内容正文:
第二节 细胞中的糖类和脂质
课标
要求
1.概述糖类有多种类型,它们既是细胞的重要结构成分,又是生命活动的主要能源物质。
2.举例说出不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用。
知识点一 碳链是形成生物大分子的骨架
1.生物大分子
(1)一般来说,生物体内合成的相对分子质量超过10_000的有机化合物被称为生物大分子。
(2)多糖、蛋白质、核酸都是生物大分子。
2.碳链是形成生物大分子的骨架
(1)生物大分子是由许多基本组成单位(单体)连接而成的。
(2)构成单体的碳原子之间是通过单键或双键相连接的,称为有机化合物的碳骨架。
(3)碳骨架结构的排列和长短决定了有机物的基本性质。
1.单体是以若干个相连的碳原子构成的基本骨架。(×)
提示:单体是以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架。
2.多聚体是由许多单体连接而成。(√)
分析碳链是形成生物大分子的骨架的原因
1.以下是碳原子结构图,据图分析回答下列问题:
(1)填出图中①~③的结构名称。
(2)碳原子中可以与其他原子形成共价键的电子是①(填图中序号),碳原子形成的共价键数是四个。
2.为什么说碳是生命的核心元素,没有碳,就没有生命?
提示:碳链形成生物大分子的骨架,而生物大分子又是组成生命的重要成分。
生物大分子
单体
多糖
单糖
蛋白质
氨基酸
核酸
核苷酸
1.下列属于生物大分子物质的是( )
A.水 B.蛋白质
C.葡萄糖 D.无机盐
解析 A~D中只有蛋白质是生物大分子,它由许多氨基酸脱水缩合形成。
答案 B
2.(2025·宿迁高一检测)人们常说“碳是生命的核心元素”“没有碳,就没有生命”,下列关于碳的叙述,错误的是( )
A.碳原子在组成生物大分子有机物中具有极其重要的作用
B.以碳链为骨架的生物大分子是构成细胞生命大厦的基本框架
C.构成生物大分子的基本单位是以若干个相连的碳原子构成的碳链为基本骨架
D.碳元素是构成细胞的鲜重和干重中含量最多的元素
解析 细胞鲜重中含量最多的元素是O,D错误。
答案 D
知识点二 糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
1.能量推动生命活动
(1)生命活动需要能量来维持。
(2)为细胞生活供能的物质:多种有机物,以糖类为主。
2.糖类的元素组成
元素组成:C、H、O。
3.分类
(1)单糖
常见种类
(2)二糖:主要有蔗糖、麦芽糖、乳糖。
(3)多糖
常见种类
4.功能
(1)细胞的重要结构成分,如纤维素是植物细胞壁的主要成分。
(2)生物体维持生命活动的主要能源物质,如淀粉和糖原。
(3)与其他物质结合,在细胞免疫、细胞识别、信息传递等生命活动中发挥重要作用,如糖蛋白、糖脂等。
5.鉴定
(1)实验原理
淀粉+稀碘液→蓝色
还原糖(葡萄糖、麦芽糖、果糖等)+斐林试剂砖红色沉淀。
(2)实验步骤
①鉴定淀粉
取三支洁净的试管,编号A、B、C
↓
配制葡萄糖溶液、蔗糖溶液和淀粉溶液
↓
取3 mL葡萄糖溶液、蔗糖溶液和淀粉溶液分别加入A、B、C三支试管中
↓
向上述三支试管中分别滴加等量的稀碘液,观察溶液的颜色变化
②鉴定还原糖
取四支洁净的试管,编号1号、2号、3号、4号
↓
取3 mL葡萄糖溶液、蔗糖溶液和淀粉溶液分别加入1号、2号、3号试管中,再各滴加1 mL清水
↓
向4号试管中加入3 mL淀粉溶液,再滴加1 mL稀释的唾液
↓
静置5分钟后,向4支试管中各加入2 mL斐林试剂,在50~65 ℃条件下隔水加热2分钟,观察溶液的颜色变化
(3)结果与分析
葡萄糖和淀粉的水解产物能与斐林试剂反应产生砖红色沉淀;蔗糖分子既不与稀碘液发生反应,也不与斐林试剂发生反应。
[提醒]
组织样液加入斐林试剂后的颜色变化
(1)刚加入时:呈现Cu(OH)2溶液的颜色,即浅蓝色。
(2)加热后:部分Cu(OH)2被还原成砖红色的Cu2O沉淀,两者混合溶液呈棕色。
(3)随着反应的继续进行:Cu(OH)2全部被还原成Cu2O,溶液变为砖红色。溶液颜色变化为:浅蓝色→棕色→砖红色(沉淀)。
1.麦芽糖、蔗糖、乳糖水解后都能得到葡萄糖。(√)
2.淀粉和纤维素都是植物细胞内储存能量的多糖。(×)
提示:纤维素不能储存能量。
3.糖原是人和动物细胞的储能物质,都分布在肝脏中。(×)
提示:肌肉中也有糖原。
4.还原糖遇到斐林试剂后立即产生砖红色沉淀。(×)
提示:还原糖与斐林试剂的颜色反应需要水浴加热。
5.斐林试剂是由0.1 g/mL NaOH溶液和0.05 g/mL的CuSO4溶液按1∶1的比例混合配制后使用的。(√)
6.所有的糖类都能用斐林试剂检测。(×)
提示:可溶性还原糖中含有醛基(-CHO)具有弱还原性,在水浴加热的情况下可与新配制的斐林试剂中的氢氧化铜发生氧化还原反应,把Cu2+还原成砖红色的Cu2O,因此不能检测非还原糖,如淀粉、蔗糖。
7.剩余的斐林试剂应立刻装入棕色瓶,以便长期保存备用。(×)
提示:斐林试剂应现配现用。
1.运动会上,长跑运动员进行比赛前往往补充一些葡萄糖溶液,请讨论这样做的原因。
提示 长跑过程中需要消耗大量的能量,葡萄糖是主要的能源物质,且可被人体直接吸收,运动员服用后可满足机体对能量的需要。
2.糖类是主要的能源物质,是不是意味着所有的糖类都是能源物质?请举例说明。
提示 不是。如核糖、脱氧核糖、纤维素等均不是能源物质。
3.是否所有的糖都能用斐林试剂来鉴定?
提示 不是。只有还原糖才能用斐林试剂来鉴定,蔗糖和多糖等不是还原糖。
4.鉴定还原糖的实验在材料选择上有哪些原则?
提示 ①选择的材料应富含待检测的物质。②材料应该为无色或者白色或者颜色较浅,有利于实验结果的观察。
5.下图是一个汉堡中的几种多糖的组成,淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖,为什么它们在化学性质上有很大差异?
提示 三种多糖的基本单位都是葡萄糖,但葡萄糖连接的方式不同,使它们具有了不同的化学性质。
糖类的分类
1.依据分布划分
2.依据功能划分
(1)参与构成细胞的重要组成成分
①纤维素:植物细胞壁的主要成分。
②脱氧核糖:DNA的组成成分。
③核糖:RNA的组成成分。
3.依据性质划分
(1)还原糖:葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖、麦芽糖,可与斐林试剂在水浴加热的情况下反应,产生砖红色沉淀。
(2)非还原糖:核糖、脱氧核糖、蔗糖、淀粉、糖原、纤维素等。
1.(2025·南京高一检测)下列关于糖类的叙述,正确的是( )
A.葡萄糖和麦芽糖都是单糖
B.蔗糖可以被小肠上皮细胞直接吸收
C.构成纤维素的基本单位是葡萄糖和果糖
D.葡萄糖和麦芽糖均有还原性
解析 葡萄糖是单糖,麦芽糖是二糖,A错误;蔗糖只有被消化成小分子的葡萄糖和果糖才能被小肠上皮细胞吸收,B错误;构成纤维素的基本单位是葡萄糖,果糖不是构成纤维素的基本单位,C错误。
答案 D
糖类三个易错点
(1)能被水解的糖:二糖和多糖,单糖不能被水解。
(2)能被细胞直接吸收的糖:只有单糖能被细胞直接吸收,二糖和多糖都不能。
(3)构成多糖的基本单位:大多数多糖的基本单位是葡萄糖。
2.(2025·连云港高一期中)“淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原”,这是某生物体内糖类的某些变化。下列相关说法错误的是( )
A.此生物一定是植物,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,因为能利用葡萄糖合成糖原
D.麦芽糖为二糖,葡萄糖为单糖
解析 糖原是动物细胞特有的多糖。在动物的消化道内能将淀粉水解成麦芽糖,麦芽糖水解成葡萄糖,然后吸收,并在肝脏和肌肉中合成糖原,所以此生物一定是动物,因为能利用葡萄糖合成糖原,A错误,C正确。
答案 A
3.(2025·江苏淮安期中)关于生物组织中还原糖的鉴定,下列叙述错误的是( )
A.量取2 mL斐林试剂时应优先选用5 mL量筒而不用10 mL量筒
B.在组织样液中加入斐林试剂后液体呈浅蓝色,加热后先变绿,再变成砖红色
C.隔水加热时,试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面
D.组成斐林试剂的两种溶液需分别储存,使用时再临时混合均匀
解析 量取2 mL斐林试剂时应优先选用5 mL量筒而不用10 mL量筒,用10 mL量筒误差大,A正确;在组织样液中加入斐林试剂后试管内液体呈现浅蓝色,加热后先变成棕色,再变成砖红色,B错误;隔水加热时,试管中液体的液面应低于烧杯中水的液面,确保试管中液体都能均匀受热,C正确;组成斐林试剂的两种溶液为氢氧化钠和硫酸铜溶液,若提前混合就会生成氢氧化铜,需分别储存,使用时再临时混合均匀,D正确。
答案 B
选择实验材料的要求
(1)含量较高,如检测还原糖时宜选用苹果,苹果含大量还原糖,不能选择甘蔗、甜菜等,因为这两种实验材料中含蔗糖较高,蔗糖不具有还原性。
(2)颜色为白色或浅色。白色或浅色的材料可以避免材料本身的颜色遮盖反应产生的颜色,如检测还原糖时一般不选择西瓜、葡萄等。
知识点三 脂质在维持细胞结构和功能中的作用
1.脂质的元素组成及性质
(1)元素组成:主要是C、H、O。
(2)性质:脂质通常不溶于水,而溶于有机溶剂。
2.脂质的分类和功能
脂质的分类
功能
脂肪
细胞内的重要储能物质
磷脂
构成细胞质膜的重要物质
固醇类
胆固醇
合成其他固醇类物质的原料,构成动物细胞质膜的成分之一
性激素
促进人和动物生殖器官的发育及生殖细胞的形成
维生素D
促进人和动物对钙和磷的吸收
蜡
通常分布与生物体表面,具有保护作用
3.探究植物细胞是否含有脂肪
(1)实验原理
脂肪+苏丹Ⅲ染液→橘黄色
(2)实验探究,得出结论
1.磷脂和胆固醇都是构成细胞质膜的重要成分。(√)
2.磷脂是所有细胞必不可少的脂质。(√)
3.脂肪含有C、H、O、P等元素。(×)
提示:脂肪只含有C、H、O三种元素,磷脂中含有P元素。
4.脂肪是动物体内唯一的储能物质。(×)
提示:除脂肪外,动物体内的储能物质还有糖原,分布在肝脏和肌肉处。
1.俗话说“瘦子怕撞,胖子怕热”,这反映出脂肪还有哪些功能?
提示 脂肪有缓冲、减压和保温的作用。
2.公鸡有鲜艳的羽毛,鸣叫嘹亮,这与公鸡体内哪种物质直接有关,其化学本质是什么?
提示 与性激素有关,化学本质是脂质。
3.黑熊在冬眠前要大量地进食,为冬眠积聚能量,这些能量主要储存在哪种成分中?
提示 脂肪是动物体内主要的储能物质,所以能量主要存在于脂肪中。
1.脂质的种类
2.脂质的功能
(1)细胞内的重要储能物质,如脂肪。
(2)构成细胞质膜的重要成分,如磷脂、胆固醇。
(3)调节生命活动,如性激素。
(4)促进肠道对钙和磷的吸收,如维生素D。
(5)保护作用,如蜡。
3.葡萄糖与脂肪的比较
项目
葡萄糖
脂肪
相同
元素组成
C、H、O
作用
氧化分解,释放能量
不同
元素含量
氧含量多、氢含量少
氧含量少、氢含量多
能量多少
氧化分解释放能量少
氧化分解释放能量多
功能
主要能源物质
主要储能物质
1.(多选)下列关于脂质的叙述中,正确的是( )
A.磷脂是构成细胞质膜的重要成分,人和动物的脑、肝脏以及大豆种子中含量丰富
B.蜡的疏水性比脂肪更强,果实表面的蜡可避免水分的散失
C.胆固醇也是构成细胞质膜的重要成分,能有效地促进人和动物对钙和磷的吸收
D.性激素可由性腺产生并分泌,可以促进生殖器官的发育,也是重要的储能物质
解析 胆固醇是构成动物细胞质膜的重要成分,维生素D能有效地促进人和动物对钙和磷的吸收,C错误;性激素可由性腺产生并分泌,可以促进生殖器官的发育,属于调节物质,性激素含量少,没有储能的作用,D错误。
答案 AB
脂质理解的四点提醒
(1)脂质中并非只有磷脂参与构成细胞膜,胆固醇也是构成动物细胞膜的成分。
(2)脂肪≠脂质、固醇≠胆固醇。脂肪只是脂质中的一种,除脂肪外,脂质还包括磷脂和固醇等;胆固醇是固醇中的一种。
(3)脂肪是人和动物的主要储能动质,但脂肪并不是只存在于动物细胞中,植物细胞中也有,如花生种子中。
(4)脂肪不是唯一的储能物质,动物细胞中还有糖原,植物细胞中还有淀粉。
2.下列关于“探究植物细胞是否含有脂肪”活动的叙述,正确的是( )
A.核桃种子切片后,挑选1~2 cm的薄片备用
B.切片染色后,可用50%的乙醇溶液洗去浮色
C.盖上盖玻片后,用吸水纸吸去多余的染液
D.若细胞已死亡,则观察不到细胞中的橘黄色颗粒
解析 核桃种子切片后,挑选最薄的几片备用,应是约为1~2 mm的薄片,A错误;染色后,用吸水纸吸去多余染液,再滴加体积分数为50%的乙醇溶液洗去浮色,用吸水纸吸去乙醇溶液,滴一滴蒸馏水,再盖上盖玻片,C错误;若细胞已死亡,但是细胞中仍有脂肪,可被苏丹Ⅲ染色液染成橘黄色,故细胞已死亡也能观察到细胞中的橘黄色颗粒,D错误。
答案 B
1.下列各种糖类物质中,既存在于动物细胞内,又存在于植物细胞内的是( )
A.淀粉、核糖
B.核糖、脱氧核糖和葡萄糖
C.葡萄糖、核糖和麦芽糖
D.糖原、乳糖和蔗糖
解析 动物细胞和植物细胞共有的糖类有葡萄糖、核糖和脱氧核糖,由此判断B项符合题意。
答案 B
2.下列反应式中◇、○代表不同的单糖,则○——◇代表的糖类可能是( )
○——◇+水○+◇
A.麦芽糖 B.淀粉
C.蔗糖 D.果糖
解析 蔗糖水解产生一分子葡萄糖和一分子果糖。
答案 C
3.人体内磷脂的重要生理作用是( )
A.细胞质膜的组成成分之一
B.合成其他固醇类物质的原料
C.氧化分解为机体提供能量
D.有效地促进人和动物对钙和磷的吸收
解析 磷脂是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分;胆固醇是合成其他固醇类物质的原料;糖类、脂肪等氧化分解为机体提供能量;维生素D有效地促进人和动物对钙和磷的吸收。
答案 A
4.斐林试剂(甲液:0.1 g/mL的NaOH溶液,乙液:0.05 g/mL的CuSO4溶液)可以用来检测生物组织中是否存在还原糖。下列操作步骤正确的是( )
A.待测组织样液→加入乙液1 mL→注入甲液4滴→观察颜色变化
B.待测组织样液→加入甲液1 mL→注入乙液4滴→观察颜色变化
C.待测组织样液→加入甲液和乙液的混合液1 mL→水浴加热→观察颜色变化
D.待测组织样液→加入甲液1 mL→注入乙液4滴→水浴加热→观察颜色变化
解析 斐林试剂由甲液(质量浓度为0.1 g/mL的氢氧化钠溶液)和乙液(质量浓度为0.05 g/mL硫酸铜溶液)组成,用于鉴定还原糖,使用时要将甲液、乙液按照1∶1的比例混合后再加入待测组织样液,然后水浴加热观察颜色的变化,产生砖红色沉淀,说明有还原糖的存在。
答案 C
5.(2023·南京高一期中)某兴趣小组对学校附近三家奶茶店所卖的珍珠奶茶进行了原材料及营养成分的检测,每组实验用的试管均是洁净的试管,实验结果记录如表:
A店
B店
C店
(1)滴加稀碘液摇匀
淡黄色
淡蓝紫色
蓝色
(2)与等量新制斐林试剂混合均匀并加热
少量砖红色
沉淀
少量砖红色
沉淀
少量砖红色
沉淀
(3)将0.1 g/mL NaOH和0.05 g/mL CuSO4等量混合均匀后滴加2滴
白色
淡黄色
淡黄色
(4)滴入一定量的苏丹染液
橘黄色
橘黄色
淡橘黄色
(1)根据上表结果,三种奶茶中淀粉最少的是________________,三种奶茶中都含有________________________。
(2)第2组实验中加热的方式最好是__________,第4组实验中所用的染液是______________。
解析 (1)淀粉遇到碘液呈现蓝色,因此蓝色颜色越深,说明淀粉含量越多,A店中奶茶遇碘液颜色最浅,说明含有淀粉最少。三种奶茶与斐林试剂反应都有砖红色沉淀生成,说明都含有还原糖,与苏丹染液反应都有橘黄色生成,说明都含有脂肪。(2)第2组实验中加热的方式最好是水浴加热。第4组实验中所用的染液是苏丹Ⅲ染液,苏丹Ⅲ染液使得脂肪染成橘黄色。
答案 (1)A店奶茶 还原糖和脂肪
(2)水浴加热 苏丹Ⅲ染液
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