1、 组成细胞的分子 细胞的基本结构 细胞的物质输入和输出 细胞的能量供应和利用细胞的生命历程阐明生命现象的规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础上。中国科学院院士邹承鲁生命观念物质观生命的发展和变化结构观能量观 细胞是最基本的生命系统第一章走进细胞能量观生命系统组成结构功能系统观学习重点学习重点 脂质的种类和作用 糖类和脂质的相互转化 教学难点 多糖分子的结构以及作用 糖类的种类和作用 脂肪分子的结构以及作用在科学研究和制药等领域，经常要进行动物细胞培养。体外培养动物细胞时，需要为细胞分裂和生长提供营养。绝大多数情况下，培养基中都会有葡萄糖。问题探讨 讨论【答案】这说明细胞可以将葡萄糖转化为脂
2、肪。1.对于培养的细胞来说，葡萄糖可能起什么作用？【答案】糖类是细胞生命活动所需要的主要能源物质。2.在培养脂肪细胞时，即便没有向培养基中添加脂肪，新形成的脂肪细胞中也会出现油滴（脂肪）。这说明什么？糖精1.这些食物提供哪些营养物质？主要是糖类2.不吃肉，不吃甜食和油腻食品就不会胖？可能：因为糖类等可以转化为脂肪3.这些食物提供哪些糖？那些糖是还原糖，哪些不是？如何让鉴定？葡萄糖，果糖等是还原糖；纤维素，淀粉和蔗糖等都是非还原糖4.糖类一定甜？甜的一定是糖？淀粉，纤维素不甜；糖精很甜但不是糖。糖类是主要的能源物质.红糖、白糖、冰糖等都是蔗糖小麦等谷粒中含量丰富的麦芽糖，1.糖类的糖类的元素组成
3、和功能元素组成和功能(1)元素组成：。(2)功能：细胞中主要的 。一、细胞中的糖类C、H、O能源物质2.糖类的种类，概念与作用糖类的种类，概念与作用备注：糖类分子都是由C、H、O三种元素构成的。因为多数糖类分子中氢原子和氧原子之比是2：1,类似水分子,因而糖类又被称为“碳水化合物”,简写为(CH2O）。少数不符合。葡萄糖是单糖不能水解，但可以分解供能种类概念常见种类分布主要功能单糖_动物植物细胞组成RNA，ATP等物质_组成DNA的物质细胞的主要 物质果糖（C6H12O6）植物能源物质动物能源物质二糖水解后能生成 2个单糖分子的糖 蔗糖（C12H22O11）植物细胞能水解成 单糖 而供能麦芽糖
4、（C12H22O11）乳糖细胞 多糖(C6H10O5)n多糖是大 分子 水解后能够生成许多个单糖分子的糖_植物植物细胞中的储能物质 纤维素 植物 的基本组成成分 _动物细胞 动物细胞中的储能物质能源核糖（C5H10O5）脱氧核糖（C5H10O4）葡萄糖（C6H12O6）淀粉糖原细胞壁不能水 解的糖（C12H22O11）半乳糖（C6H12O6）(1)不是所有的糖都有甜味，如纤维素没有甜味。(2)不是所有的糖都能和斐林试剂反应，蔗糖、多糖等都不能。(3)不是所有的糖都是能源物质，如核糖、脱氧核糖、纤维素。(4)糖类的关系易易错提醒错提醒关于糖类物质的三个误区关于糖类物质的三个误区拓展：糖的分类总结
5、拓展：糖的分类总结分类依据种类按归属动植物细胞共有的糖核糖、脱氧核糖、葡萄糖主要存在于动物细胞中的糖半乳糖、乳糖、糖原主要存在于植物细胞中的糖 果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、纤维素按功能细胞中主要的能源物质葡萄糖细胞中的储能物质淀粉、糖原细胞的结构物质核糖、脱氧核糖、纤维素按是否具有还原性还原糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖、半乳糖等非还原糖非还原糖蔗糖、淀粉、糖原、纤维素蔗糖、淀粉、糖原、纤维素单糖、二糖和多糖是怎样区分的？单糖、二糖和多糖是怎样区分的？1.单糖：不能水解的糖。单糖：不能水解的糖。人在患急性肠炎时,往往采取静脉输液治疗,输液的成分中就含有葡萄糖(C6H12O6)。葡萄糖是细胞生命活动
6、所需要的主要能源物质,常被形容为“生命的燃料”。体外燃烧1g葡萄糖释放约16kJ的能量；葡萄糖在体内“燃烧”的过程是一系列化学反应逐步释放能量，并不会有“火焰”产生。葡萄糖不能水解,可直接被细胞吸收。像这样不能水解的糖类就是单糖。常见的单糖还有果糖、半乳糖、核糖和脱氧核糖等.其中2.二糖：由两分子的单糖脱水缩合而成。二糖(C12H22O11)由两分子单糖脱水缩合而成,般要水解成单糖才能被细胞吸收。生活中最常见的二糖是蔗糖。红糖、白糖、冰糖等都是蔗糖，在作物甘蔗和甜菜里含量丰富,大多数水果和蔬菜中也含有蔗糖。常见的二糖还有在发芽的小麦等谷粒中含量丰富的麦芽糖,以及在人和动物乳汁中含量丰富的乳糖。
7、多糖生物体内的糖类绝大多数以多糖【(C6H10O5)n】的形式存在，主要有淀粉，纤维素和糖原等。是最常见的多糖(P24图2)。绿色植物通过光合作用产生淀粉,作为植物体内的储能物质存在于植物细胞中。玉米、小麦水看的种子丰富的淀粉,淀粉还大量存在于马铃整,山药、甘等物变态的茎或根以及一些植物的果实中。人体摄入的淀粉,必须经过消化分解成葡萄糖才能被细胞吸收利用。食物中的淀粉水解后变成葡萄糖,这些葡萄糖成为人和动物体合成动物多糖-糖原的原料(P24图2-3)。主要分布在人和动物的肝脏和肌肉中,是人和动物细胞的储能物质。当细胞生命活动消耗了能量,人和动物血液中葡萄糖含量低于正常时,肝脏中的糖原使分解产生
8、葡萄糖及时补充。3.多糖：淀粉和糖原，纤维素：构成它们的基本单位都是多糖：淀粉和糖原，纤维素：构成它们的基本单位都是葡萄糖葡萄糖分子。分子。3.多糖：由多糖：由许多许多的单糖（的单糖（葡萄糖葡萄糖）分子连接而成。分子连接而成。淀粉和糖原，纤维素：构成它们的基本单位都是葡萄糖分子。拓展 棕恒和麻类等植物，它们都有长的纤维细丝,还有那些分布在其他植物根，茎秆和枝叶中的纤维,以及所有植物细胞的细胞壁，构成它们的主要成分都是纤维素。纤维素也是多糖,不溶于水,在人和动物体内很难被消化,即使草食类动物有发达的消化器官,也需借助某些微生物的作用才能分解这类多糖。几丁质是细菌细胞壁的结构多糖,又称为壳多糖个广
9、泛存在于甲动物和昆虫的外骨骼中(P25图2-4).几丁质及其衍生物。在医药、化工等方面有广泛的用途。例如,几丁质能与溶液中的重金属离子有效结合,因此可用于废水处理;可以用于制作食品的包装纸和食品添加剂;可以用于制作人造皮肤;等等。几丁质也是一种几丁质也是一种多多糖（需要注意几丁质是含有糖（需要注意几丁质是含有N的）的）纤维素也是纤维素也是多多糖糖 与淀粉和糖原一样,纤维素也是由许多葡萄糖连接而成的。如图2-3所示,构成它们的本单位都是葡萄糖分子。答案：糖尿病病人的饮食中，米饭、馒头等主食也需限量，是因为这些主食富含淀粉，淀粉经消化分解后生成的是葡萄糖。除淀粉外的复杂糖类，如纤维素、果胶等，被称
10、为膳食纤维。膳食纤维大量存在于蔬菜、水果、海藻和粮食（特别是粗粮）等植物性食物中；它们既不能被肠道消化、吸收，也不能产生能量，只是肠道里的匆匆过客，最终混在食物残渣里，随着粪便一起排出体外。但膳食纤维能够促进胃肠的蠕动和排空。多吃一些富含膳食纤维的食物，排便就会通畅，并且减少患大肠癌的机会；还有利于降低过高的血脂和血糖等，从而有利于维护心脑血管的健康、预防糖尿病、维持正常体重等。由于膳食纤维具有如此重要的保健作用，因此一些科学家把它称作人类的“第七类营养素”。膳食纤维被称为第七类营养素（其它六类营养物质：水，无机盐，糖类，脂肪，蛋白质，维生素）控制添加糖的摄入量每天摄入不超过50g,最好控制在
11、25g以下(添加糖是指在食物的烹调、加工过程中添加进的单糖、二糖等各种糖类甜味剂,不包括食物中天然存在的糖)。统计表明,市场上的一些饮料(如碳酸饮料、乳酸菌然料等),每100mL可能含糖就达到10g;很多冷饮的含糖量在20%以上，就是说,如果喝一瓶(500mL)这样的饮料,当天所摄入的糖量就超标了。肥胖、高血压，龋齿、某些糖尿病等都直接或间接与长期糖摄入超标有关。“控糖”建议 肥肉的主要成分是脂肪(P25图2-5);食用植物油是从油料作物中提取的,其主要分也是脂肪。组成脂质的化学元素主要是C、H、O,有些脂质还含有P和N。与糖类不同的是,脂质分子中氢的含量远低糖类而的含量更高。常见的脂质有脂肪
12、、磷脂和固醇等,它们的分子结构差异很大,通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂,如丙酮，氯仿，乙醚等。问题情景：肥肉和植物油的主要成分是什么？脂肪主要分布在人和动物体内的皮下、腹腔大网膜和肠系膜等部位。某些动物还在特定的部位储存脂肪，如骆驼的驼峰。花生、油菜、大豆、向日葵、松、核桃、蓖麻等植物都含有较多的脂肪，这些植物的脂肪多储存在它们的种子里。思考讨论1.在人和哺乳动物体以及植物体内，脂肪主要分布在哪些部位？2.脂肪对细胞和生物体可能有哪些作用？3.说到脂肪，你可能会想到肥胖、高血压、心脏病，脂肪的摄入量与健康有怎样的关系呢？脂肪是最常见的脂质，组成元素C、H、O。一个脂肪分子是由三分子脂肪酸
13、与一分子甘油发生反应而形成的酯,即(又称甘油三酯,P26图2-6)。H H H H H H脂肪酸3H2O3H2O甘油脂肪酸可以是饱和的,也可以是不饱和的。植物脂肪大多含有不饱和脂肪酸,熔点低，在室温时呈液态,称为油，如日常炒菜用的食用油;大多数动物脂肪含有饱和脂肪酸,室温时呈固态，称为脂.动植物的油脂主要是三酰甘油（脂肪）。饱和脂肪酸单饱和脂肪酸多不饱和脂肪酸脂肪酸的“骨架”是一条由碳原子组成的长链。碳原子通过共价键与其他原子结合。如果长链上的每个碳原子与相邻的碳原子以单键连接，那么该碳原子就可以连接2个氢原子，这个碳原子就是饱和的，这样形成的脂肪酸称为饱和脂肪酸。饱和脂肪酸的熔点较高，容易凝
14、固。如果长链中存在双键，那么碳原子连接的氢原子数目就不能达到饱和，这样形成的脂肪酸就是不饱和脂肪酸。不饱和脂肪酸的熔点较低，不容易凝固。1g糖原氧化分解释放出约17kJ的能量，而1g脂肪可以放出约39kJ的能量。脂肪是细胞内良好的储能物质，当生命活动需要时可以分解利用。脂肪的主要作用如下：具有隔热、保温；缓冲和减压的作用，可以有效地保护动物和人体的内脏器官。如：生活在海洋中的大型哺乳动物，如鲸、海豹（图2-7）等，皮下有厚厚的脂肪层，起到保温的作用。生活在南极寒冷环境中的企鹅，体内脂肪可厚达4cm。分布在内脏器官周围的脂肪还具有缓冲和减压的作用，可以保护内脏器官。磷脂是构成细胞膜的重要成分,也
15、是构成核膜和多种细胞器膜的重要成分。2.磷脂磷脂也属于脂质，元素组成：C、H、O、P、N。结构如图：在人和动物的脑、卵细胞、肝脏以及大豆的种子中,磷脂含量丰富。磷脂与脂肪的不同之处在于甘油的一个羟基（-OH）不是与脂肪酸结合成酯，而是与磷酸及其他衍生物结合。因此，磷脂除了含有C、H、O外，还含有P甚至N。种类：分布和作用：胆固醇：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：能有效地促进人和动物肠道对钙和磷的吸收。3.固醇固醇类胆固醇性激素维生素D等。磷脂也属于脂质，细胞中的脂质细胞中的脂质总结脂肪磷脂固醇 血液中的葡
16、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,就可以转变成脂肪和某些氨基酸。给家畜、家禽提供富含糖类的饲料,使它们肥育就是因为糖类在它们体内转变成了脂肪。而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。比如当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下结缔组织等处以脂肪组织的形式储存起来。【减肥难】糖类和脂质的关系：糖类和脂质可以相互转化例如,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。糖类和脂肪之间的转化程度是有明显差异的脂质分子中氧的含量
17、远远低于糖类，而氢的含量更高。（等质量的脂肪和糖类彻底氧化分解，脂肪的耗氧量多于糖类，释放的能量也多于糖类）。脂肪，磷脂和固醇类的分子结构差异很大，通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂，如丙酮、氯仿、乙醚等。脂质与糖类不同二、细胞中的脂质1.细胞中的脂质细胞中的脂质(1)元素组成：脂肪、固醇含 ，磷脂含 ，相对于糖类，脂质分子 含量低，含量高。OC、H、OHC、H、O、N、P（2）种类：主要有脂肪，磷脂和固醇等。（3）性质：通常都不溶于水，而溶于脂溶性有机溶剂,如丙酮，氯仿，乙醚等分类生理功能脂肪细胞内良好的 ；很好的 ，有隔热、保温作用；具有 作用，可以保护内脏器官磷脂构成细胞膜、细胞器膜等
18、生物膜的重要成分固醇胆固醇 构成动物 的重要成分；参与血液中 的运输性激素 促进人和动物生殖器官的发育以及 的形成维生素D能有效地促进人和动物肠道对 的吸收(2)分类和功能储能物质绝热体缓冲和减压细胞膜脂质生殖细胞钙和磷(1)脂肪脂质：脂肪只是脂质中的一种，脂质除了脂肪外，还包括磷脂和固醇等。(2)胆固醇固醇：固醇和胆固醇虽然都是脂质，但其范围不同，胆固醇是固醇中的一种。笔记1.基于对细胞中的糖类和脂质的认识，判断下列相关表述是否正确。（1）磷脂是所有细胞必不可少的脂质。（）（2）植物细胞和动物细胞的组成成分都含有纤维素。（）（3）脂肪、淀粉、糖原都是人体细胞内的储能物质。（）2.水稻和小麦的
19、细胞中含有丰富的多糖，这些多糖是（）A.淀粉和糖原 B.糖原和纤维素C.淀粉和纤维素 D.蔗糖和麦芽糖3.在人和动物皮下结缔组织中含量丰富的储能物质是（）A.糖原 B.淀粉 C.脂肪 D.蛋白质练习与应用 一、概念检测C【答案】北京鸭细胞中的糖类和脂质是可以相互转化的。当北京鸭摄入的糖类过多时，糖类在鸭体内就转变成了脂肪，并在皮下组织等处储存起来。旁栏思考北京鸭每天吃的都是一些玉米、谷类和菜叶，为何长了一身肥肉？【答案】糖类是生物体所利用的主要能源物质，尤其是大脑和神经系统所利用的能源必须由糖类来供应。而脂肪是生物体内最好的储备能源。脂肪是非极性化合物，可以以无水的形式储存在体内。虽然糖原也是
20、动物细胞内的储能物质，但它是极性化合物，是高度的水合形式，在机体内储存时所占的体积相当于同等重量的脂肪所占体积的4倍左右，因此脂肪是一种很“经济”的储备能源。与糖类氧化相比，在生物细胞内脂肪的氧化速率比糖类慢，而且需要消耗大量的氧；此外，糖类氧化既可以在有氧条件下也可以在无氧条件下进行，所以对于生物体的生命活动而言，糖类和脂肪都可以作为储备能源，但是糖类是生物体生命活动利用的主要能源物质。1.为什么等量的脂肪比糖类含能量多，但在一般情况下脂肪却不是生物体利用的主要能源物质？请查找资料回答这个问题。2.医生建议缺钙的婴幼儿在服用钙片的同时，还要服用少量的鱼肝油。服用鱼肝油有助于钙的吸收。请查阅相关资料，解释其中的科学道理。【答案】鱼肝油主要含有维生素A和维生素D。维生素D有助于细胞吸收和储存钙和磷，所以当婴幼儿服用钙片时，医生会建议同时服用鱼肝油来促进钙的吸收。当维生素D缺乏时，婴幼儿容易患佝偻病、软骨病等。拓展应用糖类 脂质种类主要作用：生命活动的主要的能源物质元素组成：一般是C，H，O元素组成：都含C，H，O，有的还含有N，P。种类作用脂肪磷脂固醇（胆固醇，性激素和维生素D等）单糖二糖多糖
