内容正文:
细胞中的无机物、糖类和脂质
第2课时
第1单元 细胞的概述及其分子组成
木每老师
>>>2027届高三生物学一轮复习必修1
1
01
组成细胞的元素
细胞有选择地从无机环境获取元素
原因
细胞膜的功能:①将细胞与外界环境分隔开;②控制物质进出细胞。
细胞膜的功能特点:
选择透过性
生物体总是和外界环境进行着物质交换
生态系统物质循环
非生物界
非生物界
组成细胞的元素在自然界都能找到
组成元素含量上相差很大
统一性
种类
差异性
含量
1.生物界和非生物界在元素种类和含量上的关系
2
01
组成细胞的元素
2.元素分类
指含量占生物体总重量万分之一以上的元素
最基本元素
基本元素
主要元素
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
指含量占生物体总重量万分之一以下的元素。它的含量虽少,但不可或缺
Zn
Fe
B
Mo
Mn
虽分为大量和微量,但都是必需元素,缺一不可
大量元素
微量元素
Cu
3
02
组成细胞的化合物
C
H
O
K
N
P
S
Ca
Mg
Zn
Fe
B
Mo
Mn
糖类(除几丁质)、固醇、脂肪(三酰甘油,甘油和脂肪酸)
蛋白质(氨基酸)
叶绿素含Mg2+、血红蛋白含Fe2+
含S氨基酸:半胱氨酸、甲硫氨酸
核酸(核苷酸)
磷脂、ATP、NADPH
水(H2O)
无机盐
细胞鲜重
水>蛋白质>脂质>糖类
细干重
蛋白质最多
4
吸 收方 式
03
细胞中的无机盐和水
1.细胞中的无机盐
细胞中的无机盐
主要是以离子的形式存在
一般为主动运输
存 在形 式
作用
组成细胞中某些复杂的化合物
维持细胞和生物体的生命活动
维持生物体内的酸碱平衡和细胞的渗透压
I→甲状腺激素
Mg2+→叶绿素
Fe2+ →血红蛋白
哺乳动物血钙过高→肌无力血钙过低→抽搐
Na+ 、Cl- → 细胞外液渗透压、K+ → 细胞内液渗透压、静息电位的维持
HPO4-/HPO42-、H2CO3 / HCO3-缓冲对
Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+等
Cl-、SO42-、PO43-、HCO3-等
5
03
细胞中的无机盐和水
(2022全国甲,1,6分)钙在骨骼生长和肌肉收缩等过程中发挥重要作用。晒太阳有助于青少年骨骼生长,预防老年人骨质疏松。下列叙述错误的 ( )
A.细胞中有以无机离子形式存在的钙
B.人体内Ca2+可自由通过细胞膜的磷脂双分子层
C.适当补充维生素D可以促进肠道对钙的吸收
D.人体血液中钙离子浓度过低易出现抽搐现象
B
6
结合水 自由水
与细胞内的其他物质相结合的水,
叫做结合水 细胞中绝大部分的水以游离的形式存在,可以自由流动,叫做自由水
是细胞结构的重要组成成分
细胞内的良好溶剂;
参与许多生化反应;
为细胞提供液体环境;
运输营养物质和代谢废物
03
细胞中的无机盐和水
2.细胞中的水
95.5%
4.5%
概念
作用
7
03
细胞中的无机盐和水
2.细胞中的水
水为什么是细胞内的良好溶剂?(教材P20)
水是极性分子,带正电或负电的分子容易与之结合,故是良好溶剂
水分子之间容易形成氢键,保证水分子具有流动性。
水分子具有较大的比热容,水可以保持稳定性
8
03
细胞中的无机盐和水
2.细胞中的水
水与细胞代谢的关系
归纳总结
调节
产生
利用
①暗反应(叶绿体基质)
②有氧呼吸第三阶段(线粒体内膜)
③ ATP的合成(叶绿体、线粒体、细胞质基质)
④单糖合成多糖
⑤氨基酸脱水缩合(核糖体)
⑥ DNA分子复制、转录(细胞核、叶绿体、线粒体)
①光反应(叶绿体类囊体薄膜)
②有氧呼吸第二阶段(线粒体基质)
③ ATP的水解(细胞质基质、叶绿体基质)
④肝糖原水解(肝细胞)
⑤淀粉、蛋白质、脂肪消化(消化道)
⑥ DNA、RNA的水解
抗利尿激素
渗透作用&水通道蛋白
吸收
实例
肾小管和集合管对水的重吸收
9
03
细胞中的无机盐和水
(2024江西,5,2分)农谚有云:“雨生百谷”。“雨”有利于种子的萌发,是“百谷”丰收的基础。下列关于种子萌发的说法,错误的是( )
A.种子萌发时,细胞内自由水所占的比例升高
B.水可借助通道蛋白以协助扩散方式进入细胞
C.水直接参与了有氧呼吸过程中丙酮酸的生成
D.光合作用中,水的光解发生在类囊体薄膜上
2.(2022湖北,1,2分)水是生命的源泉,节约用水是每个人应尽的责任。下列有关水在生命活动中作用的叙述,错误的是 ( )
A.水是酶促反应的环境 B.参与血液中缓冲体系的形成
C.可作为维生素D等物质的溶剂
D.可作为反应物参与生物氧化过程
C
C
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04
细胞中的糖类
1.单糖
不能水解的糖
细胞的主要能源物质
组成核酸的物质
五碳糖
六碳糖
☆注意:①一般情况下,糖类由C、H、O三种元素组成(几丁质含有氮的取代基)
②半乳糖多存在于动物体内;果糖多存在于植物体内。
自然界最著名的三糖,棉籽糖,由果糖、半乳糖、葡萄糖组成,分布在植物体内
11
04
细胞中的糖类
2.二糖
由两分子单糖脱水缩合而成的糖
种类 分布 功能
二
糖
麦芽糖
(葡+葡)
蔗糖
(果+葡)
乳糖
(葡+半乳)
发芽的小麦、谷粒中含量丰富
甘蔗、甜菜中含量丰富
人和动物乳汁中含量丰富
都能水解成
葡萄糖,提供能量
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04
细胞中的糖类
3.多糖
淀粉颗粒
由多个单糖聚合而成的大分子物质
纤维素分子
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04
细胞中的糖类
3.多糖
糖原颗粒
由多个单糖聚合而成的大分子物质
肝糖原(粉红色)
肌糖原
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糖原
(分支更多)
直链淀粉
(无分支)
纤维素
(无分支)
支链淀粉
(有分支)
α–1,4糖苷键
β–1,4糖苷键
α–1,6糖苷键(分支处)
04
细胞中的糖类
04
细胞中的糖类
3.多糖
由多个单糖聚合而成的大分子物质
几丁质
昆虫的外骨骼或真菌的细胞壁
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04
细胞中的糖类
3.多糖
归纳总结
CO2 + H2O
光合作用
人摄入
麦芽糖
葡萄糖
消化
消化
糖原
储存
玉米、小麦、水稻的种子;马铃薯、山药、甘薯等的变态茎或根
储存
肝脏、肌肉
氧化分解
CO2 + H2O + 能量
合成
淀粉
吸收
淀粉: 叶绿体
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04
细胞中的糖类
时 间 非油料作物种子(如小麦) 油料作物种子(如大豆)
种子形成时 可溶性糖(还原糖)→淀粉 糖类→脂肪
种子萌发时 淀粉→可溶性糖(还原糖) 脂肪→甘油、脂肪酸→糖类
3.多糖
归纳总结
葡萄糖
18
1甘油 + 3脂肪酸
1脂肪 + 3H2O
酶
甘油三酯
+
羧基
脂肪
05
细胞中的脂质
动物脂肪含有饱和脂肪酸,结构很稳定;植物脂肪含有不饱和脂肪酸(含-C=C-),结构相对不稳定。
05
细胞中的脂质
实际上构成脂肪的不饱和脂肪酸只有顺式结构时才能增大流动性,常温下呈液态,图示即顺式结构。反式脂肪的尾巴往内拐(即双键位置所连接的两个大基团位于双键的两侧),常温下更容易凝固。理论上,反式结构比顺式结构更加稳定,但是对人体健康确是不利的。
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糖类
脂肪
CO2 + H2O + 能量
CO2 + H2O + 能量
相同质量
+ O2
+ O2
相比
少
多
有机物 元素组成 H、O比例 消耗O2 产生H2O 释放能量
糖类 C H O
脂肪 C H O
相同质量
H低,O高
H高,O低
多
少
多
少
少
多
思考:与糖类相比,为什么说脂肪是良好的储能物质?
05
细胞中的脂质
与糖类氧化相比,在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类慢,而且需要消耗大量氧气,而早期地球的大气中是无氧或者缺氧的,选择以脂肪为主要能源物质的细胞和生物在进化过程中被淘汰。
糖类充足时,大量转化
糖类代谢障碍时,少量转化
糖类
脂肪
某些氨基酸
(非必需)
05
细胞中的脂质
磷脂
磷脂酰肌醇
(不含N)
卵磷脂
(含N)
05
细胞中的脂质
胆固醇
性激素
维生素D
胆固醇是性激素和维生素D的前体物质
固醇
05
细胞中的脂质
分子结构差异很大
通常都不溶于水,
溶于脂溶性有机溶剂
脂肪
固醇
磷脂
储能脂
结构脂
调节脂
脂质
05
细胞中的脂质
构成动物细胞
膜的重要成分
促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成
脂质
固醇(C、H、O)
胆固醇
性激素
维生素D
磷脂
C、H、O、P、N
脂肪(C、H、O)
构成细胞膜的重要成分
最常见的脂质,是细胞内良好的储能物质
有效促进肠道对钙和磷的吸收
参与人体血液
中脂质的运输
激发并维持第二性征
构成细胞器膜的重要成分
保温、缓冲减压作用
05
细胞中的脂质
磷脂元素组成,老师注意提醒含N的情况
26
2.(2023湖北,3,2分)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
(2025湖南,3,2分)蛋白R功能缺失与人血液低胆固醇水平相关。蛋白R是肝细胞膜上的受体,参与去唾液酸糖蛋白的胞吞和降解,从而调节胆固醇代谢。下列叙述错误的是( )
A.去唾液酸糖蛋白的胞吞过程需要消耗能量
B.去唾液酸糖蛋白的胞吞离不开膜脂的流动
C.抑制蛋白R合成能增加血液胆固醇含量
D.去唾液酸糖蛋白可以在溶酶体中被降解
C
C
05
细胞中的脂质
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
①还原糖的检测和观察
1.实验原理
还原糖+斐林试剂
砖红色沉淀
50~65℃ 水浴加热
②脂肪的检测和观察
脂肪
苏丹Ⅲ染液
苏丹Ⅳ染液
橘黄色
红色
淀粉+碘液
蓝色
③淀粉的检测和观察
④蛋白质的检测和观察
蛋白质+双缩脲试剂
紫色
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斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
0.1g/ml NaOH
0.05g/ml CuSO4
0.1g/ml NaOH
0.01g/ml CuSO4
还原糖 + Cu(OH)2
↓Δ
Cu2O(沉淀)
两个肽键与Cu2+在碱性的条件下结合成紫色络合物
新制Cu(OH)2(现配现用)
碱性条件下的Cu2+
等量,均匀混合
先A液1ml,再B液4滴
50-65℃水浴加热
无需加热,摇匀即可
浅蓝→砖红色沉淀
浅蓝→紫色
成分
鉴定原理
试剂实质
添加顺序
反应条件
实验现象
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
检测生物组织中的还原糖(葡萄糖、麦芽糖等)
1、原理:
斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液[新制Cu(OH)2],能够将还原糖氧化,并生成砖红色沉淀Cu2O。
注:斐林试剂现配现用,不能久置。反应需要水浴加热。
2、步骤
①向试管中加入待测组织样液2mL。
②注入现配的斐林试剂1mL,摇匀。
③50~65℃水浴加热2min,观察试管中颜色变化。
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
这里我们通过实验来验证生物组织材料中含有还原糖。还原糖大家可以理解成具有还原性的糖,能够被氧化。检验还原糖常用到斐林试剂。斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液。检测的原理就是斐林试剂具有氧化性,能够将还原糖氧化,结果Cu2+被(还原糖)还原为砖红色的Cu2O。
实验原理可以下式表示:这里RCHO表示含有醛基的还原糖,加入Cu2+和OH-,在加热条件下就可以把还原糖氧化掉,并生成砖红色的氧化亚铜。
这里需要注意,由于斐林试剂中同时含有Cu2+和OH-,而两者共存时会形成沉淀,因此实验中的斐林试剂需要现配现用(或者采用特殊试剂稳定Cu离子使其不生成Cu2OH),不能久置。另外反应还需要水浴加热。所谓水浴加热就是不直接接触明火,我们通过烧水,让水的温度升上来,再把试管放在加热好的水中进行反应。
这里讲一点与化学的联系,可能你暂时听不懂,但可以先记下来,留待以后化学学过了相关内容后再来看。化学中把糖分为酮糖和醛糖,醛糖含有醛基,醛基具有还原性。对于果糖这样的酮糖,虽然是酮糖,但是在碱性条件下,果糖可以异构化产生醛基,最终也是可以和斐林试剂进行反应,我们也将之视为还原糖。化学中含有一种方法来说明物质的还原性,就是看它能不能使溴水褪色。果糖在溴水中是无法使溴水褪色的,因为果糖异构化产生醛基需要碱性环境,而溴水提供的是酸性环境,因此也有化学老师据此认为果糖没有还原糖。我们认为这种认识过于片面。
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糖类:是多羟基(-OH)的醛(-CHO)或酮(-CO-)及其衍生物。
检测生物组织中的还原糖(葡萄糖、麦芽糖等)
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
检测生物组织中的蛋白质
1、原理:
双缩脲试剂(碱性条件下的Cu2+)能够和蛋白质形成紫色的络合物。
注意:
①双缩脲试剂不同于双缩脲。
②含有两个及以上肽键的化合物都可以和双缩脲试剂形成紫色络合物。
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
这里我们通过实验来验证生物组织材料中含有还原糖。还原糖大家可以理解成具有还原性的糖,能够被氧化。检验还原糖常用到斐林试剂。斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液。检测的原理就是斐林试剂具有氧化性,能够将还原糖氧化,结果Cu2+被(还原糖)还原为砖红色的Cu2O。
实验原理可以下式表示:这里RCHO表示含有醛基的还原糖,加入Cu2+和OH-,在加热条件下就可以把还原糖氧化掉,并生成砖红色的氧化亚铜。
这里需要注意,由于斐林试剂中同时含有Cu2+和OH-,而两者共存时会形成沉淀,因此实验中的斐林试剂需要现配现用(或者采用特殊试剂稳定Cu离子使其不生成Cu2OH),不能久置。另外反应还需要水浴加热。所谓水浴加热就是不直接接触明火,我们通过烧水,让水的温度升上来,再把试管放在加热好的水中进行反应。
这里讲一点与化学的联系,可能你暂时听不懂,但可以先记下来,留待以后化学学过了相关内容后再来看。化学中把糖分为酮糖和醛糖,醛糖含有醛基,醛基具有还原性。对于果糖这样的酮糖,虽然是酮糖,但是在碱性条件下,果糖可以异构化产生醛基,最终也是可以和斐林试剂进行反应,我们也将之视为还原糖。化学中含有一种方法来说明物质的还原性,就是看它能不能使溴水褪色。果糖在溴水中是无法使溴水褪色的,因为果糖异构化产生醛基需要碱性环境,而溴水提供的是酸性环境,因此也有化学老师据此认为果糖没有还原糖。我们认为这种认识过于片面。
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检测生物组织中的脂肪
1、原理:苏丹Ⅲ可将脂肪染成橘黄色。
2、步骤:①向制备花生子叶切片。
②苏丹Ⅲ染色→吸去染液,50%酒精洗去浮色→吸去酒精,加一滴清水制成临时装片。
③显微镜观察油滴染色情况。
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实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
这里我们通过实验来验证生物组织材料中含有还原糖。还原糖大家可以理解成具有还原性的糖,能够被氧化。检验还原糖常用到斐林试剂。斐林试剂是含有Cu2+的碱性溶液。检测的原理就是斐林试剂具有氧化性,能够将还原糖氧化,结果Cu2+被(还原糖)还原为砖红色的Cu2O。
实验原理可以下式表示:这里RCHO表示含有醛基的还原糖,加入Cu2+和OH-,在加热条件下就可以把还原糖氧化掉,并生成砖红色的氧化亚铜。
这里需要注意,由于斐林试剂中同时含有Cu2+和OH-,而两者共存时会形成沉淀,因此实验中的斐林试剂需要现配现用(或者采用特殊试剂稳定Cu离子使其不生成Cu2OH),不能久置。另外反应还需要水浴加热。所谓水浴加热就是不直接接触明火,我们通过烧水,让水的温度升上来,再把试管放在加热好的水中进行反应。
这里讲一点与化学的联系,可能你暂时听不懂,但可以先记下来,留待以后化学学过了相关内容后再来看。化学中把糖分为酮糖和醛糖,醛糖含有醛基,醛基具有还原性。对于果糖这样的酮糖,虽然是酮糖,但是在碱性条件下,果糖可以异构化产生醛基,最终也是可以和斐林试剂进行反应,我们也将之视为还原糖。化学中含有一种方法来说明物质的还原性,就是看它能不能使溴水褪色。果糖在溴水中是无法使溴水褪色的,因为果糖异构化产生醛基需要碱性环境,而溴水提供的是酸性环境,因此也有化学老师据此认为果糖没有还原糖。我们认为这种认识过于片面。
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(2025安徽,4,3分)运用某些化学试剂可以检测生物组织中的物质或相关代谢物。下列叙述正确的是( )
A.蔗糖溶液与淀粉酶混合后温水浴,加入斐林试剂可反应生成砖红色沉淀
B.淡蓝色的双缩脲试剂可与豆浆中的蛋白质结合,通过吸附作用显示紫色
C.苏丹Ⅲ染液可与花生子叶中的脂肪结合,通过化学反应形成橘黄色
D.橙色的酸性重铬酸钾溶液可与酒精或葡萄糖发生反应,变成灰绿色
D
2.(2024甘肃,1,3分)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
C
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
(2022重庆,11,2分)在一定条件下,斐林试剂可与葡萄糖反应生成砖红色沉淀,去除沉淀后的溶液蓝色变浅,测定其吸光值可用于计算葡萄糖含量。如表是用该方法检测不同样本的结果。下列叙述正确的是( )
A.斐林试剂与样本混合后立即生成砖红色沉淀
B.吸光值与样本的葡萄糖含量有关,与斐林试剂的用量无关
C.若某样本的吸光值为0.578,则其葡萄糖含量大于0.4 mg/mL
D.在一定范围内葡萄糖含量越高,反应液去除沉淀后蓝色越浅
样本 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥
吸光值 0.616 0.606 0.595 0.583 0.571 0.564
葡萄糖
含量
(mg/mL) 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
2.(2020江苏单科,17,2分)生物学实验常呈现“五颜六色”的变化。下列实验中溶液颜色变化的叙述正确的是( )
A.在新鲜的梨汁中加入斐林试剂,混匀后在加热条件下由无色变成砖红色
B.在厌氧发酵的果汁中加入酸性重铬酸钾溶液,混匀后由蓝色变成灰绿色
C.在DNA溶液中加入二苯胺试剂,混匀后在沸水浴条件下逐渐变成蓝色
D.在氨基酸溶液中加入双缩脲试剂,混匀后逐渐变成紫色
06
实验:检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
C
D
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