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第2章 组成细胞的分子（1）细胞中的糖类、脂质和蛋白质—2023-2024学年初升高生物学人教版（2019）精准链接
知识衔接
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一、细胞中的物质：
（1）无机物：分子较小，一般不含碳，如水、无机盐、氧等。
（2）有机物：分子较大，一般含有碳，如糖类、脂质、蛋白质和核酸等。
二、食物中的营养物质
1.食物中含有六大类营养物质：糖类、脂肪、蛋白质、水、无机盐、维生素等。
2.最重要的供能物质：糖类。
3.贮备能源物质：脂肪。
4.维生素
（1）特点：不是构成细胞的主要原料，不能为人体提供能量。人体每天对它们的需要量很小，但很重要。
（2）常见种类及缺乏症
4.构成组织细胞的基本物质：蛋白质，建造和修复身体的重要原料，人体的生长发育以及受损细胞的修复和更新，都离不开它。
衔接高中
一、细胞中的糖类
1.元素组成：C、H、O三种元素。
2.功能：细胞中主要的能源物质。
3.糖类的种类与作用
项目 概念 常见种类 分布
单糖 不能水解的糖 核糖 动植物
脱氧核糖
葡萄糖
二糖 水解后能够生成两个单糖分子的糖 蔗糖 植物
麦芽糖
乳糖 动物
多糖 水解后能够生成多个单糖分子的糖 淀粉 植物
纤维素
糖原 动物
几丁质 甲壳类动物和昆虫的外骨骼中
※糖类的三种分类
（1）依据分布分类
注：大多数果糖存在于植物细胞中，大多数乳糖和半乳糖存在于动物细胞中。
（2）依据功能划分
②生命活动的主要能源物质：葡萄糖。
③细胞中的储能物质：淀粉和糖原。
（3）依据性质划分
还原糖：葡萄糖、果糖、麦芽糖等。
非还原糖：多糖、蔗糖等。
糖类之间的转化
二、细胞中的脂质
1. 元素组成：主要是 ，有的还含有P和N。
2. 特点：与糖类相比，氧的含量 ，而氢的含量更 。
3. 分布：大量存在于某些植物的种子、果实及动物体的脂肪组织中。
4. 种类和功能
种类 生理功能
脂肪 ①细胞内良好的储能物质 ②很好的绝热体，有隔热、保温作用 ③能缓冲和减压，可以保护内脏器官
磷脂 构成细胞膜和细胞器膜等的重要成分
固醇 胆固醇 ①构成动物细胞膜的重要成分 ②参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以及生殖细胞的形成
维生素D 能有效地促进人和动物肠道对钙、磷的吸收
糖类和脂质的转化
糖类和脂肪是可以相互转化的
（1）糖类转化为脂肪的过程：葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成 储存起来；如果葡萄糖还有富余，就可以转变脂肪和某些糖原。
（2）脂肪转化为糖类的过程：食物中的脂肪被消化吸收后，可以在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。而脂肪一般在糖类代谢发生障碍，引起功能不足时，才会分解供能，而且氨基酸不能转化为糖类。
糖类与脂质的转化示意图：
三、细胞中的蛋白质
蛋白质的功能
1. 一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的主要承担者。
2. 蛋白质功能举例：
功能 实例
作为结构蛋白 羽毛、肌肉、头发、蛛丝
催化作用 绝大多数酶
运输作用 载体蛋白、血红蛋白
调节作用 胰岛素、生长激素等蛋白质类激素
免疫作用 抗体
蛋白质的基本组成单位——氨基酸
氨基酸的结构
（1）结构通式
（2）结构特点
数量上：至少含有一个氨基（—NH2）和一个羧基（—COOH）。
位置上：都有一个氨基和一个羧基连在同一个碳原子上。
（3）各种氨基酸之间的区别在于R基的不同。
2. 种类
（1）分类依据：能否在人体内合成。
（2）种类
人体细胞不能合成的是必需的氨基酸（共8种）。
人体细胞能合成的是非必需的氨基酸（共13种）。
※组成生物体蛋白质的氨基酸的判断标准
（1）数量标准：至少有一个“—NH2”和一个“—COOH”。
“氨基酸”这一名词与其分子结构有对应关系，“氨基酸”代表了其分子结构中主要的部分——氨基（碱性）和羧基（酸性），分子结构中缺少其一，都不是氨基酸。如：
H2N—CH2—CH2OH 缺少—COOH
HOOC—CH2—CH2—COOH 缺少—NH2
位置标准：都有一个“—NH2”和一个“—COOH”连接在同一个碳原子（中心碳原子）上。
蛋白质的结构及其多样性
1. 氨基酸的脱水缩合
（1）此生理过程的名称是脱水缩合。
（2）写出字母代表的结构或名称：a-一个氨基；b-一个羧基。
（3）判断产物H2O中原子的来源。
H：来自R1所在氨基酸的羧基和R2所在氨基酸的R基。
O：来自R1所在氨基酸的羧基。
四、检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质
1. 斐林试剂与双缩脲试剂的比较
斐林试剂 双缩脲试剂
甲液 乙液 A液 B液
成分 质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液 质量浓度为0.05 g/mL的CuSO4溶液 质量浓度为0.1 g/mL的NaOH溶液 质量浓度为0.01 g/mL的CuSO4溶液
鉴定物质 还原糖 蛋白质
添加顺序 甲、乙两液等量混匀后立即使用 先加入A液1 mL，摇匀，再加入B液4滴，摇匀
反应条件 50～65 ℃温水浴加热 不需加热，摇匀即可
反应现象 蓝色→棕色→砖红色沉淀 浅蓝色→紫色
实验原理分析
鉴定还原糖，是新配制的Cu(OH)2与还原糖反应，Cu(OH)2被还原为Cu2O（砖红色）。
检测蛋白质的原理是肽键在碱性环境中与Cu2＋反应生成紫色络合物，所以加入双缩脲试剂A液的目的是制造碱性环境。
检测生物组织中有机物的注意事项
（1）实验材料的选择
富含被检测的有机物，易出现明显实验现象。
材料本身应为白色或近于白色，不干扰实验结果。
（2）操作方面的注意事项
还原糖检测时，使用水浴加热，试管底部不要触及烧杯底部，以防受热不均匀。
检测生物组织中的脂肪时，染色时间不宜过长，否则脂肪会溶解在酒精中，使橘黄色消失。
蛋白质检测时，双缩脲试剂的加入顺序：先加A液，再加B液，而且B液不能过量。目的是先制造碱性环境。若先加B液或B液过量，会生成Cu(OH)2，干扰颜色反应。
（3）有机物检测在操作步骤上的差异
加热——还原糖的检测需要加热，且为水浴加热。
显微镜——若用花生种子切片为材料检测脂肪需要使用显微镜。
试剂滴加顺序——先等量混合后再滴加的是斐林试剂，分别滴加的是双缩脲试剂。
习题巩固
1.2021年我国科学家首次实现了从二氧化碳到淀粉的人工合成，人工合成的淀粉与天然淀粉的分子结构组成一致，人工淀粉的基本单位是( )
A. 核糖 B. 葡萄糖 C. 麦芽糖 D. 脱氧核糖
2.糖类是主要的能源物质。下列有关糖类的叙述，正确的是( )
A.细胞中的糖类分为单糖、二糖和蔗糖
B.麦芽糖常被形容为“生命的燃料”
C.脱氧核糖是DNA的组成成分
D.纤维素是植物细胞壁的主要成分，能为人体提供大量能量
3.下列关于人体脂质的叙述,正确的是( )
A. 组成脂肪与糖原的元素种类不同
B. 磷脂水解的终产物为甘油和脂肪酸
C. 性激素属于固醇类物质,能维持人体第二性征
D. 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
4.下列有关细胞中脂质的叙述，错误的是( )
A.脂肪、磷脂、固醇都属于脂质
B.维生素D能促进人体肠道吸收Ca和P
C.胆固醇是构成各种生物膜的重要成分
D.细胞中的糖类和脂质可以相互转化
5.甘露糖是一种单糖，分子式为C6H12O6，在人体代谢过程中起重要作用。下列叙述正确的是( )
A.甘露糖可以再水解为更简单的糖
B.1g甘露糖彻底氧化释放的能量远多于1g油脂
C.甘露糖和油脂的元素组成相同
D.可用双缩脲试剂检验甘露糖是否具有还原性
6.食物中的纤维素可以促进肠蠕动，利于肠道排空，但它在人体内不能被消化。下列相关叙述不正确的是( )
A.纤维素属于多糖，人体不能合成催化纤维素分解的物质
B.纤维素可以直接水解为葡萄糖为人体提供所需的能量
C.多吃富含纤维素的蔬菜可防止便秘的发生
D.糖尿病患者可以常吃富含纤维素的粗粮
7.下列不属于生物体内蛋白质功能的是( )
A.是构成肌肉、蛛丝、头发等的主要成分
B.催化细胞内化学反应
C.调节机体的生命活动
D.是细胞代谢的主要能源物质
8.蛋白质是生命活动的主要承担者，下列关于蛋白质功能的叙述及举例正确的是( )
A.调节机体生命活动，如性激素促进生殖器官发育
B.构成细胞和生物体，如组成肌细胞的肌动蛋白
C.有些蛋白质有免疫功能，如胃蛋白酶能催化蛋白质的水解
D.有些蛋白质能进行物质的运输，如胆固醇参与血液中脂质的运输
9.某蛋白质分子由一条α链和一条β链组成，其中α链由21个氨基酸组成，β链由30个氨基酸组成。该蛋白质分子中肽键的数目是( )
A. 48个 B. 49个 C. 50个 D. 51个
10.血红蛋白分子含有两条α肽链和两条β肽链，其空间结构如图甲所示；图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列。请分析回答：
(1)图乙所示结构含有____________种氨基酸，①的名称是____________。
(2)血红蛋白是由574个氨基酸组成的，氨基酸经过____________过程形成4条多肽链，该过程中形成____________个肽键。
(3)若两条β肽链完全相同，则图甲所示的血红蛋白至少含有__________个羧基。
(4)据图分析，蛋白质分子的多样性是由________________________不同导致的。
(5)若图甲血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代，就可能形成聚合成纤维状的异常血红蛋白，则由其参与组成的红细胞运输氧的能力将______(填“不变”或“减弱”)。
答案以及解析
1.答案：B
解析：不管是人工合成的还是天然的淀粉，都是由葡萄糖经过缩合形成的多聚体。
故选：B。
2.答案：C
解析：A、细胞中的糖类分为单糖、二糖和多糖，A错误；B、葡萄糖常被形容为“生命的燃料”，B错误；C、脱氧核糖是DNA的组成成分，C正确；D、纤维素是植物细胞壁的主要成分，不能为人体细胞提供能量，D错误。故选C。
3.答案：C
解析：脂肪和糖原的元素组成都是 C、H、O,A错误；
脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸,磷脂水解的终产物除甘油和脂肪酸外,还有磷酸、胆碱或乙醇胺等,B错误；
性激素属于固醇类物质,能够激发并维持人体第二性征,C正确；
维生素D并不是构成骨骼的主要成分,但是能够促进消化道对钙和磷的吸收,有助于骨骼发育,缺乏维生素D会影响骨骼发育,D错误。
4.答案：C
解析：A、脂质包括磷脂、脂肪和固醇三类物质，A正确；B、维生素D能促进人体肠道对钙磷的吸收，调节钙磷的平衡，B正确；C、胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，C错误；D、细胞中的糖类和脂质可以相互转化，但转化程度有明显差异，D正确。故选C。
5.答案：C
解析：A、由题干知，甘露糖是一种单糖，单糖不能再水解，A错误；
B、与糖类相比，等质量脂质中含有的C、H含量高，氧的含量低，因而在氧化分解时消耗的氧气更多，释放的能量也更多，B错误；
C、甘露糖和油脂的元素组成都是C、H、O，C正确；
D、可用斐林试剂检验甘露糖是否具有还原性，D错误。
故选C。
6.答案：B
解析：由题意可知，人体不能消化纤维素，说明人体不能合成催化纤维素分解的物质，纤维素也不能为人体提供所需的能量，B错误。
7.答案：D
解析：许多蛋白质是构成细胞和生物体结构的重要物质，如构成肌肉、蛛丝、头发等；部分蛋白质具有催化功能，如酶；部分蛋白质具有调节机体生命活动的作用，如胰岛素：细胞代谢的主要能源物质是糖类，不是蛋白质。
8.答案：B
解析：性激素、胆固醇属于脂质，不属于蛋白质，A、D错误；有些蛋白质具有免疫功能，如抗体可帮助人体抵御抗原的侵害，胃蛋白酶催化蛋白质的水解体现的是催化功能，C错误。
9.答案：B
解析：该蛋白质由一条α链和一条β链组成，α链有21个氨基酸，α链有30个氨基酸，该蛋白质分子中肽键的数目=氨基酸数目-肽链数=21+30-2=49个。
故选：B。
10.答案：(1)3；氨基
(2)脱水缩合；570
(3)8
(4)氨基酸的数目、种类、排列
顺序及肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构
(5)减弱
解析：（1）由图乙可知,①为氨基,②③④⑤为R基,其中④⑤相同,说明图乙所示结构含3种氨基酸。
（2）血红蛋白是由4条多肽链、574个氨基酸组成的,氨基酸经脱水缩合过程形成的肽键数=574-4=570(个)。
（3）游离的羧基数=肽链数+R基中的羧基数,图乙表示β肽链一端的部分氨基酸序列,由图可知,该β肽链的R基中至少含有2个游离的羧基,2条相同的β肽链的R基中至少含有4个游离的羧基,即血红蛋白中羧基数至少为4(肽链数)+4(R基中的羧基数)=8(个)。
（4）可从两个角度理解蛋白质分子的多样性,一是氨基酸角度,包括氨基酸的种类、数目和排列顺序,二是多肽链的角度,即肽链的盘曲、折叠方式及其形成的空间结构。
（5）如果血红蛋白某一处的谷氨酸被缬氨酸取代,可能形成异常的血红蛋白,由它参与组成的红细胞就会扭曲成镰刀状,运输氧的能力会大为削弱(减弱)。
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