2020-2021学年第二节 生物大分子以碳链为骨架第1课时教案及反思

第二节　生物大分子以碳链为骨架

第一课时　碳骨架、糖类与脂质

·碳骨架的形成

碳元素存在于所有的生物体内，是生命系统中的核心元素。碳原子间可以共用电子形成共价键，从而由很多碳原子串起长长的直链结构、支链结构或环状结构，共同形成碳骨架。

·有机物的结构基础

组成生物体的有机物都是以碳骨架作为结构基础的，主要包括糖类、脂质、蛋白质和核酸。

·生物大分子

许多有机物的相对分子量以万至百万计，所以称为生物大分子。蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。

一、糖类是细胞的主要能源物质

1．含量与组成

(1)含量

糖类物质是地球上含量最多的一类有机物，我们所吃主食中的主要成分就属于糖类。

(2)元素组成

糖类由C、H、O三种元素组成，多数糖分子中氢原子和氧原子之比为2∶1，类似水分子，故糖类旧称为“碳水化合物”。

2．种类与功能

(1)单糖

可被细胞直接吸收利用的小分子物质。例如，葡萄糖(C6H12O6) 是细胞内主要的单糖，是细胞生命活动的主要能源物质；脱氧核糖是细胞遗传物质——DNA分子的重要组成物质。此外，常见的单糖还有果糖、半乳糖、核糖等。

(2)二糖

由2个单糖分子脱水缩合形成。例如，蔗糖分子由葡萄糖和果糖组成。常见的二糖还有麦芽糖和乳糖，前者由2分子葡萄糖组成，后者由1分子葡萄糖和1分子半乳糖组成。

(3)多糖

由多个单糖分子通过特定的共价键连在一起形成的， 其中淀粉、糖原和纤维素是比较重要的多糖。淀粉是稻米、面粉等食物的主要成分；纤维素是木材和棉花的主要成分；糖原储藏在人的肝脏和肌肉中，分别称为肝糖原和肌糖原。淀粉和糖原分别是植物、动物体内重要的储能物质，纤维素是植物体的结构多糖，是植物细胞壁的主要成分。

二、脂质是一类不溶于水的有机物，具有多种生物学功能

1．元素组成

脂质主要由C、H、O三种元素组成，其中氢原子较糖类多，而氧原子较糖类少。有些脂质还含有N和P等元素。 常见的脂质有油脂、磷脂和固醇等。

2．物理特性

脂质通常不溶于水，而溶于有机溶剂，如丙酮、乙醚、四氯化碳等。

3．种类与作用

(1)油脂

①组成

人和动物体内的脂肪、食物中的油统称为油脂。油脂由甘油和脂肪酸组成。甘油是一种简单糖类的衍生物；脂肪酸则是长的碳氢链，一端是羧基(—COOH)。很多生物中的油脂是能量的主要储存形式。

②特点

由于油脂的不亲水性，油脂作为储能物质时不必携带多余的水。

③其他功能

脂肪除作为能量储备外，还是抗低温的保温层。此外，人和动物的皮下和腹腔脂肪组织还起到防震作用。

(2)磷脂、 固醇

磷脂、 固醇是细胞的必要组分。磷脂是细胞各种膜结构的重要成分。固醇类物质包括胆固醇、性激素和维生素D等，其中胆固醇也是构成细胞膜的重要成分，但血液中胆固醇过多则可能引发心脑血管疾病；维生素D可促进人和动物对钙和磷的吸收等。

三、检测生物组织中的油脂

1．检测原理

各种生物组织和细胞中，有机化合物含量各不相同。对于某些有机化合物，可以使用指示剂染色后在显微镜下进行检测。苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色。

2．方法步骤

(1)材料处理

①将一粒种子剥去种皮，取一片子叶，用左手捏住。

②右手持刀片，将子叶的一端切出一个平面。

③将双面刀片的刃口平放在子叶的平面上，轻压刀片，同时从前向后拖动刀片，均匀用力，将子叶切成厚度为1～2 mm的薄片。

④将切好的薄片置于培养皿内的水中，挑选最薄的切片，用毛笔将它放到载玻片中央。

(2)染色

用吸水纸吸去材料表面的水，再用滴管将苏丹Ⅲ染液滴在切片上，静置2～3 min，使切片染色。用吸水纸吸去多余的染液，再在切片上滴加1～2滴50%的酒精溶液，洗去多余的染料。

(3)制片

用吸水纸吸去酒精溶液，再在切片上滴加1～2滴水，盖上盖玻片，制成临时装片。

(4)观察

将临时装片放在显微镜的载物台上，在低倍物镜下找到已染色的材料，移动装片，将切片最薄的部分移到显微镜视野的中心。转动转换器，使高倍物镜对准通光孔，调整细准焦螺旋，观察被染色(橙黄色)的脂肪颗粒。

判断对错(正确的打“√”，错误的打“×”)

1．糖类和脂质是两类最重要的生物大分子。 (　　)

2．单糖是可被细胞直接吸收利用的小分子物质。 (　　)

3．葡萄糖是生命活动的主要储能物质。 (　　)

4．蔗糖、淀粉、糖原和纤维素是比较重要的多糖。 (　　)

5．1 g油脂在体内完全氧化产生的能量，与1 g糖或蛋白质基本相当。

  (　　)

6．脂质是一类不溶于水的有机物，具有多种生物学功能。 (　　)

提示：1.×　蛋白质和核酸是两类最重要的生物大分子。

2．√

3．×　葡萄糖是细胞生命活动的主要能源物质。

4．×　蔗糖是二糖。

5．×　1 g油脂在体内完全氧化将产生39 kJ的能量，而1 g糖或蛋白质只产生17 kJ的能量。

6．√

　糖的种类、分布和功能

合作探究：下图表示糖类的化学组成和种类，据图讨论下列问题：

(1)①②③代表糖的种类依次是什么？它们都可继续水解吗？

提示：①②③分别是单糖、二糖和多糖。单糖不能再水解，二糖和多糖可继续水解。

(2)④⑤分别代表什么物质？各有什么功能？

提示：④⑤分别为纤维素、肌糖原。前者是构成植物细胞壁的主要成分，后者储存能量。

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

A　[葡萄糖属于单糖，可被细胞直接吸收，A正确；蔗糖属于二糖，只有水解形成单糖才能被细胞吸收利用，B错误；麦芽糖属于二糖，只有水解形成单糖才能被细胞吸收利用，C错误； 乳糖属于二糖，只有水解形成单糖才能被细胞吸收利用，D错误。]

2．水稻和小麦的细胞中含有丰富的多糖，这些多糖是(　　)

A．淀粉和糖原 B．淀粉和纤维素

C．糖原和纤维素 D．蔗糖和麦芽糖

B　[糖原是动物多糖，植物没有，A错误；水稻和小麦的细胞为植物细胞，植物细胞中的多糖是淀粉和纤维素，B正确；糖原是动物多糖，植物没有，C错误；蔗糖和麦芽糖是植物二糖，不是多糖，D错误。]

　集合法区分糖的分布

　脂质的种类、分布和功能

1．细胞中的脂质种类与功能的归纳

2．糖类与油脂的比较

合作探究：材料分析

材料一：熊在入冬前要吃大量食物，在体内转化为脂肪储存起来，冬眠时体内脂肪进行分解作用，以维持生命活动。

材料二：生活在南极寒冷环境中的企鹅体内脂肪可厚达4厘米。

材料三：幼儿晒太阳，可以使其皮肤表皮细胞内的胆固醇转化为维生素D，起到预防佝偻病的作用。

(1)材料一说明了什么？

提示：脂肪是细胞内的储能物质。

(2)材料二说明了什么？

提示：脂肪具有保温绝热的作用。

(3)材料三说明了什么？

提示：维生素D具有促进人和动物肠道对钙、磷的吸收的作用。

1．下列关于脂质的叙述，正确的是(　　)

A．胆固醇是植物细胞膜的组成成分

B．性激素和油脂属于固醇类物质

C．维生素D可参与人体血液中脂质的运输

D．血液中胆固醇过多易造成血管堵塞

D　[胆固醇是动物细胞膜的组成成分，A错误；脂质包括固醇、磷脂和油脂，性激素属于固醇，B错误；胆固醇可参与人体血液中脂质的运输，C错误；人体内胆固醇长期过高，会沉积在血管壁，导致血管堵塞，久而久之会造成动脉粥样硬化，D正确。]

2．糖尿病患者应当控制油脂的摄入，肥胖患者也应当减少糖类的摄入，原因是糖类和油脂间可以发生转化。下列说法正确的是(　　)

A．糖类和油脂相互转化后，元素组成发生了变化

B．相同质量的油脂和糖原氧化分解时，前者耗氧多，释放的能量较多

C．油脂不溶于水，不可水解

D．油脂是良好的储能物质，是大脑所需能量的主要来源

B　[糖类和油脂都是由C、H、O三种元素组成，没有变化，A错误；相同质量的油脂和糖原氧化分解时，由于油脂的碳氢含量更高，因此耗氧多，释放的能量较多，B正确；油脂有疏水性，不易溶于水，可水解，C错误；葡萄糖是大脑所需能量的主要来源，D错误。]

(1)脂质中并非只有磷脂参与构成细胞膜，胆固醇也是构成动物细胞膜的重要成分。

(2)油脂中只含C、H、O，而磷脂中含C、H、O、N、P。

(3)固醇、胆固醇、脂质和油脂四者的关系：脂质包含油脂、固醇和磷脂，胆固醇是固醇的一种。

　检测生物组织中的油脂

油脂可用苏丹Ⅲ染液鉴定。花生种子含较多的油脂，可以制作成薄片切片，用指示剂染色后在显微镜下检测。

合作探究：用苏丹Ⅲ染液检测油脂时，脂肪颗粒被染成橙黄色，但要立即观察，否则脂肪颗粒将被溶解。

(1)该实验中能够溶解油脂的是什么溶液？

提示：染液中的酒精。

(2)观察物像时，为什么先用低倍镜观察清楚后，把物像移至视野中央再换高倍镜？

提示：如果不将物像移到视野中央，则换上高倍镜后，由于视野范围变小而导致看不到需要放大观察的物像。

1．下列关于“检测生物组织中的油脂”活动的叙述，正确的是(　　)

A．制片时需用刀片将花生子叶片切成薄片

B．可用清水洗去多余的苏丹Ⅲ染液

C．苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈紫红色

D．转换到高倍物镜后再将切片最薄的部分移到视野的中心

A　[检测生物组织中的油脂实验中，制片时需用刀片将花生子叶切成薄片，最好形成单层细胞，A正确；可用50%的酒精洗去多余的苏丹Ⅲ染液，B错误；苏丹Ⅲ染液能使细胞中的油脂呈橙黄色，苏丹Ⅳ染液能使细胞中的油脂呈红色，C错误；转换到高倍镜前应在低倍镜下将切片最薄的部分移到视野的中心，D错误。]

2．以花生子叶为实验材料进行油脂的检测时，制作临时装片的步骤是(　　)

①盖上盖玻片　②切子叶薄片　③苏丹Ⅲ染液染色

④滴蒸馏水　⑤用 50%酒精洗去浮色　⑥用吸水纸吸取多余染液

A．④②①③⑥⑤　 B．②④③⑥⑤①

C．④②③⑥⑤① D．②③⑥⑤④①

D　[制作花生子叶装片时，先将②花生子叶切成薄片，然后用③苏丹Ⅲ染液染色，⑥用吸水纸吸取多余染液，再利用⑤50%酒精洗去浮色，最后④滴蒸馏水，①盖上盖玻片，先在低倍镜下观察，再换高倍镜进行观察。综上所述，ABC不符合题意，D符合题意。]

[课堂小结]

1．蔗糖是由什么单糖脱水缩合而成(　　)

A．核糖与葡萄糖　　 B．葡萄糖与葡萄糖

C．葡萄糖与果糖 D．果糖与半乳糖

C　[核糖是组成RNA的组成成分，A错误；葡萄糖与葡萄糖脱水缩合形成麦芽糖，B错误；葡萄糖与果糖脱水缩合形成蔗糖，C正确；果糖与半乳糖脱水缩合形成乳糖，D错误。]

2．下列选项中，属于动植物细胞共有的糖类是(　　)

A．葡萄糖、核糖、脱氧核糖

B．葡萄糖、淀粉、果糖

C．淀粉、脱氧核糖、乳糖

D．麦芽糖、果糖、乳糖

A　[葡萄糖、核糖、脱氧核糖是动植物细胞共有的糖类，A正确；淀粉和果糖是植物细胞特有的糖类，B错误；淀粉是植物细胞特有的糖类，乳糖是动物细胞特有的糖类，C错误；麦芽糖、果糖是植物细胞特有的糖类，乳糖是动物细胞特有的糖类，D错误。]

3．下列关于油脂的叙述，不正确的是(　　)

A．含有C、H、O三种元素

B．是构成细胞膜的重要物质

C．是细胞内主要的储能物质

D．易被苏丹Ⅲ染液染成橙黄色

B　[油脂的组成元素只有C、H、O三种，A正确；脂质中的磷脂是构成细胞膜的重要物质，胆固醇还参与构成动物细胞膜，B错误；油脂是细胞内的主要储能物质，C正确；油脂能被苏丹Ⅲ染液染成橙黄色，D正确。]

4．下列关于脂质的说法，错误的是(　　)

A．脂质都不能调节生物的生命活动

B．脂质具有保温、减压等生物学功能

C．脂质存在于所有细胞中

D．油脂氧化分解时提供的能量比等质量的糖类多

A　[脂质中的固醇可以调节生物的生命活动，A错误；脂质中的油脂具有保温、减压等生物学功能，B正确；所有细胞的细胞膜的主要成分中都含有磷脂，C正确；与糖类相比，油脂的C、H比例较高，因此油脂氧化分解时提供的能量比等质量的糖类多，D正确。]

5．大多数植物种子的贮藏物质以油脂(油)为主，并储存在细胞的油体中。种子萌发时，油脂水解生成脂肪酸和甘油，然后脂肪酸和甘油分别在多种酶的催化下形成葡萄糖，最后转变成蔗糖，并转运至胚轴供给胚生长和发育，如下图所示：

(1)大多数植物种子以贮藏油脂为主，这是因为与糖类相比，油脂是更好的____________物质。

(2)为了观察植物种子中的油脂，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，然后在____________下观察，可见____________的脂肪颗粒。

(3)油料种子萌发真叶长出之后，干重____________，原因是___。

解析：(1)大多数植物种子以贮藏油脂为主，这是因为与糖类相比，相同质量的油脂彻底氧化分解释放出的能量比糖类多，因此油脂是更好的储能物质。(2)油脂可被苏丹Ⅲ染液染色成橙黄色，因此观察植物种子中的油脂，常用苏丹Ⅲ染液对种子切片染色，在显微镜下观察，可见橙黄色的脂肪颗粒。(3)真叶长出后，可进行光合作用制造有机物，使其干重增加。

答案：(1)储能　(2)显微镜　橙黄色　(3)增加　真叶通过光合作用制造了有机物