀用力，将子叶切成厚度为1～2mm的薄片。
（4）将切好的薄片置于培养皿内的水中，挑选最薄的切片，用毛笔将它放到载玻片中央。
材料处理：
（1）将一粒种子剥去种皮，取一片子叶，用左手捏住。
2. 染色：用吸水纸吸去材料表面的水，再用滴管将苏丹Ⅲ染液滴在切片上，静置2～3min，使切片染色。用吸水纸吸去多余的染液，再在切片上滴加1～2滴50%的酒精溶液，洗去多余的染料。
3. 制片：用吸水纸吸去酒精溶液，再在切片上滴加1～2滴水，盖上盖玻片，制成临时装片。
4. 观察：将临时装片放在显微镜的载物台上，在低倍物镜下找到已染色的材料，移动装片，将切片最薄的部分移到显微镜视野的中心。转动转换器，使高倍物镜对准通光孔，调整细准焦螺旋，观察被染色（橙黄色）的脂肪颗粒。
橙黄色的脂肪颗粒
（二）检测生物组织中的糖类
目的要求
1. 尝试用化学试剂检测生物组织中的糖类。
2. 分析实验现象，得出结论。
材料用具
梨（或匀浆）、马铃薯块茎（或匀浆），水，本尼迪特试剂，碘-碘化钾溶液，试管若干支，10mL的量筒，研钵，漏斗，滤纸，80～100℃的热水浴。
1. 将需要匀浆的生物组织材料剪碎，置于研钵中，加少量清水研磨，并将研磨液过滤或静置使其中的固形物沉淀。各种材料单独进行操作。
方法步骤
2. 检测淀粉：取2mL样本上清液，加入5滴碘-碘化钾溶液，与样本上清液比较，观察颜色变化并记录。
3. 检测还原糖：取2mL样本上清液，加入2mL本尼迪特试剂，振荡试管，使样本与本尼迪特试剂混合均匀，然后将试管置于热水浴中加热2～3min，与样本上清液比较，观察颜色变化并记录。
还原糖
淀粉
巩固练习
1. 下列叙述中，属于淀粉、纤维素和糖原的共同特征（ ）
A. 都是细胞内储存能量的主要物质：
B. 都含有 C 、 H 、 O 、 N 四种元素
C. 基本组成单位都是二糖
D. 基本组成单位都是葡萄糖
D
2. 在化学组成上脂质与糖类的主要区别是（ ）
A. 脂质分子中氧原子的比例高
B. 脂质主要有C、H、O组成
C. 脂质分子中C和H原子的比例高
D. 有的脂质物质中含有N、P
D
3. 下列关于糖类及其生理作用的叙述中，正确的是(　　)
B．糖类物质都是细胞内的能源物质
C．葡萄糖和核糖是植物细胞和动物细胞内都含有的糖
D．发芽小麦种子中的1分子麦芽糖经水解可产生1分子果糖和1分子葡萄糖
C
A．脱氧核糖是细胞遗传物质——RNA分子的重要组成物质
4. 油脂鉴定实验中，切片做好后应进行的操作步骤依次是(　　)
A．制片→染色→洗去多余的染料→观察
B．染色→洗去多余的染料→制片→观察
C．制片→观察→染色→洗去多余的染料
D．染色→制片→洗去多余的染料→观察
B
5. 若“淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原”表示某生物体内糖类的某些转化过程，则下列说法正确的是(　　)
①此生物一定是植物，因为它含有淀粉和麦芽糖
②上述关于糖的转化不可能发生在同一生物体内，因为淀粉和麦芽糖是植物特有的糖，而糖原是动物特有的糖
③此生物是动物，因为能将淀粉转化为糖原
④淀粉和糖原都是储存能量的多糖，麦芽糖是二糖
A．③④ B．①② C．②④ D．②③④
A
6. 下列关于糖类和脂质的叙述，正确的是(　　)
A．淀粉、麦芽糖和蔗糖彻底水解的产物都是葡萄糖
B．糖原只存在于动物的肝脏中，是重要的储能物质
C．油脂是最常见的脂质，基本结构单位是甘油三酯
D．人体血液中的胆固醇过多可能引发心脑血管疾病
D
THANKS