内容正文:
第3讲 细胞中的糖类和脂质
课程标准解读
知识网络概览
【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,又是生命活动的重要能源物质。
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。
【能力要求】
1.理解能力:能够比较、分析糖类和脂肪在细胞供能方面的不同。
2.创新能力:从糖类与脂肪的相互转化的角度解释减肥难以成功的原因。
考点一 细胞中的糖类
精梳 攻教材
糖类的种类及功能:
【名师点睛】
有关糖类的3点提醒
(1)糖类并非都仅含C、H、O三种元素,几丁质还含有N。
(2)构成淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖分子,但是葡萄糖的数量和连接方式不同。
(3)多糖水解的终产物是单糖,如淀粉水解的终产物是葡萄糖;糖氧化分解的终产物是CO2和H2O等。
【自测强化】
1.辨易错
(1)生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在。 (√)
(2)细胞中的糖类都是能源物质。 (×)
分析:细胞中的糖类并不都是能源物质,如纤维素是结构物质。
(3)糖类都是生物大分子。 (×)
分析:单糖、二糖不是生物大分子。
(4)人和动物血液中葡萄糖含量低于正常值时,肝糖原、肌糖原便会分解产生葡萄糖及时补充。 (×)
分析:人和动物血液中葡萄糖含量低于正常值时,只有肝糖原会分解产生葡萄糖及时补充。
2.练表达
(1)(必修1 P23糖的分类拓展)葡萄糖可以口服,也可以注射;蔗糖只能口服不能注射。原因是葡萄糖属于单糖,可以直接进入细胞,因此可以口服也可以静脉注射;蔗糖属于二糖,必须经过消化作用分解成两分子单糖后才能进入细胞,因此不能直接静脉注射。
(2)(必修1 P25“批判性思维”)人类很难消化纤维素,但纤维素等其他糖类仍被称为人类的“第七类营养素”,原因是虽然人类很难消化纤维素,但是纤维素能够刺激胃肠蠕动,改善胃肠环境,有利于排出体内有害物质。
精练 提能力
1.(2025·十堰模拟)糖画是一种传统民间手工艺,用料一般是红糖、白糖(主要成分是蔗糖)和少量的饴糖(主要是麦芽糖)。下列叙述错误的是( )
A.糖类分子一般是由C、H、O三种元素构成的
B.红糖、白糖的主要成分可以被进一步水解成更简单的化合物
C.向饴糖中加入斐林试剂后,水浴加热会形成砖红色沉淀
D.生物体内的糖绝大多数以葡萄糖的形式存在
【解析】选D。糖类分子一般是由C、H、O三种元素构成的,但多糖中的几丁质中含有N,A正确;红糖、白糖的主要成分是蔗糖,蔗糖是二糖,可以进一步水解为两分子的单糖,B正确;饴糖主要成分是麦芽糖,为还原糖,加入斐林试剂后,水浴加热会形成砖红色沉淀,C正确;生物体内的糖绝大多数以多糖的形式存在,D错误。
【加固训练】
(2024·大理模拟)糖类是细胞的重要能源物质,也是细胞的结构成分。下图为与糖类有关的物质组成示意图。据图分析,下列叙述正确的是( )
A.①所示的二糖都能与斐林试剂发生作用,生成砖红色沉淀
B.若A为脱氧核糖,则⑤是蓝细菌染色体的组成成分
C.若A为葡萄糖,则③所示的多糖均为细胞的储能物质
D.若A为核糖,则⑥可由核仁控制合成,经核孔进入细胞质
【解析】选D。二糖中的蔗糖没有还原性,不能与斐林试剂发生作用生成砖红色沉淀,A错误;蓝细菌没有染色体,B错误;葡萄糖缩合成的多糖中,纤维素不是细胞的储能物质,C错误;若A为核糖,④为核糖核苷酸,若缩合形成的⑥为rRNA,则是由核仁控制合成,经核孔进入细胞质的,D正确。
2.(2023·重庆高考)几丁质是昆虫外骨骼和真菌细胞壁的重要成分,中国科学家首次解析了几丁质合成酶的结构,进一步阐释了几丁质的合成过程(如下图)。该研究结果在农业生产上有重要意义。下列叙述错误的是( )
A.细胞核是真菌合成几丁质的控制中心
B.几丁质是由多个单体构成的多糖物质
C.细胞通过跨膜运输将几丁质运到胞外
D.几丁质合成酶抑制剂可用于防治病虫害
【解析】选C。
A(√)
细胞核是真核细胞遗传和代谢的控制中心,真菌合成几丁质是在细胞核的控制下完成的
B(√)
在几丁质合成酶的催化下,单糖分子连接成多糖
C(×)
几丁质的合成发生在细胞膜的外侧,合成后无须再跨膜运输到胞外
D(√)
几丁质合成酶抑制剂可以抑制几丁质的合成,从而抑制昆虫外骨骼和真菌细胞壁的形成,有助于防治农业生产中的病虫害
考点二 细胞中的脂质
精梳 攻教材
1.脂质的种类、结构和作用:
2.细胞中糖类与脂质的关系:
【名师点睛】
关于脂肪酸的2点提醒
(1)植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸,在室温时呈液态,如日常炒菜用的食用油。
(2)大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸,室温时呈固态。
【自测强化】
1.辨易错
(1)彻底氧化分解时脂肪比相同质量的糖类释放能量少。 (×)
分析:脂肪中氢原子比例高,彻底氧化分解时比相同质量的糖类产能多。
(2)脂质通常都不溶于水而溶于脂溶性有机溶剂,如丙酮、氯仿、乙醚等。 (√)
(3)饱和脂肪酸的熔点较高,容易凝固。 (√)
(4)磷脂是所有细胞必不可少的脂质,是由甘油、脂肪酸和磷酸等所组成的分子。 (√)
(5)脂肪水解的产物不能用于合成磷脂。 (×)
分析:脂肪水解后产生的脂肪酸和甘油,是合成磷脂的原料。
(6)维生素D是构成骨骼的主要成分,缺乏维生素D会影响骨骼发育。 (×)
分析:CaCO3是构成骨骼的重要成分,维生素D可以促进钙的吸收。
2.练表达(必修1 P26“思考·讨论”延伸思考)
油料作物种子如花生、蓖麻在播种时,播种的深度相对较浅,从物质代谢的角度分析,可能的原因是油料作物种子含脂肪较多,种子萌发时消耗的氧气量相对较大。
精练 提能力
1.(2024·甘肃高考)甘肃陇南的“武都油橄榄”是中国国家地理标志产品,其果肉呈黄绿色,子叶呈乳白色,均富含脂肪。由其生产的橄榄油含有丰富的不饱和脂肪酸,可广泛用于食品、医药和化工等领域。下列叙述错误的是( )
A.不饱和脂肪酸的熔点较低,不容易凝固,橄榄油在室温下通常呈液态
B.苏丹Ⅲ染液处理油橄榄子叶,在高倍镜下可观察到橘黄色的脂肪颗粒
C.油橄榄种子萌发过程中有机物的含量减少,有机物的种类不发生变化
D.脂肪在人体消化道内水解为脂肪酸和甘油后,可被小肠上皮细胞吸收
【解析】选C。本题主要考查脂肪的组成、特性及检测。脂肪酸的“骨架”是一条由碳原子组成的长链,如果长链中存在双键,那么碳原子连接的氢原子数目就不能达到饱和,这样形成的脂肪酸就是不饱和脂肪酸,所以不饱和脂肪酸的熔点较低,不容易凝固,而橄榄油含有丰富的不饱和脂肪酸,在室温下通常呈液态,A正确;油橄榄富含脂肪,用苏丹Ⅲ染液处理它的子叶,在高倍镜下可观察到橘黄色的脂肪颗粒,B正确;油橄榄种子在萌发过程中,会形成新的物质,比如一些酶类、维生素类等,所以有机物的种类会增加,C错误;脂肪转化为脂肪酸和甘油后,才能被小肠吸收,D正确。
2.(2023·湖北高考)维生素D3可从牛奶、鱼肝油等食物中获取,也可在阳光下由皮肤中的7-脱氢胆固醇转化而来,活化维生素D3可促进小肠和肾小管等部位对钙的吸收。研究发现,肾脏合成和释放的羟化酶可以促进维生素D3的活化。下列叙述错误的是( )
A.肾功能下降可导致机体出现骨质疏松
B.适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育
C.小肠吸收钙减少可导致细胞外液渗透压明显下降
D.肾功能障碍时,补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降
【解析】选C。本题考查维生素的作用。肾功能下降会导致维生素D3的活性下降,进而减少小肠和肾小管等部位对钙的吸收,导致机体出现骨质疏松,A正确;在阳光下皮肤中的7-脱氢胆固醇可以转化为维生素D3,它能促进钙的吸收,所以适度的户外活动,有利于少年儿童的骨骼发育,B正确;细胞外液渗透压的90%以上来自钠离子和氯离子,所以小肠吸收钙减少并不会导致细胞外液渗透压明显下降,C错误;肾功能障碍时,维生素D3的活化受阻,只有活化的维生素D3才能促进钙的吸收,因此补充维生素D3不能有效缓解血钙浓度下降,D正确。
3.(2025·晋城模拟)大多数植物种子的贮藏物质以脂肪(油)为主,并储存在细胞的油体中。种子萌发时,脂肪水解生成脂肪酸和甘油,然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖,最后转变成蔗糖,并转运至胚轴供给胚生长和发育,如图所示。
(1)大多数植物种子以贮藏脂肪为主,这是因为与糖类相比,脂肪是更好的_________物质。相同质量的脂肪彻底氧化分解释放出的能量比糖类_______,原因是______________。
(2)油料种子萌发初期(真叶长出之前),干重先增加后减少。后减少是大量蔗糖用于细胞呼吸等异化作用,分解为二氧化碳和水等代谢废物,导致干重减少;先增加的原因是______________。
【解析】(1)由于脂肪是细胞内良好的储能物质,所以大多数植物种子以贮藏脂肪为主;相同质量的脂肪与糖类相比,氢含量多,氧含量少,故脂肪耗氧多,产生能量多,糖类物质比脂肪耗氧少,产生能量少。
(2)油料种子萌发初期(真叶长出之前),干重先增加后减少。其原因是早期大量脂肪转变为蔗糖,蔗糖的氧元素高于脂肪,需要补充较多的氧元素,导致干重增加;之后大量蔗糖用于细胞呼吸,分解为二氧化碳和水等代谢产物,导致干重减少。
答案:(1)储能 多 同质量的脂肪和糖类相比,氢含量多,氧含量少,故脂肪耗氧多,产生能量多,糖类物质比脂肪耗氧少,产生能量少
(2)早期大量脂肪转变为蔗糖,蔗糖的氧元素含量高于脂肪,导致干重增加
【加固训练】
(2025·菏泽模拟)棕色脂肪组织是一种特殊的脂肪组织,与白色脂肪组织不同,它并不会储存多余的脂肪,反而会燃烧脂肪产生热量。正常情况下,细胞依靠线粒体利用能源物质产生ATP,而棕色脂肪细胞依靠名为“UCP1”的线粒体质子通道蛋白将这部分能量转而用于产热。研究发现,一种名为“AIDA”的蛋白质能够激活“UCP1”。下列叙述正确的是( )
A.脂肪在脂肪细胞中以大小不一的脂滴形式存在,脂滴膜最可能由磷脂双分子层构成
B.白色脂肪组织细胞用苏丹Ⅲ染液染色,可在显微镜下观察到细胞中被染成红色的脂肪颗粒
C.“UCP1”应该主要存在于线粒体基质中,会影响有氧呼吸的第二个阶段
D.“AIDA”缺乏的机体会出现产热能力下降,不能在寒冷条件下很好地维持体温的现象
【解析】选D。磷脂分子的头部亲水,尾部疏水,而脂滴不溶于水,因此脂滴膜最可能由磷脂单分子层构成,A错误;脂肪可用苏丹Ⅲ染液鉴定,呈橘黄色,B错误;棕色脂肪细胞依靠名为“UCP1”的线粒体质子通道蛋白将线粒体利用能源物质产生的能量转而用于产热,说明“UCP1”为线粒体膜上的质子通道蛋白,C错误;由题意可知,“AIDA”能够激活“UCP1”,因此“AIDA”缺乏的机体会出现产热能力下降,不能在寒冷条件下很好地维持体温的现象,D正确。
【从教材走向高考】
【体验高考 链接教材】
1.(2023·新课标全国卷) →(必修1 P27“拓展应用”T1)葡萄糖是人体所需的一种单糖。下列关于人体内葡萄糖的叙述,错误的是( )
A.葡萄糖是人体血浆的重要组成成分,其含量受激素的调节
B.葡萄糖是机体能量的重要来源,能经自由扩散通过细胞膜
C.血液中的葡萄糖进入肝细胞可被氧化分解或转化为肝糖原
D.血液中的葡萄糖进入人体脂肪组织细胞可转变为甘油三酯
【解析】选B。本题考查糖类的转化、调节和运输。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”。葡萄糖在人体内通过血液运输,是血浆的重要组成成分,血液中的糖称为血糖,其含量的变化受胰岛素、胰高血糖素和肾上腺素等激素的调节,A 正确;葡萄糖是细胞生命活动所需要的主要能源物质,通过氧化分解为机体提供能量,葡萄糖以协助扩散或主动运输的方式通过细胞膜,B错误;葡萄糖进入肝细胞被氧化分解提供能量或者转化为肝糖原储存起来,C正确;葡萄糖在充足的情况下,进入脂肪细胞中可以转化为甘油三酯,D 正确。
2.(2023·北京高考)→(必修1 P38选择题T5)PET-CT是一种使用示踪剂的影像学检查方法,所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来,进入细胞后不易被代谢,可以反映细胞摄取能源物质的量。由此可知,这种示踪剂是一种改造过的( )
A.维生素 B.葡萄糖
C.氨基酸 D.核苷酸
【解析】选B。本题主要考查细胞中能量的主要来源。所用示踪剂由细胞能量代谢的主要能源物质改造而来,说明被改造的物质是葡萄糖。
【深研教材 预测高考】
3.(必修1 P27旁栏思考改编)北京烤鸭是北京传统特色美食。饲喂北京鸭时,主要以玉米、谷类和菜叶为饲料,大量喂食促使其肥育。同时肥胖对健康的影响也引起社会广泛关注。
(1)北京鸭食用玉米、谷类和菜叶能迅速育肥的原因是_____________________。
(2)一张鸭肉卷饼中至少包括了三类多糖,它们是_________、_________、_____________;包括的脂质有__________________(至少写出两种)等。
(3)为了研究肥胖成因,科研人员选取同龄且健康的A、B、C三个品系小鼠进行实验。
步骤1: ____________________________。
步骤2:在适宜环境中饲养8周,禁食12 h后检测__________________相对值(反映小鼠的肥胖程度),结果如图1。
三个品系小鼠中,最适宜作为肥胖成因研究对象的是_____品系小鼠。
(4)检测上述所选品系小鼠细胞内与脂肪代谢相关酶的含量,结果如图2。
图中HSL、ATGL和TGH分别代表激素敏感脂酶、脂肪甘油三酯酶和甘油三酯水解酶。据图2推测,小鼠肥胖的原因可能是______________。
【解析】(1)因为细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的,糖类在供应充足的情况下,可以大量转化为脂肪,所以北京鸭食用玉米、谷类和菜叶等含糖的食物可以迅速肥育。
(2)一张鸭肉卷饼中至少包括了三类多糖,它们是糖原、淀粉、纤维素;包括的脂质有脂肪、磷脂(胆固醇)等。
(3)根据变量设置一组对照实验,对实验变量进行处理的,就是实验组,没有处理的就是对照组。根据图1柱状图分析:三个品系分为了常规饲料组和高脂饲料组,前者作为对照,后者是实验组,其他条件保持相同且适宜。因变量为脂肪细胞体积相对值。A品系脂肪细胞体积相对值差异明显,B品系脂肪细胞体积相对值一样,C品系脂肪细胞体积相对值变化不明显。可见最适宜作为肥胖成因研究对象的是A品系小鼠。
(4)根据图2柱状图分析:高脂饲料饲喂的小鼠其细胞内激素敏感脂酶(HSL)、脂肪甘油三酯酶(ATGL)的含量明显低于正常小鼠,可推测其影响了脂肪的利用和转化,导致小鼠肥胖。
答案:(1)细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的,当北京鸭摄入的糖类过多时,糖类在鸭体内就转变成了脂肪,并且在皮下组织等处储存起来
(2)糖原 淀粉 纤维素 脂肪、磷脂(胆固醇)
(3)每个品系分为对照组和实验组,分别饲喂等量的常规饲料和高脂饲料 脂肪细胞体积 A
(4)其细胞内的激素敏感脂酶(HSL)、脂肪甘油三酯酶(ATGL)的含量低于正常小鼠,影响了脂肪的利用和转化
- 13 -
学科网(北京)股份有限公司
$