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第3节　细胞中的糖类和脂质
高中生物学 必修1 分子与细胞 · 学案
班级：________　姓名：________　学号：________
一、学习目标
1.通过对糖类、脂质的种类、结构与功能的对比分析，形成结构与功能相适应的观点。
2.通过对糖类与脂质的归纳与整合、模型与建模，强化科学的思维方法。
3.主动关注自己和家人的营养物质的均衡摄入，运用相关知识为家人的健康饮食提供合理的建议。
二、情境导入
【材料】
每天的一日三餐，我们都会摄入米饭、馒头、油脂、牛奶等食物。米饭、馒头等主食富含淀粉，能为生命活动提供主要能源；而动物脂肪在常温下多呈固态，植物油脂多呈液态。细胞中的糖类和脂质各有哪些种类？它们在体内是如何相互转化的？
【思考】
1.细胞中主要有哪些糖类？不同糖类在细胞中分别发挥什么作用？
2.与等质量的糖类相比，为什么脂肪中储存的能量更多？
三、自主预学
（一）细胞中的糖类
1.组成元素：一般由C、H、O三种元素组成。
2.细胞中糖类的种类、分布及功能。
图1　细胞中糖类的种类、分布及功能
（二）细胞中的脂质
1.组成元素：主要是C、H、O，有些还含有N、P。相对于糖类，脂质分子中O含量低，H含量高。
2.性质：脂质通常不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂。
3.分类和功能：主要包括脂肪、磷脂和固醇三类。
4.糖类和脂质的相互转化：糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的。糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪；而脂肪一般只在糖类供能不足时，才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
图2　糖类与脂质的分类、功能及转化关系
四、课堂探究
探究一　细胞中糖类的种类和功能
【教材情境】阅读教材P23～24，结合下图中糖类的化学组成和种类示意图，思考、讨论并完成下列任务。
图3　糖类的分类与种类
1.图中①②③代表的糖依次是什么？④、⑤分别代表什么？
2.虽然人类很难消化纤维素，但一些科学家仍将纤维素等其他糖类称为人类的“第七营养素”，原因是什么？
3.葡萄糖可以口服和注射，但蔗糖只能口服而不能注射，主要原因是什么？
4.为什么将糖类称为“碳水化合物”？
5.葡萄糖和蔗糖都是还原糖吗？蔗糖水解产物中只有葡萄糖吗？
6.淀粉、糖原和纤维素的基本单位都是葡萄糖，却具有不同的化学性质，原因是什么？
7.糖尿病病人的饮食受到严格的限制，但受限制的并不仅仅是有甜味的糖，米饭和馒头等主食也需要定量摄取。为什么？
8.主食中的糖是人体细胞获取糖类的主要来源，食物中的糖是如何成为人体细胞中的糖的？补充完成下图。
图4　人体内糖类的消化与转化
拓展提升
1.糖类的其他分类情况。
(1)按功能分类。
图5　糖类按功能分类
(2)按化学性质分类。
图6　糖类按化学性质分类
(3)按分布分类。
图7　动植物细胞中糖类的分布及还原糖归类
2.糖类相关总结：
(1)生物体的重要能源物质——糖类。
(2)细胞生命活动所需要的主要能源物质——葡萄糖。
(3)最常见的单糖——葡萄糖。
(4)生物体内绝大多数糖类的存在形式——多糖。
3.多糖的“水解”与“氧化分解”。
图8　多糖的水解与氧化分解
例题1　（2025·宁波荣安实验中学月考）糖类的功能有多种，不同糖类生理作用不同。下列有关糖类功能的叙述，错误的是(　　)
A.几丁质可以用于人造皮肤
B.乳糖可以直接被人体吸收
C.淀粉消化成葡萄糖后被人体吸收
D.几丁质是甲壳类动物与昆虫外骨骼的重要成分
探究二　细胞中脂质的种类和功能
【教材情境】请结合教材P25～27知识，依据图9所示脂肪分子式，完成下列探究问题：
1.与糖原相比，为什么脂肪是细胞内良好的储能物质？
2.植物细胞中也有脂肪，请据图分析导致花生油为液态、猪油为固态的原因。
图9　甘油三酯分子结构及脂肪酸的饱和性
3.为什么儿童晒太阳能预防佝偻病？
4.从糖脂转化的角度分析“增肥容易减肥难”的科学道理。
5.给家畜、家禽提供富含糖类的饲料，为什么会起到“肥育”的效果？
拓展提升
1.细胞中脂质的种类与功能归纳。
图10　细胞中脂质的种类与功能
2.细胞中糖类和脂质的相互转化。
图11　细胞中糖类和脂质的相互转化
类比题2　（2025·舟山五校联考）棕熊是一种生活在寒冷地区的哺乳动物。冬季来临前它们会大量进食，在体内积累大量的脂肪。每年的10月底或11月初到翌年3～4月这段漫长的时间里，它们主要靠脂肪供能。下列叙述正确的是(　　)
A.脂肪是棕熊细胞的重要能源物质
B.与糖类相比，脂肪储能效率高的主要原因是其中氧的含量较高
C.棕熊在冬天长期不进食时，其体内的脂肪水解为甘油和脂肪酸后直接为其生命活动供能
D.制作的脂肪组织切片经苏丹Ⅲ染液染色后，在光学显微镜下可看到脂肪颗粒
自查自纠
判断下列叙述的正误。
(1)椰子中的糖类都能为生命活动提供能量，细胞内的糖都是能源物质。(　　)
(2)淀粉和纤维素都是植物细胞内储存能量的多糖。(　　)
(3)当人和动物血液中葡萄糖含量低于正常时，肝脏和肌肉中的糖原便会分解产生葡萄糖及时补充。(　　)
(4)椰子中的脂质只有脂肪。(　　)
(5)胆固醇是构成动物细胞膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输。(　　)
(6)脂质不参与生命活动的调节。(　　)
五、分层训练
【基础巩固练】
考点一　细胞中的糖类
1.人体摄入的糖类，有的能被细胞直接吸收，有的必须要经过水解后才能被细胞吸收。下列糖类中能直接被细胞吸收的是(　　)
A.葡萄糖　　B.蔗糖　　C.麦芽糖　　D.乳糖
2.下列有关细胞中糖类的叙述，错误的是(　　)
A.可作为能源物质
B.均可与斐林试剂发生反应
C.可参与细胞壁的形成
D.几丁质广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中
3.几丁质是由1 000～3 000个N-乙酰葡糖胺聚合而成的，它是广泛存在于甲壳类动物和昆虫外骨骼中的一种多糖。下列叙述正确的是(　　)
A.从昆虫外骨骼中提取到的几丁质和糖原的元素组成相同
B.几丁质可直接被细胞吸收
C.可用斐林试剂鉴定几丁质是否为还原糖
D.糖原和几丁质都是动物细胞内的储能物质
考点二　细胞中的脂质
4.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
5.某研究人员发现，合理晒太阳可能有让人“光吃不胖”的好处。他们的研究显示，紫外线暴露能增加食欲，同时还能防止体重增加。这些发现可能为预防和治疗肥胖症与代谢紊乱带来新希望。但日光中含有紫外线，它会带来晒伤、光老化、皮肤癌等有害影响。下列叙述错误的是(　　)
A.脂肪是细胞内良好的储能物质
B.在烈日下暴晒会增加患癌概率
C.糖类供应充足时可大量转变成脂肪
D.组成脂肪的化学元素与壳多糖相同
6.人体的胆固醇含量过高会使血液黏稠度增高，引发动脉粥样硬化、心脑血管等方面的疾病；长期摄入过多糖类，容易导致糖尿病。下列说法正确的是(　　)
A.合成胆固醇需要元素N作为原料，而合成糖类则不需要
B.胆固醇和糖类摄入过多会导致各种疾病，因此要选择低糖和不含胆固醇的食物
C.人体消化道很难消化纤维素，但可以食用一些富含纤维素的食物以促进胃肠蠕动
D.胆固醇是所有生物的细胞膜的重要成分，还可参与人体血液中脂质的运输
7.下列概念与图示相符的是(　　)
图12　概念分类与图示
A.a表示脂肪，b、c、d可分别表示三分子的脂肪酸
B.a表示固醇，b、c、d可分别表示脂肪、胆固醇、维生素D
C.a表示脂质，b、c、d可分别表示脂肪、磷脂、固醇
D.a表示固醇，b、c、d可分别表示胆固醇、性激素、几丁质
【综合提升练】
8.研究证实糖类摄入过多会导致大脑愚钝，同时还会增加患糖尿病、脂肪肝、心脏病等疾病的概率。下列有关糖类的叙述，错误的是(　　)
A.麦芽糖和葡萄糖都是植物细胞的能源物质
B.纤维素和淀粉的基本组成单位相同，但是功能不同
C.乳糖可以直接被消化道吸收，用于氧化分解供能
D.几丁质能与重金属离子有效结合，可以用于废水处理
9.如图是油菜种子在发育(图甲)和萌发(图乙)过程中糖类和脂肪的变化曲线。下列分析正确的是(　　)
图13　油菜种子成熟与萌发中糖类和脂肪的变化
A.种子发育过程中，需要更多的N，可溶性糖才能转变为脂肪
B.种子萌发时，需要更多的O，脂肪才能转变为可溶性糖
C.等质量的可溶性糖和脂肪，所储存的能量大致相同
D.种子萌发时，可溶性糖是种子生命活动的直接能源物质
10.某饮料添加碱性电解质，其配料如图所示。下列叙述错误的是(　　)
A.饮用该饮料可以补充细胞中的水分
B.白砂糖需水解后才能被细胞吸收利用
C.K＋、Na＋能维持细胞和生物体正常的生命活动
D.该饮料中不含脂肪，大量饮用也不会长胖
11.肥胖对健康的影响引起社会关注。回答下列问题。
(1)脂肪由______元素组成，常温下的物理状态由其含有的________的种类决定。与磷脂相比，脂肪的结构在于甘油的三个羟基均与脂肪酸结合成酯，而不是其中一个羟基与________及其他衍生物结合。
(2)与糖类相比，脂肪是人体细胞中良好的储能物质，原因是________________________。人体内的脂肪可以通过饮食摄入，也可以由糖类或蛋白质等物质转化而来。
(3)在研究肥胖成因的过程中，科研人员选取同龄且健康的A、B、C三个品系小鼠，每个品系分为对照组和实验组，各组分别饲喂等量的常规饲料和高脂饲料，在适宜环境中饲养8周，禁食12 h。结果如图14所示。
图14　肥胖成因研究实验结果统计
①分析图14可知，实验中小鼠的肥胖程度可通过检测________________________来确定。三个品系小鼠中，最适宜作为肥胖成因研究模型的是________品系小鼠。
②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14中图2所示，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。据图推测，小鼠肥胖的原因可能是其细胞内____________的含量明显低于正常鼠，影响了脂肪的利用与转化。
六、参考答案
【课堂探究】
探究一　细胞中糖类的种类和功能
1.①代表单糖，②代表二糖，③代表多糖；④代表纤维素，⑤代表肌糖原。
2.纤维素虽然很难被人体消化，但是能够刺激胃肠蠕动，改善胃肠环境，有利于排出有害物质。
3.葡萄糖是单糖，可直接被细胞吸收利用；蔗糖是二糖，细胞无法直接吸收，而且血浆中没有分解蔗糖的酶，消化道中有分解蔗糖的相关酶。
4.糖类分子都是由C、H、O三种元素组成的，多数糖类分子中H、O的比例是2∶1，类似于水分子。
5.葡萄糖是还原糖，蔗糖不是还原糖；一分子蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖。
6.葡萄糖的连接方式不同。
7.米饭、馒头等主食富含淀粉，经消化分解后可以生成葡萄糖，经吸收后使血糖升高。
8.食物中的淀粉经消化水解为葡萄糖后被吸收，葡萄糖可氧化分解释放能量，也可合成肝糖原和肌糖原储存（见图4）。
探究二　细胞中脂质的种类和功能
1.与糖类相比，脂肪分子中氧含量远低于糖类，氢含量更高，所以等质量的糖类和脂肪彻底氧化分解时，脂肪消耗的氧气多、产生的水多、释放的能量多；且单位质量的脂肪体积比糖原小，有利于储存。
2.动物脂肪大多含有饱和脂肪酸，室温时呈固态；植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸，室温时呈液态。
3.日光中的紫外线能使皮肤表皮细胞中的胆固醇转变为维生素D（两者均为固醇类物质），而维生素D可促进肠道对钙、磷的吸收，在一定程度上可预防佝偻病的发生。
4.糖类和脂肪的转化程度有明显差异：糖类在供应充足时可大量转化成脂肪；脂肪只能在糖类供能不足时少量转化为糖类。
5.细胞中的糖类和脂肪是可以相互转化的，动物从体外吸收的多余糖类可以在体内转变成脂肪。
类比题1　B
类比1【解析】几丁质可以用于人造皮肤，A正确；人体不能直接吸收二糖，乳糖需要水解成葡萄糖和半乳糖才能被人体吸收，B错误；淀粉先水解成麦芽糖，再水解成葡萄糖才能被人体吸收，C正确；几丁质是甲壳类动物与昆虫外骨骼的重要成分，D正确。
类比题2　D
类比2【解析】糖类是重要的能源物质，脂肪是细胞内良好的储能物质，A错误；与糖类相比，脂肪分子中氢的含量高，而氧的含量低，故同等质量的糖类和脂肪进行氧化分解时，脂肪产生的能量更多，B错误；棕熊在冬天长期不进食时，其体内的脂肪水解为甘油和脂肪酸后需进一步氧化分解才能供能，C错误；脂肪组织切片经苏丹Ⅲ染液染色后，在光学显微镜下可看到被染成橘黄色的脂肪颗粒，D正确。
【自查自纠】
(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×
解析：(1)糖类并不都是细胞内的能源物质，如纤维素是构成植物细胞壁的成分，不作为能源物质。(2)纤维素不能储存能量。(3)血液中葡萄糖含量低于正常时，肝脏中的糖原会分解产生葡萄糖及时补充，而肌肉中的糖原无法直接水解为葡萄糖补充血糖。(4)椰肉中还含有磷脂等脂质，并不是只有脂肪。(6)某些脂质如性激素参与生命活动的调节。
【分层训练】
1.B　2.B　3.C　4.C　5.D　6.C　7.C
1.解析：葡萄糖属于单糖，可被细胞直接吸收；蔗糖、麦芽糖、乳糖属于二糖，只有水解形成单糖才能被细胞吸收利用。
2.解析：可溶性还原糖能与斐林试剂发生反应，在水浴加热条件下产生砖红色沉淀，但不是所有的糖都具有还原性，如蔗糖不具有还原性，故B错误。
3.解析：几丁质由N-乙酰葡萄糖醛胺聚合而成，组成元素包括C、H、O、N，而糖原的组成元素只有C、H、O，A错误；几丁质是多糖，不能直接被细胞吸收，B错误；几丁质是广泛存在于甲壳类动物和昆虫外骨骼中的一种多糖，它不是储能物质，D错误。
4.解析：组成脂肪与糖原的元素种类相同，都是C、H、O，A错误；脂肪水解的终产物是甘油和脂肪酸，磷脂水解的终产物是甘油、脂肪酸、磷酸等，B错误；维生素D不是构成骨骼的主要成分，但它能促进人体肠道对钙、磷的吸收，缺乏会影响骨骼发育，D错误。
5.解析：脂肪中氢含量多、氧含量少，氧化分解释放的能量多，是细胞内良好的储能物质，A正确；紫外光带来的晒伤、光老化、皮肤癌等有害影响，所以在烈日下暴晒会增加患癌概率，B正确；糖类供应充足时可大量转变成脂肪，C正确；脂肪的组成元素是C、H、O，有些多糖如几丁质（壳多糖）的元素组成是C、H、O、N，所以组成脂肪的化学元素与壳多糖不相同，D错误。
6.解析：胆固醇的元素组成为C、H、O，不需要N作为原料，A错误；胆固醇可参与构成动物细胞膜，可参与人体血液中脂质的运输，应适当摄入，B错误；人体消化道很难消化纤维素，但纤维素能促进胃肠蠕动，可食用富含纤维素的食物，C正确；胆固醇可参与构成动物细胞膜，而不是所有生物的细胞膜，D错误。
7.解析：脂肪由一分子甘油和三分子的脂肪酸结合而成，A不符合；脂肪不属于固醇，B不符合；脂肪、磷脂、固醇属于脂质，C符合题意；几丁质属于糖类，其化学本质不是固醇，D不符合。
8.C
8.解析：乳糖属于二糖，需要水解为单糖后才能被消化道吸收，C错误。
9.B
9.解析：脂肪和大多数糖类中都不含有N，可溶性糖转变为脂肪不需要N，A错误；与糖类相比，脂肪中H含量高、O含量低，种子萌发时需更多的O，脂肪才能转变为可溶性糖，B正确；脂肪氧化分解时耗氧量高，等质量的脂肪储存的能量多，C错误；种子生命活动的直接能源物质是ATP，D错误。
10.D
10.解析：白砂糖的主要成分是蔗糖，属于二糖，需水解为单糖后才能被细胞吸收利用，B正确；虽然该饮料中不含脂肪，但含有果葡糖浆、白砂糖等糖类，大量饮用时糖类可在体内转化为脂肪等非糖物质，也可能导致长胖，D错误。
11.(1)C、H、O　脂肪酸　磷酸　(2)与糖类相比等质量的脂肪氢含量更高（脂肪含氢量更高，氧化分解释放能量多）　(3)①脂肪细胞体积相对值　A　②HSL和ATGL

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