内容正文:
第一章 细胞的分子组成
细胞中的糖类和脂质
目录
碳链是形成生物大分子的骨架
PART 1
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
PART 2
检测生物组织中的糖类
PART 3
环顾家里的厨房,我们会发现米、面、蔗糖、食用油、醋、味精等物品,它们大都含有机化合物。科学家早就发现,有机化合物是构成细胞的主要物质,活细胞内有机化合物的含量仅次于水。细胞中有机化合物的种类也很多,如糖类、脂质、蛋白质。除了一氧化碳、二氧化碳和碳酸盐外,几乎所有含碳化合物都是有机化合物。所以,有人认为碳是有机化合物的核心元素。我们认同这种观点吗?
细胞中的糖类和脂质
细胞中的糖类和脂质
学习目标
1.说出碳链是形成生物大分子的骨架
2.糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
3.检测生物组织中的糖类
积极思维:碳是组成有机化合物的核心元素吗?
事实1 一个碳原子含有六个质子、六个中子和六个电子。碳原子外层的四个电子可与其他原子(如氢、氧、氮、硫原子)结合,即通过与其他原子共用电子对,形成共价键
事实2 一个碳原子与一个氢原子通过共用两个电子形成共价键,其中一个电子由碳原子提供,另一个由氢原子提供。碳原子外层的另外三个电子也可以与其他原子形成共价键
事实3 碳原子之间也可以共用电子对,形成 C—C 键或C=C 键等。由于碳原子之间共用电子对,多个碳原子之间会形成长长的碳链或环状结构
构成细胞的元素
【思考】
1.日常生活中,我们接触到哪些有机化合物?
糖类、脂质、蛋白质和核酸等
2.碳的哪些结构特点使它成为有机化合物的核心元素?
(1)碳原子最外层有四个电子,可与其他原子通过共用电子对,以共价键的形式形成多种化合物
(2)碳原子之间通过共用电子对形成C-C键或C=C键,使多个碳原子形成长长的碳链或环状结构
我们一般是从一日三餐认识食物中的有机化合物的。米面一般富含淀粉,肉类一般含有糖原、蛋白质、脂肪,果蔬一般富含维生素、纤维素,各种食物中也含有一定量的核酸。其中,多糖、蛋白质和核酸又被称为生物大分子。它们的结构特点是什么呢?
细胞中的糖类和脂质
碳链是形成生物大分子的骨架
PART 1
碳链是形成生物大分子的骨架
有机化合物(含碳)
糖类
脂质
蛋白质
核酸
生物体内合成的相对分子质量超过 10000 的有机化合物被称为生物大分子。多糖、蛋白质和核酸是生物大分子,它们都是由许多基本组成单位(单体)连接而成的
碳链是形成生物大分子的骨架
构成生物大分子单体的碳原子之间是通过单键或双键相连接的,形成了不同长度的分支状、链状或环状结构,这些结构被称为有机化合物的碳骨架。
支链
直链
环
碳链是形成生物大分子的骨架
碳骨架结构的排列和长短决定了有机物的基本性质
【例如】直链淀粉是以葡萄糖分子为单位通过化学键相互连接而成的
葡萄糖分子通过碳骨架构成的淀粉分子结构式(部分)
“ 碳是生命的核心素 ”
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
PART 2
【思考】糖类是自然界最丰富的有机物,你有没有思考过:“糖有多少种?”“不同的糖对生物体的生命活动各有什么作用?”
【想一想】请你列举一些你生活中所熟悉的糖?
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
以下葡萄糖化学结构式的两种形式
【观察思考】
1.从组成元素分析,糖类分子有什么共同特点?
均有C、H、O三种元素组成
2.糖类为什么又称“碳水化合物”?
多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2:1,类似水分子,所以糖类又被称为“碳水化合物”
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
【思考】淀粉、纤维素没有甜味,它们属于糖类吗?
【注意】
并非所有糖都是甜的,如纤维素、淀粉等
并非所有甜味的物质都属于糖类,如木糖醇
并非所有糖中氢、氧原子之比都是2:1,比如C5H10O4 (脱氧核糖)
并非氢、氧原子之比为2:1的分子都是糖类,如CH2O (甲醛)
淀粉
纤维素
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
3.糖的分类
(1)根据能否水解及水解产物分子数的不同大致可以分为
单糖:不能水解的糖,如葡萄糖、果糖等
二糖:由两分子单糖脱水缩合而成,如蔗糖、乳糖等
多糖:由多个单糖脱水缩合而成,如淀粉、纤维素等
(2)按化学性质分
还原糖:单糖(葡、果、半)、二糖(麦芽糖、乳糖)
非还原糖:二糖(蔗糖)、多糖(淀、纤、糖原)
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
单糖
脱氧核糖
葡萄糖
果糖
核糖
五碳糖
组成RNA的成分
组成DNA的成分
(细胞生活所需要的主要能源物质)
C6H12O6
C5H10O4
C5H10O5
C6H12O6
六碳糖
(主要存在植物细胞中)
半乳糖
C6H12O6
(主要分布在动物乳汁中)
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
二糖
必须水解成单糖才能被细胞吸收
葡萄糖
葡萄糖
果糖
葡萄糖
半乳糖
葡萄糖
麦芽糖
蔗糖
乳糖
发芽的谷粒
甘蔗、甜菜
乳汁
分布
功能:能源物质
C12H22O11
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
单糖脱水缩合形成二糖
HO
OH
葡萄糖
HO
OH
葡萄糖
水解
+
脱水缩合
+ H2O
麦芽糖
HO
O
OH
C12H22O11
C6H12O6
C6H12O6
+
水解
脱水缩合
+ H2O
蔗糖
乳糖
麦芽糖
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
多糖
由许多的葡萄糖分子连接而成
(C6H10O5 )n
植物中的多糖
淀粉
纤维素
不溶于水,难以消化
储能物质
不提供能量
直链淀粉分子
支链淀粉分子
纤维素分子
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
动物中的多糖——糖原
分布:人和动物的肝脏(肝糖原)和肌肉(肌糖原)中
储能物质
蛙肝细胞中富含糖原
糖原分子
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
几丁质
甲壳动物和昆虫的外骨骼是由几丁质构成的,它也属于多糖,构成几丁质的基本单位是乙酰葡萄糖胺(含有氮元素)。
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
单糖、二糖和多糖的转化
淀 粉 n 麦芽糖 n葡萄糖
糖 原 n葡萄糖
纤维素 n 纤维二糖 n葡萄糖
水解
水解
水解
水解
水解
糖类是细胞的重要结构成分和主要能源物质
动植物细胞都有糖类
核糖
脱氧核糖
葡萄糖
动物细胞
特有糖类
糖原
乳糖
半乳糖
几丁质
植物细胞
特有糖类
蔗糖
淀粉
麦芽糖
纤维素
检测生物组织中的糖类
PART 3
检测生物组织中的糖类
【实验目的】
1.学会使用稀碘液、斐林试剂鉴定生物组织中的淀粉和还原糖
2.学会设计实验,并选择适当的化学试剂鉴定生物组织中不同种类的糖类
3.观察实验过程中不同种类的糖在化学反应中产生的颜色变化、沉淀情况,分析实验结果
【实验原理】
1.在淀粉溶液中加入稀碘液,碘分子与淀粉结合产生变色反应,溶液变成蓝色。唾液中含有唾液淀粉酶,在淀粉酶的作用下,淀粉水解产生麦芽糖。麦芽糖是一种还原糖
检测生物组织中的糖类
2.葡萄糖、麦芽糖等可溶性还原糖与斐林试剂反应,会产生砖红色沉淀。淀粉和蔗糖等非还原糖与斐林试剂则不发生砖红色沉淀反应
3.斐林试剂可由质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液和质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液按1∶1的比例混合配制而成
【实验器材和试剂】
大烧杯、小烧杯、试管、滴管、量筒、水浴锅(或酒精灯、铁架台、陶土网、火柴)
淀粉、蔗糖、葡萄糖、淀粉酶、清水、稀碘液、质量浓度为0.1g/mL的NaOH溶液、质量浓度为0.05g/mL的 CuSO4 溶液等
检测生物组织中的糖类
【实验步骤】
1.取三支洁净的试管,用记号笔在试管上部编号(如 A、B、C)备用
2.用天平称取葡萄糖、蔗糖和淀粉各1 g,分别放入盛有 20 mL 清水的烧杯中,溶解备用
3.用量筒量取葡萄糖溶液、蔗糖溶液和淀粉溶液各 3 mL,分别加入上述编号为 A、B、C的三支试管
4.向上述三支试管中分别滴入等量的稀碘液,观察溶液颜色的变化情况,并记录
鉴定淀粉
检测生物组织中的糖类
【实验步骤】
1.取四支洁净的试管,编号(如 1 号、2 号、3 号、4 号)备用
2.用量筒量取实验一中制备的葡萄糖溶液、蔗糖溶液和淀粉溶液各3mL,分别加入1号、2 号、3号试管中,再各滴加1mL清水
3.向4号试管中加入淀粉溶液 3 mL,再滴入 1 mL 稀释的唾液
4.静置 5 min 后,向四支试管中各加入 2 mL 斐林试剂,在50~65℃条件下隔水加热2 min,观察溶液颜色变化、是否产生沉淀等情况,并记录
鉴定还原糖
检测生物组织中的糖类
检测生物组织中的糖类
②甲乙液必须等量混合均匀后加入样液,现配现用
③ 必须用水浴加热
颜色变化:
① 必须有还原糖
砖红色
浅蓝色
棕色
(Cu2O)
因为斐林试剂很不稳定,容易产生蓝色的Cu(OH)2沉淀,影响实验效果
注意事项
课堂小结
细胞中的糖类和脂质
糖类
糖类的功能
糖类的种类
糖类的元素组成
单糖、二糖、多糖
C、H、O
生物大分子
种类
生物大分子以碳链为骨架
还原糖的检测与鉴定
课堂练习
1.下列有关生物大分子骨架的描述,错误的是( )
A.生物大分子以碳链为基本骨架,如果糖分子通过碳骨架构成淀粉分子
B.碳骨架是构成单体的碳原子之间通过单键或双键相连接形成的链状、分支状或环状结构
C.多糖、蛋白质和核酸都是由相应的单体连接而成的生物大分子
D.碳骨架结构的排列和长短决定了生物大分子的基本性质
解析:多糖、蛋白质和核酸都是由相应的单体连接而成的生物大分子,构成这些单体的碳原子之间通过单键或双键连接,形成碳骨架。淀粉分子是由葡萄糖分子通过碳骨架构成的,A错误。
A
课堂练习
2.糖原、淀粉、纤维素、几丁质都是多糖,其中糖原是动物多糖,淀粉和纤维素是植物多糖,几丁质是广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的一种含氮多糖。下列相关叙述正确的是( )
A.自然界中的糖类都是由C、H、O三种元素组成的
B.生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在
C.糖原是动物多糖,纤维素是植物多糖,组成二者的单体不同
D.糖原和几丁质都是动物体内的多糖,二者都是主要的储能物质
解析:A(×)糖类分子一般是由C、H、O三种元素构成的,几丁质属于糖类,由题中信息可知,几丁质的元素组成为C、H、O、N;B(√)生物体内的糖类绝大多数以多糖的形式存在;C(×)纤维素与糖原一样,是由许多葡萄糖连接而成的,组成二者的单体相同,都是葡萄糖;D(×)糖原是动物细胞的储能物质,几丁质是广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中的一种多糖,不储存能量。
B
课堂练习
3.关于生物组织中糖类的鉴定实验,下列叙述正确的是( )
A.使用斐林试剂鉴定还原糖时应先加入NaOH溶液,再加入CuSO4溶液
B.甘蔗茎的薄壁组织含糖多且颜色近于白色,适合用于还原糖的鉴定
C.鉴定还原糖时,组织样液中加入斐林试剂即可出现砖红色沉淀
D.在淀粉溶液中加入稀碘液,溶液会变成蓝色
解析:使用斐林试剂鉴定还原糖时,应先将NaOH溶液和CuSO4溶液等量混合,A错误;甘蔗中含有较多蔗糖,而蔗糖不具有还原性,不宜用于还原糖的鉴定,B错误;鉴定还原糖时,组织样液中加入斐林试剂,水浴加热后才会出现砖红色沉淀,C错误;在淀粉溶液中加入稀碘液,碘分子与淀粉结合产生变色反应,溶液变成蓝色,D正确。
D
本课结束
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