必修部分 第二章 第3节 糖类和脂质是细胞的结构成分和能源物质(无答案)-高中生物学等级考学案（配新教材 第2版）

33 34 太阳能 d a 多糖脂肪 葡萄糖 ATP 问题：箭头上的字母代表哪些生理过程？ b c e a： b： c： d： e： 第 3 节 糖类和脂质是细胞的结构成分和能源物质 一、糖类既是能源物质也是结构成分 1．糖概述及种类：糖类参与细胞组成，是生命活动的主要能源物质，一般来说，机体所需能量的 70%以上是由食物中的糖提供的。糖类的组成元素为 C、H、O，分单糖、双糖、多糖三类，常用通式 Cn(H2O)m 表示（脱氧核糖例外）。 （1）单糖：是不能水解的最简单的糖类，如葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖。 ①葡萄糖和果糖：都含 6个碳原子的己糖，分子式都是 C6H12O6，但结构式不同，在化学上叫做同 分异构体，结构式如下图所示： 葡萄糖 果糖 核糖 脱氧核糖 ②核糖（C5H10O5）和脱氧核糖（C5H10O4）：含有 5个碳原子的戊糖，两者都是构成生物遗传物质（DNA 或 RNA）的重要组成成分，结构式如右上图所示，它们之间相差一个氧原子。 （2）双糖（二糖）：由 2个单糖分子脱水缩合而得的糖，分子式是 C12H22O11。常见的是含有 2个单 糖单位的双糖，如植物细胞内的蔗糖、麦芽糖（由 2分子葡萄糖构成），动物细胞内的乳糖（葡萄糖 ＋半乳糖），蔗糖的形成见下图： 葡萄糖 果糖 蔗糖 纤维素 （3）多糖：是由多个（10个以上）葡萄糖缩聚而成的链状大分子，分子式是(C6H10O5)n。与单 糖、双糖不同，一般不溶于水，从而构成贮藏形式的糖，如高等植物细胞内的淀粉，高等动物细胞内 的糖原。纤维素是植物中最普遍的结构多糖。有些多糖与蛋白质或脂质结合在一起形成糖蛋白或者糖 脂，存在于细胞膜外侧，起到信息识别的作用。 ①淀粉：植物体内储存形式的糖，以不溶于水的颗粒状储存在叶绿体、块根、块茎、种子中。淀 粉也是人类主要的糖类来源。淀粉遇碘液呈蓝色，因此可以用碘液检测淀粉的存在。 ②糖原：存在于动物体内，不溶于水，是动物体内糖类的储存形式。食物中的淀粉在消化道中被 水解成葡萄糖，经吸收后经血液运输至肝脏和肌肉内合成糖原。 ③纤维素：不溶于水，构成植物细胞壁的主要成分，它使细胞壁具有韧性。多数动物不能消化分 解纤维素，所以我们吃下的纤维素只能原样排泄出来，毫无变化。有些动物如牛、马或白蚁能消化纤 维素，因为它们的消化管中寄生着能水解纤维素的微生物。 注：蔗糖、麦芽糖、乳糖、果糖等都具有甜味，但是糖并不都具有甜味，如淀粉、纤维素和糖原，也并非所有具 有甜味的物质都是糖，如甘油、糖精、甘露醇、木糖醇都具有甜味，但不是糖。 问题：多糖分别在细胞内的什么细胞器上合成的？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？ 2. 糖类总结 种类 分布 功能 单糖：不能水解 的最简单的糖类 五碳糖 核糖 细胞中都有 组成 RNA 的成分 脱氧核糖 细胞中都有 组成 DNA 的成分 六碳糖 葡萄糖 细胞中都有 主要的能源物质 果糖 植物细胞 提供能量 半乳糖 动物细胞 提供能量 双糖：由 2 个单糖分 子脱水缩合而得的糖 麦芽糖 发芽的种子中含量丰富 提供能量 蔗糖 甘蔗、甜菜中含量丰富 提供能量 乳糖 动物乳汁中含量丰富 提供能量 多糖：由许多个葡 萄糖经脱水缩合形成 淀粉 叶绿体、块根、块茎、种子 储存能量 纤维素 植物细胞细胞壁 支持保护细胞 糖原 肝糖原 动物的肝脏 储存能量 肌糖原 动物的肌肉 3. 还原糖的鉴定：葡萄糖、麦芽糖、果糖能与班氏试剂反应，最终产生砖红色沉淀。蔗糖、淀 粉分子结构中不含醛基，不属于还原糖。 4. 与能源相关的一组概念：生物体内糖类、脂质和蛋 白质等有机物都可作为生命活动的能源物质，其中： 主要能源物质：糖类。 储备能源物质：脂肪、淀粉和糖原。 最终能源物质：太阳光。 直接能源物质：ATP。 例 1 下列关于糖的叙述错误的是（ ）。 A．淀粉是植物细胞中重要的储存能量的物质 B．多糖水解后能生成许多单糖，它是自然界中含量最多的糖类 C．一分子核糖与脱氧核糖相差一个氧原子和一个氢原子 D．蔗糖是植物细胞的双糖之一，甘蔗和甜菜里含有大量的蔗糖 例 2 下列物质和结构中不含糖成分的是（ ）。 A．生长激素 B．核糖体 C．ATP D．DNA 例3 以下除了哪项以外都是碳水化合物（ ）。 A．纤维素 B．淀粉 C．动物纤维 D．糖元 例 4 分子式为 C12H22O11和 C1846H3012O576N468S2l的这两种物质最可能是（ ）。 A. 脂类和蛋白质 B. 脂类和核酸 C. 糖类和蛋白质 D. 糖类和核酸 例 5 关于糖分解代谢的下列叙述中，错误的是（ ）。 A．甜菜里的蔗糖经水解可产生葡萄糖和果糖 B．乳汁中的乳糖经水解可产生葡萄糖和半乳糖 C．发芽小麦种子中的麦芽糖经水解可产生葡萄糖 D．枯枝落叶中的纤维素经微生物氧化分解的终产物是葡萄糖 消 化 C6H12O6 肝糖原 淀粉 葡萄糖 肝细胞 肌细胞 组织细胞 吸收 血浆 消化道 葡萄糖（血糖） 血糖 C6H12O6 肌糖原 C6H12O6 氧化分解 组织液 35 36 例 6 能将淀粉分解为麦芽糖，麦芽糖再在麦芽糖酶的作用下进一步分解为葡萄糖。对此下列说法 不正确的是（ ）。 A. 麦芽糖是淀粉的单体 B. 葡萄糖是淀粉的单体 C. 该过程是水解反应 D. 淀粉是一种多聚体 例 7 棉子糖是一种由半乳糖、果糖和葡萄糖结合而成的非还原性三糖，是自然界中最知名的功能 性低聚糖。下列叙述错误的是（ ）。 A．棉子糖和蔗糖的水解产物不完全相同 B．棉子糖是由三分子单糖脱水缩合而成 C．棉子糖的水解产物是还原性糖 D．棉子糖和纤维素可直接作为细胞的能源物质被利用 例 8 右图所示为模拟淀粉的分解过程，剪刀代表某种酶，则（ ）。 A．过程①和②是氧化分解反应 B．剪刀 A 和 B 是同一种酶 C． 代表蔗糖 D． 代表葡萄糖 例 9 葡萄糖的分子式是 C6H12O6，通过缩合反应把 10个葡萄糖分子连接起来所形成的链状化合物的 分子式为（ ）。 A. C60H120O60 B. C60H100O52 C. C60H102O51 D. C60H112O51 例 10 下列关于多糖的叙述中正确的是（ ）。 A．含有三个及以上碳原子的糖 B．由两个单糖结合，失去一个分子水形成的糖 C．由 n个单糖分子缩合，失去（n－1）分子水形成的糖（n≥3） D．由 n个单糖分子缩合，失去 n分子水形成的糖（n≥3） 例 11 下图表示糖类的化学组成和种类，与此相关的下列叙述中正确的是（ ）。 A．①、②、③依次代表单糖、双糖、多糖，它们均可继续水解 B．①、②均属还原糖，在加热条件下与班氏试剂发生反应将产生砖红色沉淀 C．④、⑤分别为纤维素、肌糖原，两者均贮存能量，可作为贮能物质 D．④是植物细胞壁的主要成分，使用酶可将其破坏，它的合成与高尔基体有关 二、脂质对维持细胞结构与功能有重要作用 脂质俗称脂类，是生物体内一大类重要的有机化合物，由 C、H、O三种元素组成，有的（如磷 脂）含有 N、P等元素，不溶于水，但溶于乙醚、苯、氯仿和石油醚等有机溶剂。 1. 脂肪（C、H、O） （1）结构：也叫中性脂，一个脂肪分子是由一个甘油分子中的三个羟基分别与三个脂肪酸末端 羧基脱水连成酯键形成的。脂肪酸中碳元素和碳元素之间均以单键连接，称为饱和脂肪酸，常温时呈 固态，称为（动物）脂；若是由双键连接，就是不饱和脂肪酸，常温时呈液态，称为（植物）油。用 苏丹Ⅲ可把脂肪染成橘红色。 （2）功能：在植物中主要存在于干种子当中，动物则主要存在于皮下、肝脏和肚子等部位。脂 肪是动植物细胞中的贮能物质，相同质量的脂肪释放的能量大约是相同质量糖的两倍。当动物体内糖 类过剩时，首先转化成糖原，然后转化成脂肪。在植物体内就主要转化成淀粉，有的也能转化成脂 肪。在机体表面的脂类有防止机械损伤和水分过度散失的作用。 2. 磷脂（C、H、O、N、P）：参与细胞结构特别是膜结构的形成，是脂类中的结构大分子。由亲 水的头部和疏水的尾部组成，组成细胞膜的双分子层。当磷脂分子被水包围时便会排列成为双层分子 的膜或微团。 3. 固醇（C、H、O） （1）概述：主要包括胆固醇、植物固醇和酵母固醇等。在动物全身组织中，脑及神经组织中最为 丰富，在内脏和皮下的脂肪中含量也很高。胆固醇可从食物中摄取，也可在肝脏和小肠中合成。 （2）胆固醇的作用：动物中胆固醇是人体细胞不可缺少的营养物质。大部分胆固醇被转化为胆汁 酸，并随胆汁排入肠腔，有助于油脂和脂溶性维生素的消化吸收。胆固醇还是合成某些激素的前体物 质，如肾上腺皮质激素、性激素。有的固醇类化合物在紫外线作用下会变成维生素 D。胆固醇还是构成 动物细胞膜的重要组成成分。 种类 功能 脂肪 ①细胞内良好的储能物质 ②是一种很好的绝热体，皮下的脂肪层起到保温作用 ③分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲和减压作用，保护内脏器官 （核糖和脱氧核糖） 淀粉 ④ 五碳糖 C、H、O ① ③ 六碳糖 ② 糖原 （葡萄糖、果糖、半乳糖） （蔗糖、麦芽糖、乳糖） （肝糖原、⑤） 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 甘油 O CH2-0-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH -0-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH2-0-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH CH-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 O O 甘油 脂肪酸 含氮碱基 磷酸 O CH2-0-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH2-0-C-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3 CH2 O CH2-CH2-O-P-O- CH3 CH3-N ＋ -CH3 OH 脂肪 磷脂 胆固醇 固醇 性激素 维生素 D 储能物质、保温、保护内脏器官 C、H、O、N、P 生物膜的组成成分 脂 质 参与脂质运输、动物细胞膜的成分 调节生命活动 促进钙、磷的吸收 37 38 类脂 磷脂 构成细胞膜、线粒体膜、叶绿体膜等多种膜结构的重要成分 固醇类 胆固醇 构成动物细胞膜的重要成分，在人体内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及生殖细胞的形成，激发并维持第二性征 维生素 D 促进人和动物肠道对钙和磷的吸收 （3）胆固醇与人体健康：肝是体内胆固醇合成和转化的主要场所。正常情况下，人体内胆固醇的 合成与转化处于相对稳定状态。胆固醇在血液中以与脂蛋白结合的形式运输，主要包括低密度脂蛋白 （LDL）和高密度脂蛋白（HDL）。低密度脂蛋白能将胆固醇由肝脏运输到全身组织细胞，而高密度脂蛋 白则将组织细胞中多余的胆固醇运输到肝脏。血液中胆固醇偏高与心血管疾病的发生明显相关。如在 动脉粥样硬化这种疾病中，多余的胆固醇沉积在动脉的内壁上，使管腔变小，最终可能形成凝块，阻 塞动脉，引起心肌梗死或中风。 例 12 下列有关脂质的叙述，正确的是（ ）。 A. 脂质中的磷脂是细胞膜的组成成分 B. 维生素 D和性激素不属于固醇类物质 C. 脂肪比相同质量的多糖彻底氧化产能少 D. 脂质在核糖体、内质网及高尔基体上合成 例 13 下列属于构成磷脂分子成分的是 ①脂肪 ②脂肪酸 ③甘油 ④胆固醇 ⑤磷酸 ⑥含氮碱基 ⑦氨基 A. ②③⑤⑥ B. ②③⑥ C. ③⑤⑥⑦ D. ①③⑤⑥ 例 14 下表是糖类、脂肪主要组成元素的质量分数。据表分析，下列结论不正确的是（ ）。 种类 质量分数（%） C H O 脂肪 73～77 11～12.5 9.0～12 糖类 52～58 7.0～8.0 40～45 A. 质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，糖类耗氧少 B. 质量相同的脂肪和糖类被彻底分解时，脂肪产生的能量多 C. 脂肪、糖类在体内代谢的共同代谢终产物是 CO2和 H2O D. 脂肪是生物体进行生命活动的主要能源物质 例 15 磷脂是组成细胞膜的重要成分，这与磷脂分子的头部亲水，尾部疏水的性质有关。某研究小 组发现植物种子细胞以小油滴的方式储存油，每个小油滴都由磷脂膜包被着，该膜最可能的结构是（ ）。 A. 由单层磷脂分子构成，磷脂的尾部向着油滴内 B. 由单层磷脂分子构成，磷脂的头部向着油滴内 C. 由双层磷脂分子构成，结构与细胞膜完全相同 D. 由双层磷脂分子构成，两层磷脂的头部相对 例 16 下图表示细胞中一种常见的水解反应，下列化合物能发生此种反应的有（ ）。 ①多肽 ②淀粉 ③纤维素 ④脂肪 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 例 17 下表是构成细胞的有机化合物及其组成元素，相关叙述正确的是（ ）。 有机化合物 组成元素 ① C、H、O ② C、H、O、N、P ③ C、H、O、N，有些种类还含有 P和 S ④ C、H、O，有些种类还含有 N和 P A．小麦细胞核中不含有机化合物① B．洋葱细胞壁中不含有机化合物② C．念珠藻细胞质中不含有机化合物③ D．酵母菌线粒体中不含有机化合物④ 例 18 “纳米机器”——分子转子，经过设计后可被紫外光激 活，对特定癌细胞识别并钻孔后，将治疗药物送入（右图）。下列 有关说法正确的是（ ）。 A．细胞膜中磷脂分子的头部疏水，尾部亲水 B．环境中的有害物质一定不会进入细胞 C．右图在显微结构水平上解释了钻孔过程 D．分子转子的识别可能与癌细胞表面糖蛋白有关 例 19 右图表示油菜种子在成熟过程中种子内有机物相对含量的 变化趋势，下列相关叙述不正确的是（ ）。 A．第 36天，种子内含量最高的有机物可用苏丹Ⅲ染液检测 B．细胞代谢利用大量糖类，导致淀粉相对含量降低 C．糖类不断转化为脂质，导致脂质相对含量持续增加 D．糖类不转化为蛋白质，导致含氮物质含量不变 例 20 生物大分子通常都有一定的分子结构规律，即是由一定的基本结构单位，按一定的排列顺 序和连接方式形成的多聚体，下列表述中正确的是（ ）。 A．若该图为一段肽链的结构模式图，则 1表示肽键，2表示中心碳原子，3的种类有 20种 B．若该图为一段 RNA的结构模式图，则 1表示核糖，2表示磷酸基团，3的种类有 4种 C．若该图为一段单链 DNA的结构模式图，则 1表示磷酸基团，2表示脱氧核糖，3的种类有 4种 D．若该图表示多糖的结构模式图，淀粉、纤维素和糖原是相同的 例 21 下图是生物体内几种有机物组成以及它们各自功能的关系图，m1、m2、m3、m4分别是大分子物 质 M1、M2、M3、M4的组成单位。下列说法中正确的是（ ）。 A．相同质量的 M1和 M2被彻底氧化分解，则 M1的耗氧量多 B．同一个体不同细胞中 M3的种类不同取决于基因的选择性表达 ＋ H2O 酶 生物大分子 单体 1 2 3 m1 M1 主要能源物质 m2 M2 主要贮能物质 m3 M3 生命活动的承担者 m4 M4 遗传信息的携带者 C、H、 O、N、 P、S 等元素 分子 转子 光激活 12 24 36 48 含氮物质 50 40 30 20 10 0 干重（%） 淀粉 可溶性糖 脂肪 油菜开花后的天数 39 40 C．m3和 m4之间的区别主要是五碳糖和碱基的种类不同 D．不同的 M4在结构上的区别主要是 m4的连接方式不同 例 22 单体的排列顺序不同是许多生物大分子具有差异性的原因之一，选项中与此无关的是（ ）。 A．糖原、淀粉和纤维素之间的差异 B．细胞膜上不同载体蛋白之间的差异 C．mRNA、rRNA和 tRNA之间的差异 D．同一条染色体上不同基因之间的差异 例 23 诺贝尔奖得主屠呦呦在抗疟药物研发中，发现了一种药效高于青蒿素的衍生物蒿甲醚，结构 如右图。下列叙述错误的是（ ）。 A. 青蒿素不可能是蛋白质类药物 B. 青蒿素不会引起疟原虫抗药性的增强 C. 青蒿素的合成受基因表达的控制 D. 青蒿素可以口服 例 24 适度的紫外线照射可使皮肤中产生维生素 D3（VD3），活化的 VD3可促进肠道吸收钙离子。对于 因缺乏 VD3引起缺钙的人群来说，下列做法中不应选择的是（ ）。 A. 适量进行日光浴 B. 增加室外活动 C. 补充适量鱼肝油 D. 补充胡萝卜素 第 4 节 水和无机盐是生命活动的必需物质 一、水赋予细胞生命特性 1. 水在生物体的含量：组成生物体含量最多的化合物，是细胞的重要成分。一般情况下，活细胞 内含量最多的化合物是水，含量最多的有机化合物是蛋白质。 生物体内各种化合物的含量（%） 化合物 水 蛋白质 无机盐 脂类 糖类与其他有机物 含量 80～90 7～10 1～1.5 1～2 1～1.5 不同生物的含水量有所不同，同一生物的不同年龄阶段的含水量也不同（幼儿时期＞成年时 期），同一生物的不同器官含水量也不同（幼嫩部分＞成熟部分）。 人在不同发育阶段的含水量（%） 人体中几种不同器官或组织中水分的含量（%） 生长发育阶段 幼儿 成年（女） 成年（男） 组织器官 牙齿 骨髓 骨骼肌 心脏 血液 质量分数 77 52～58 60～65 质量分数 10 22 76 79 83 2. 水存在形式 （1）自由水：在细胞内、细胞之间、生物体内可以自由流动，是良好溶剂，可以溶解许多物质， 也可参与物质代谢。自由水的含量影响细胞代谢的强度，新陈代谢越旺盛部位，含量越多。一般地我 们把含有自由水的生物叫做鲜重，不含有自由水的叫做干重。 元素 人体细胞鲜重元素（%） 人体细胞干重元素（%） O C H N P S 其他 C O H N Ca P K S Mg 百分比 65 18 10 3 1.4 0.3 ＜0.3 56 14.6 7.46 9.33 4.67 3.11 1.09 0.78 0.16 （2）结合水：在生物体内或细胞内与蛋白质、多糖等物质相结合，失去流动性，是细胞结构的重 要组成部分，也是形成和维持生物大分子空间结构的必要因素。结合水不能溶解其他物质，不参与代 谢作用，赋予各种组织、器官一定的形状、硬度和弹性。 形式 自由水 结合水 特点 流动性强、易蒸发、加压可析离，参与物质代谢 不流动、蒸发、不能析离，与其他物质结合 功能 ①细胞内良好的溶剂 ②参与生化反应 ③为细胞提供液体环境 ④运送营养物质、废物 细胞结构的重要组成成分 联系 自由水和结合水在一定条件下可相互转化 （3）自由水与结合水之间转化：自由水和结合水在一定条件下存在着动态转化，自由水和结合水 的转化受代谢强度和温度的影响。细胞内代谢越强，细胞所处的温度越高，则会有较多的结合水转化 为自由水。反之亦然。当自由水比例增加时，生物体代谢活跃，生长迅速，但抗逆性减弱。 干种子内所含的主要是结合水，干种子只有吸足水分，获得大量自由水，才能进行旺盛的生命活 动。当自由水向结合水转化较多时，代谢强度就会下降，抗寒、抗热、抗旱的性能提高。旱生植物比 水生植物具有较强抗旱能力，其生理原因之一就是结合水相对含量较高。 3. 水的存在、功能验证：鲜种子放在阳光下暴晒，重量减轻，自由水散失，代谢减弱。干种子 用水浸泡后仍能萌发，说明失去自由水的种子仍保持其生理活性。把干种子放在试管中，用酒精灯加 热，试管壁上有水珠，失去的是结合水。种子浸泡后不萌发，说明失去结合水的细胞失去生理活性。 例 1 豌豆种子在成熟时，圆粒种子中淀粉含量较高，故能有效地保留水分；而皱粒种子因失水较 多而皱缩。圆粒种子中因淀粉而保留的水分和皱粒种子中失去的水分分别是（ ）。 A. 结合水、自由水 B. 自由水、结合水 C. 结合水、结合水 D. 自由水、自由水