高中生物人教版 (2019)必修1《分子与细胞》第3节 细胞中的糖类和脂质精品学案

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1.说出细胞中糖的种类和主要作用，理解糖类是生命活动的能源物质还是细胞的重要组成成分。
2.说出细胞中脂质的种类和主要作用，理解脂肪是主要储能物质、磷脂是细胞膜的重要成分及固醇类物质在代谢中的作用。
3.距离说明糖类和脂质的相互转化，关注糖类和脂质对人类健康的影响。
知识精讲
知识点01 细胞中糖类
1.糖类是由C、H、O三种元素构成的，是细胞的主要能源物质。
2.细胞中的糖类
【特别提醒】
①纤维素是植物细胞壁的主要成分，但细菌细胞壁不是由纤维素构成的。
②核糖是核糖核酸（RNA）的组成成分，脱氧核糖是脱氧核糖核酸（DNA）的组成成分。
③常见的红糖、白糖和冰糖都是蔗糖。
④糖类可与蛋白质等其他物质结合形成复杂的化合物，参与生物体内多种生命活动：如糖类与蛋白质结合形成糖蛋白，参与细胞识别等。
知识点02 细胞中的脂质
知识点03 细胞中的脂质
糖类和脂肪的转化：细胞中的糖类和脂质可以相互转化。血液中的葡萄糖除供细胞利用外，多余的部分可以合成糖原储存起来；如果葡萄糖还有富余，可以转变成脂肪和某些氨基酸。糖类和脂肪之间的转化程度有明显差异，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代谢发生障碍引起供能不足时才会分解供能，且不能大量转化为糖类。
能力拓展
考法01 糖的种类和作用
1.不是所有的糖类都能作为生物体内的能源物质。核糖和脱氧核糖组成核酸，纤维素构成细胞壁，均不能作为生物体内的能源物质。
2.麦芽糖、蔗糖和乳糖都是二糖，在分子组成上的共同点都含有两个单糖残基，并且都有一个葡萄糖残基。不同点是麦芽糖的两个单糖残基都是葡萄糖残基，蔗糖的两个单糖残基分别是葡萄糖残基和果糖残基，乳糖的两个单糖残基分别是葡萄糖残基和乳糖残基。
3.多糖的组成单位并不都是葡萄糖。淀粉、糖原、纤维素的组成单位都是葡萄糖，其差别在于分支不同及连接葡萄糖残基的糖苷键不同。几丁质的组成单位是N-乙酰葡糖胺。
4.玉米、小麦等禾本科植物的种子中主要多糖是淀粉。种子形成时：单糖（葡萄糖）→二糖（麦芽糖）→多糖(淀粉)。种子萌发时：多糖(淀粉)→二糖（麦芽糖）→单糖（葡萄糖）。
【典例1】下列有关糖的叙述，错误的是( )
A.常见的单糖有葡萄糖、果糖、核糖和脱氧核糖
B.玉米、小麦、水稻的种子中都含有丰富的淀粉
C.纤维素不溶于水，人和动物细胞中不含纤维素
D.淀粉由葡萄糖缩合形成，水解产物只有葡萄糖
【答案】D
【解析】糖类分为单糖、二糖、多糖，常见的单糖有果糖、核糖、脱氧核糖、葡萄糖等，A项正确；多糖有淀粉、纤维素、糖原，淀粉、纤维素存在于植物细胞中，淀粉在植物体内是储存能量的物质，禾谷类植物玉米、小麦、水稻的种子中都含有丰富的淀粉，B项正确；纤维素是构成植物细胞壁的成分，不溶于水，人和动物细胞不含纤维素，C项正确；淀粉由葡萄糖缩合形成，其水解是麦芽糖和葡萄糖，D错误。
考法02 脂质的种类和作用
1.脂肪在动物主要存在于动物皮下、大网膜和肠系膜（固态）等部位，有些动物会在特定部位储存脂肪，如骆驼的驼峰。
2.花生种子、油菜籽、向日葵、松子、核桃、蓖麻等含有较高的脂肪。
3.脂肪是细胞内良好的储能物质；脂肪是很好的绝热体，起保温作用；脂肪具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。
4.胆固醇是构成动物细胞膜的重要组成成分；参与血液中脂质的运输。
5.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，激发并维持第二性征。
6.维生素D促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。
7.若因代谢异常事胆固醇含量过高，会引起高血压、心脏病等心血管疾病。
【典例2】下列关于脂质生理功能的叙述，不正确的是（ ）
A．维生素D能促进肠道对钙和磷等各种无机盐的吸收
B．胆固醇参与血液中脂质的运输
C．脂肪是细胞内良好的储能物质
D．磷脂是构成生物膜的重要成分
【答案】A
【解析】维生素D可以促进小肠对钙和磷的吸收，没有其他无机盐，A错误；胆固醇是构成细胞膜和细胞器膜的重要成分，在人体内还参与血液中脂质的运输，B正确；脂肪是细胞内良好的储能物质，C正确；磷脂是构成细胞膜的重要成分，也是构成多种细胞器膜的重要成分，所以说磷脂是构成生物膜的重要成分，D正确。
考法03 糖类和脂肪的供能和转化
1.糖类和脂肪氧化分解供能顺序不同。糖类是主要的能源物质，脂肪是体内储备的能源物质，只有在糖类供能不足时才由脂肪氧化分解功能。糖类、脂肪氧化分解的最终都只有CO2和H2O。
2.糖类和脂肪转化为对方的过程不同。糖类在细胞内通过形成甘油和脂肪酸进一步转化为脂肪，脂肪转化为糖类是由脂肪首先分解为甘油和脂肪酸，然后由甘油和脂肪酸转化为糖类。
3.糖类和脂肪的转化是有条件的。只有在糖类供给充足，糖类就有可能转化成脂肪；只有当细胞中糖类严重不足时，脂肪才可能转化为糖类。
4.转化程度存在明显差异。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代谢发生障碍，引起供能不足时, 才会分解供能，而且不能大量转化为糖类。
【典例3】下图是细胞内葡萄糖和脂肪相互转换过程简图。下列有关葡萄糖和脂肪相互转化的叙述，不正确的是（ ）
A.葡萄糖转化为脂肪一定需要通过丙酮酸
B.脂肪转化为葡萄糖一定需要通过乙酰CA
C.体内糖类供应充足才有可能大量转化为脂肪
D.体内脂肪供应充足也不可能大量转化为糖类
【答案】B
【解析】从图解可以看出葡萄糖转化为脂肪的过程一定经过：葡萄糖→磷酸丙糖→丙酮酸→乙酰CA→脂肪的过程，A正确；脂肪转化为葡萄糖一定经过：脂肪→甘油→磷酸丙糖→葡萄糖，但不需要通过乙酰CA，B不正确；血液中的葡萄糖合成糖原后还有富余，就可以转变成脂肪，糖类在供应充足的情况下，可以大量转化为脂肪，C正确；脂肪一般只在糖类代谢发生障碍，引起供能不足时, 才会分解供能，而且不能大量转化为糖类，D正确。
分层提分
题组A 基础过关练
1.下列关于糖的叙述正确的是( )
A.葡萄糖和果糖分子均有还原性
B.葡萄糖和麦芽糖均可被水解
C.纤维素由葡萄糖和果糖缩合形成
D.糖原和几丁质都是储存能量的多糖
1.【答案】A
【解析】葡萄糖和果糖都是还原糖，A正确；葡萄糖是单糖，不能水解，B不正确；纤维素由许多葡萄糖聚合形成，C不正确；几丁质是组成甲壳类和昆虫外骨骼的多糖，不是储存能量的多糖，D不正确。
2.组成蔗糖而不组成乳糖的单糖和存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖分别是( )
A.葡萄糖、几丁质 B.果糖、糖原
C.核糖、几丁质 D.半乳糖、糖原
2.【答案】B
【解析】蔗糖由葡萄糖和果糖组成，乳糖由葡萄糖和半乳糖组成，组成蔗糖而不组成乳糖的单糖是果糖。几丁质和糖原都是存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖。选B。
3.以下有关脂质的叙述，不正确的是( )
A.胆固醇在人体内参与血液中脂质的运输
B.脂质分子中氧的含量远远少于糖类
C.有些脂质具有促进生长发育的功能
D.所有脂质只含有C 、H、O三种元素
3.【答案】D
【解析】胆固醇在人体内可参与血液中脂质的运输，A正确；脂质分子中氧的含量少于糖类，而氢的含量更多，B正确；脂质中的性激素能促进人和动物生殖器官的发育以及生殖细胞的形成，C正确；脂质中的脂肪和固醇只含有C、H、O三种元素，而磷脂中还含有N、P。
4.脂质在生物体内具有独特的生物学功能，下列不属于脂质功能的是( )
A.贮存能量B.构成生物膜 C.决定遗传特性 D.调节生长发育
4.【答案】C
【解析】脂质包括脂肪、磷脂和固醇。脂肪能贮存能量，A正确；磷脂是生物膜的重要成分，B正确；固醇中的性激素能促进生殖器官的发育和生殖细胞的形成，维生素D能促进人和动物肠道对钙和磷的吸收，D正确；决定遗传特性的是核酸，C错。
5.下列有关糖类和脂质的叙述，不正确的是( )
A.磷脂所有细胞中广泛存在
B.乳糖和糖原都是储存能量的多糖
C.有些固醇类物质能促进肠道对钙和磷的吸收
D.葡萄糖、核糖、脱氧核糖在动植物细胞都存在
5.【答案】B
【解析】磷脂是构成细胞膜的重要成分，所有细胞都有细胞膜，A正确；乳糖是二糖不是多糖，B不正确；维生素D属于脂质中固醇类，能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收，C正确；葡萄糖、核糖、脱氧核糖在动植物细胞都存在，D正确。
6.下列各组糖类物质能与①～③的叙述依次对应的是
①存在于RNA中而不存在于DNA中的糖类 ②存在于植物细胞中而不存在于动物细胞中的二糖
③存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖
A．核糖、蔗糖、糖原 B．核糖、蔗糖、乳糖
C．糖类、脱氧核糖、乳糖 D．脱氧核糖、葡萄糖、糖原
6.【答案】A
【解析】核糖是组成核糖核苷酸的成分，核糖核苷酸是组成RNA的基本单位；存在于植物细胞中而不存在于动物细胞中的二糖有麦芽糖、蔗糖等；存在于动物细胞中而不存在于植物细胞中的多糖是糖原，A正确。
题组B 能力提升练
7.下列属于淀粉、糖原、纤维素共同特征的是（ ）
A.都是细胞内储存能量的物质
B.都是没有分支的大分子物质
C.由基本组成单位葡萄糖缩合形成
D.葡萄糖含量低于正常时，分解产生葡萄糖及时补充
7.【答案】C
【解析】纤维素不是细胞内储存能量的物质，A不属于淀粉、糖原、纤维素共同特征；糖原、支链淀粉都有分支，B不属于淀粉、糖原、纤维素共同特征；都由基本组成单位葡萄糖缩合形成，C属于淀粉、糖原、纤维素共同特征；葡萄糖含量低于正常时，只有糖原能分解产生葡萄糖及时补充，D不属于淀粉、糖原、纤维素共同特征。
8.若某生物能够进行“淀粉→麦芽糖→葡萄糖→糖原”的转化。下列分析不正确的是（ ）
A.淀粉和糖原都是储存能量的多糖，麦芽糖是二糖
B.该生物是动物，葡萄糖→糖原只能在肝脏中发生
C.胆固醇和磷脂都是该生物细胞膜的重要组成成分
D.淀粉→麦芽糖→葡萄糖的过程在植物细胞也发生
8.【答案】B
【解析】因为有“葡萄糖→糖原”可以确定该生物是动物。淀粉和糖原都是储存能量的多糖，麦芽糖是二糖，A正确；在动物体内“葡萄糖→糖原”可以发生在肝脏细胞和肌肉细胞，B不正确；胆固醇和磷脂都是动物细胞膜的重要组成成分，C正确；种子萌发过程中会发生淀粉→麦芽糖→葡萄糖的过程，D正确。
9.某同学经常出现肌肉抽搐，在医生指导下补充钙后肌肉抽搐现象没有得到改善。该同学经常肌肉抽搐的原因最可能是体内缺少（ ）
A.无机盐 B.葡萄糖 C.维生素D D.糖原
9.【答案】C
【解析】经常出现肌肉抽搐的最可能原因是血液钙含量太低，一种原因是食物中缺少钙，另一种原因是食物不缺少钙但不能有效吸收食物中的钙。根据题目信息“在医生指导下补充钙后肌肉抽搐现象没有得到改善”，说明血液钙含量太低的原因是食物不缺少钙但不能有效吸收食物中的钙，而维生素D能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。所以，该同学经常肌肉抽搐的原因最可能是体内缺少维生素D。
10.下列生物行为或人类行为与其主要目的对应不正确的是（ ）
A.黑熊在越冬休眠前大量进食，增加肝糖原储备
B.北京烤鸭出栏前大量喂食谷物，增加皮下脂肪含量
C.吃鱼肝油补充维生素D，促进肠道对钙、磷吸收
D.给幼年雌性金鱼注射雌性激素，促进生殖器官发育
10.【答案】A
【解析】黑熊在越冬休眠前大量进食的目的是增加脂肪储备,A不正确；北京烤鸭出栏前大量喂食谷物，增加皮下脂肪含量，B正确；吃鱼肝油补充维生素D，促进肠道对钙、磷吸收，C正确；给幼年雌性金鱼注射雌性激素，促进生殖器官发育，D正确。
11.分析糖类和脂肪的组成元素种类和含量，结果如下表，分析表中的各项数据回答：
（1）糖类和脂肪在化学组成上的相同点是_____________________。
（2）1 g糖原氧化分解释放出约17 kJ的能量，而1 g脂肪可以放出约39 kJ的能量。可能的原因是 。
11.【答案】（1）都是由C、H、O三种元素组成
（2）脂肪中C、H两种元素含量高，而O含量低，完全氧化分解需要消耗更多氧气，产生更多的二氧化碳和水，因此释放能量多。
【解析】（1）由表中数据可以看出糖类和脂肪都是由C、H、O三种元素组成。
（2）由表中数据可以看出脂肪分子中氧的含量远远低于糖类，而碳和氢的含量远远高于糖类。糖类和脂肪氧化分解的产物都是二氧化碳和水，因此，完全氧化分解需要消耗更多氧气，产生更多的二氧化碳和水，因此释放能量多。
12. 根据下列生物学事实回答问题：
材料一：熊在入冬之前要吃大量的食物，在体内转化为脂肪储存起来。冬眠时，进行分解利用，维持生命活动。
材料二：生活在南极寒冷环境中的企鹅，体内脂肪可厚达4 cm。
材料三：幼儿常晒太阳，可以使皮肤表皮细胞内的胆固醇转化为维生素D，预防佝偻病。
材料四：丹麦格陵兰岛上的人吃鱼多，尽管他们吃高脂肪、高胆固醇饮食，也不易患心脑血管疾病。20年的跟踪观察发现，他们当中吃鱼最多的死于心脏病的反而少。鱼油中有一类不饱和脂肪酸具有降低血脂和预防血栓形成的作用，因此鱼油可延缓冠状动脉硬化。
（1）材料一说明脂肪是____________________________。分布在动物内脏器官周围的脂肪还具有____________和____________的作用。
（2）材料二说明脂肪具有________作用。
（3）材料三说明维生素D能够______________________。该物质属于脂质中的________类物质，该类型物质除维生素D之外还包括__________和_______等。
（4）高胆固醇饮食是心脑血管病诱发的罪魁祸首，严重危害现代人健康，是不是胆固醇摄入量应该越少越好？

（5）鱼油中的不饱和脂肪酸和构成脂肪中的不饱和脂肪酸是不是一定相同？为什么？
12.【答案】（1）生物体内的储能物质 缓冲 减压
（2）保温
（3）促进人和动物对钙和磷的吸收 固醇 胆固醇 性激素
（4）胆固醇在维持人体健康方面发挥着重要作用，如是细胞膜的主要组成成分，是一些细胞中重要化合物合成的原料，对于人体的正常生长发育具有重要作用。虽然胆固醇摄入过多会危害健康，但摄入不足同样会导致生长发育的障碍。
（5）不一定相同。脂肪的性质主要取决于组成脂肪的脂肪酸，不同食物中的脂肪所含有的脂肪酸种类和含量不一定相同。
【解析】（1）材料一说明脂肪是生物体内的储能物质，可作为备用能源冬眠时进行分解利用，动物内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用。
（2）材料二说明脂肪具有保温的作用。
（3）材料三说明维生素D能够促进人和动物对钙和磷的吸收，维生素D和性激素及胆固醇均属于固醇类。
（4）胆固醇对人体健康有重要作用，也是引起心脑血管等疾病的危险因素，要全面分析、辩证看待。
（5）脂肪由脂肪和甘油酸结合形成，其中脂肪酸的种类和分子长短不完全相同，因此，不同食物中的脂肪所含有的脂肪酸种类和含量不一定相同。
题组C 培优拔尖练
13.（2020山东卷，不定项选择）棉花纤维由纤维细胞形成。蔗糖经膜蛋白SUT转运进入纤维细胞后逐渐积累，在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成。研究人员用普通棉花品系培育了SUT表达水平高的品系F，检测两品系植株开花后纤维细胞中的蔗糖含量，结果如右图所示。下列说法正确的是（ ）
A.纤维素的基本组成单位是葡萄糖和果糖
B.曲线甲表示品系F纤维细胞中的蔗糖含量
C.15～18天曲线乙下降的主要原因是蔗糖被水解后参与纤维素的合成
D.提高SUT的表达水平会使纤维细胞加厚期延后
13.【答案】BC
【解析】纤维素的单体是葡萄糖，A错误；膜蛋白SUT转运蔗糖进入纤维细胞积累，据图：甲蔗糖含量比乙积累的快，可推测甲属于品系F，B正确；据题意“纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成”，推断C正确；据题意“在纤维细胞的加厚期被大量水解后参与纤维素的合成”，说明蔗糖水解产生的纤维素用于细胞的加厚，再据图，甲的蔗糖峰值降低过程早于乙，说明甲的加厚期早于乙，D错误。
14.(2018·江苏卷)脂质与人体健康息息相关，下列叙述错误的是( )
A.分布在内脏器官周围的脂肪具有缓冲作用
B.蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜蛋白而导致溶血
C.摄入过多的反式脂肪酸会增加动脉硬化的风险
D.胆固醇既是细胞膜的重要组分，又参与血液中脂质的运输
14.【答案】B
【解析】脂肪具有缓冲、减压的作用，A正确；蛇毒中的磷脂酶因水解红细胞膜磷脂双分子层而导致溶血，B错误；反式脂肪酸是一类对人体健康不利的脂肪酸，人摄入过多会增加动脉硬化的风险，C正确；动物细胞的细胞膜中含少量胆固醇，人体内的胆固醇还能参与血液中脂质的运输，D正确。
15.(2018·江苏卷)下列关于糖类的叙述，正确的是( )
A.单糖可以被进一步水解为更简单的化合物
B.构成淀粉、糖原和纤维素的单体均为果糖
C.细胞识别与糖蛋白中蛋白质有关，与糖链无关
D.糖类是大多数植物体干重中含量最多的化合物
15.【答案】D
【解析】单糖不能水解，A错误；构成淀粉、糖原和纤维素的单体都是葡萄糖，B错误；细胞膜上的蛋白质与糖类结合形成糖蛋白，在细胞识别中，糖链主要起着信息分子的作用，C错误；按干重计，糖类占植物体的85%～90%，故大多数植物体干重中含量最多的化合物是糖类，D正确。
16.（2020·辽宁高一期末考试）下图为生物组织中糖类和脂质的功能及分布的概念图，请据图回答下列问题：
（1）在糖类中，一般能被细胞直接吸收的是________。常见的二糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖，我们吃的红糖、白糖、冰糖的主要成分是_________。在多糖中，主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中的是________。
（2）组成脂质的化学元素主要是C、H、O，而B中还含有________。与糖类分子中氧的含量和氢的含量相比，脂质分子中______________________________________________。
（3）C类物质包括____________________________________等。
（4）生长发育关键时期的少女，常常导致躯体发育迟缓、骨骼生长减慢、生育功能丧失等遗憾。简要说明其中的道理。
16.【答案】（1）单糖 蔗糖 糖原
（2）N和P 氧的含量远远低于糖类，而氢的含量更高
（3）胆固醇、性激素、维生素D
（4）脂肪中含有大量的人类生命所需的物质，维生素A、维生素D、维生素E等尽在其中。长期不摄入脂类食品，会引起脂溶性维生素A、维生素D、维生素E缺乏，引起躯体发育迟缓、骨骼生长减慢；性激素合成原料缺少，导致性激素不能正常合成，引起生殖器官不能正常发育，导致生育功能丧失。
【解析】
（1）糖类包括单糖、二糖和多糖，其中单糖可以直接被细胞吸收；我们吃的红糖、白糖、冰糖的主要成分是二糖中的蔗糖；多糖包括糖原、纤维素和淀粉，其中糖原主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中。
（2）根据以上分析已知，图中B为磷脂，其组成元素包括C、H、O、N、P；与糖类分子相比，脂质分子中氧的含量较低，而氢的含量较高。
（3）根据以上分析已知，图中C是固醇，包括胆固醇、性激素、维生素D。
（4）脂肪中含有大量的人类生命所需的物质，维生素A、维生素D、维生素E等尽在其中。长期不摄入脂类食品，会引起脂溶性维生素A、维生素D、维生素E缺乏，引起躯体发育迟缓、骨骼生长减慢；性激素合成原料缺少，导致性激素不能正常合成，引起生殖器官不能正常发育，导致生育功能丧失。
概念
种类及存在
主要功能（或分子组成）
单糖
不能继续水解的糖类
葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖
葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质，被形容为“生命的燃料”
二糖
由两分子单糖脱水缩合形成的糖
植物特有：蔗糖、麦芽糖
动物特有：乳糖
葡萄糖+果糖→蔗糖；
葡萄糖+葡萄糖→麦芽糖；
葡萄糖+半乳糖→乳糖
多糖
有许多单糖连接形成的高分子化合物
植物特有：淀粉、纤维素
人和动物肝脏和肌肉：糖原
广泛分布在甲壳类和昆虫：几丁质
淀粉和糖原储存能量；
纤维素是细胞壁的主要成分；
几丁质构成身体外骨骼。
组成脂质的化学元素主要有C、H、O，磷脂还含有P甚至N。与糖类相比脂质分子中氧含量低，氢含量高。
种类
存在及功能
脂肪
是细胞内良好的储能物质。皮下脂肪层有保温作用，分布在内脏器官周围的脂肪有缓冲和减压作用。
磷脂
是构成细胞膜和多种细胞器膜的重要成分。在人和动物的脑、卵细胞、肝脏及大豆的种子中，磷脂含量丰富。
固醇
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。
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
促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。