2017年高考生物必備知識(shí)點(diǎn)：細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)

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高中生物細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：

細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)知識(shí)點(diǎn)一、概念：

糖類：是主要的能源物質(zhì);主要分為單糖、二糖和多糖等

單糖：是不能再水解的糖。如葡萄糖。

二糖：是水解后能生成兩分子單糖的糖。

多糖：是水解后能生成許多單糖的糖。多糖的基本組成單位都是葡萄糖。

可溶性還原性糖：葡萄糖、果糖、麥芽糖等

細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)知識(shí)點(diǎn)二、糖類的比較：

1、分類元素常見種類分布主要功能

單糖C

H

O核糖動(dòng)植物組成核酸

脫氧核糖

葡萄糖、果糖、半乳糖重要能源物質(zhì)

二糖蔗糖植物∕

麥芽糖

乳糖動(dòng)物

多糖淀粉植物植物貯能物質(zhì)

纖維素細(xì)胞壁主要成分

糖原(肝糖原、肌糖原)動(dòng)物動(dòng)物貯能物質(zhì)

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細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)知識(shí)點(diǎn)三、脂質(zhì)的比較：

分類元素常見種類功能

脂質(zhì)脂肪C、H、O∕1、主要儲(chǔ)能物質(zhì)

2、保溫

3、減少摩擦，緩沖和減壓

磷脂C、H、O

(N、P)∕細(xì)胞膜的主要成分

固醇膽固醇與細(xì)胞膜流動(dòng)性有關(guān)

性激素維持生物第二性征，促進(jìn)生殖器官發(fā)育

維生素D有利于Ca、P吸收

細(xì)胞中的糖類和脂質(zhì)知識(shí)點(diǎn)四、參考資料

1.糖類概述

糖類廣泛地存在于生物界，特別是植物界。按干重計(jì)，糖類占植物體的85%～90%，占細(xì)菌的10%～30%，在動(dòng)物體所占比例小于2%。動(dòng)物體內(nèi)糖類的含量雖然不多，但其生命活動(dòng)所需要能量主要來源于糖類。糖類是地球上數(shù)量最多的一類有機(jī)化合物。地球生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物構(gòu)成的。地球上糖類的根本來源是綠色植物進(jìn)行的光合作用。

大多數(shù)糖類只由碳、氫、氧三種元素組成，其實(shí)驗(yàn)式為(CH2O)n或Cn(H2O)m。其中氫和氧的原子數(shù)比例是2∶1，猶如水分子中氫和氧之比，因此過去曾誤認(rèn)為這類物質(zhì)是碳（carbon）的水合物（hydrate），碳水化合物（carbohydrate）也因之而得名。但后來發(fā)現(xiàn)有些糖類，如脫氧核糖（C5H10O4），它們的分子中H、O之比并非2∶1；而一些非糖物質(zhì)，如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）和乳酸（C3H6O3）等，它們的分子中H、O之比卻都是2∶1，所以大家認(rèn)為“碳水化合物”這一名稱并不恰當(dāng)。為此，1927年國際化學(xué)名詞重審委員會(huì)曾建議用“糖族（glucide）”一詞代替“碳水化合物”。但由于“碳水化合物”這一名稱沿用已久，至今西文中仍廣泛使用它。英文的carbohydrate是糖類的總稱，比較簡單的糖類常稱為sugar或saccharide(拉丁文saccharum即sugar)。Saccharide一詞常被冠以詞頭，用作糖類的類別名稱，如monosaccharide(單糖)，polysaccharide(多糖)等。漢語中“糖類”和“碳水化合物”兩詞通用，但以前者居多。

糖類從化學(xué)角度看，是多羥基的醛或多羥基的酮。大家熟悉的葡萄糖和果糖。

葡萄糖含6個(gè)碳原子、5個(gè)羥基和1個(gè)醛基，稱己醛糖；果糖含6個(gè)碳原子、5個(gè)羥基和1個(gè)酮基，稱己酮糖。淀粉和纖維素也屬于糖類，它們是由多個(gè)葡萄糖分子縮合而成的聚合物。此外，像N乙酰葡糖胺、果糖1，6二磷酸這樣一些糖類的衍生物也歸入糖類。因此，從化學(xué)本質(zhì)給糖類下一個(gè)定義應(yīng)該是：糖類是多羥醛、多羥酮或其衍生物，或水解時(shí)能產(chǎn)生這些化合物的物質(zhì)。

糖類是細(xì)胞中非常重要的一類有機(jī)化合物。其作用主要有以下幾個(gè)方面。

作為生物體的結(jié)構(gòu)成分植物的根、莖、葉含有大量的纖維素、半纖維素和果膠物質(zhì)等，這些物質(zhì)構(gòu)成植物細(xì)胞壁的主要成分。肽聚糖是細(xì)菌細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)多糖。昆蟲和甲殼動(dòng)物的外骨骼也是糖類，稱殼多糖。

作為生物體內(nèi)的主要能源物質(zhì)糖類在生物體內(nèi)（或細(xì)胞內(nèi)）通過生物氧化釋放出能量，供給生命活動(dòng)的需要。生物體內(nèi)作為能源貯存的糖類有淀粉、糖原等。

在生物體內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌镔|(zhì)有些糖類是重要的中間代謝產(chǎn)物，糖類通過這些中間產(chǎn)物為合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸、脂肪酸等提供碳骨架。

作為細(xì)胞識(shí)別的信息分子糖蛋白是一類在生物體內(nèi)分布極廣的復(fù)合糖。它們的糖鏈可能起著信息分子的作用。細(xì)胞識(shí)別，免疫，代謝調(diào)控，受精作用，個(gè)體發(fā)育，癌變，衰老，器官移植等，都與糖蛋白的糖鏈有關(guān)。

2.糖類的甜度和溶解度

嚴(yán)格地說，甜度不屬于糖類的物理性質(zhì)，它屬于一種感覺。甜度通常用蔗糖作為參照物，以它為100，葡萄糖是70，麥芽糖是35，乳糖是16。果糖的甜度幾乎是蔗糖的兩倍，其他天然糖的甜度都小于蔗糖。

糖精是一類低熱量或無熱量的非糖增甜劑。糖精是人工合成的，甜度為50 000。糖精問世已有百余年。在糖精之后還合成了多種增甜劑，后來人們發(fā)現(xiàn)不少合成增甜劑對(duì)哺乳動(dòng)物有致癌和致畸作用，多數(shù)合成增甜劑已被禁用。蛇菊苷和應(yīng)樂果甜蛋白是非糖天然增甜劑，前者存在于原產(chǎn)南美洲巴拉圭的一種菊科植物，后者存在于原產(chǎn)西非尼日利亞的一種植物。非糖增甜劑可作為糖尿病、心血管病、肥胖癥和高血壓患者的醫(yī)療食品添加劑。

除甘油醛微溶于水外，其他單糖均易溶于水，特別是在熱水中溶解度極大。單糖微溶于乙醇，不溶于乙醚、丙酮等非極性有機(jī)溶劑。蔗糖的溶解度很大；乳糖的溶解度遠(yuǎn)比蔗糖小；麥芽糖的溶解度比蔗糖小，比乳糖大。

3.淀粉

淀粉是植物生長期間以淀粉粒形式貯存于細(xì)胞中的貯存多糖。它在種子、塊莖和塊根等器官中含量特別豐富。

當(dāng)干淀粉懸于水中并加熱時(shí)，淀粉粒吸水溶脹并發(fā)生破裂，淀粉分子進(jìn)入水中形成半透明的膠懸液，這一過程稱凝膠化或糊化。當(dāng)凝膠化的淀粉液緩慢冷卻并長期放置時(shí)，淀粉分子會(huì)自動(dòng)聚集并借助分子間的氫鍵鍵合形成不溶性微晶束而重新沉淀，這種現(xiàn)象稱為退行或老化。食品工業(yè)中為防止淀粉老化，可將淀粉食品速凍至零下20 ℃，使食品中的水迅速結(jié)晶以阻止淀粉分子聚結(jié)而沉淀。

淀粉除作為食物外，主要用做食品和醫(yī)藥等工業(yè)用的增甜劑（如水解糖漿）和增稠劑（如糊精）。把天然淀粉進(jìn)行適當(dāng)處理，使它的某些物理或化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉稱為改型淀粉。實(shí)驗(yàn)室中常用的可溶性淀粉就屬于這一類，它是普通淀粉在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5%的鹽酸中室溫下放置7 d形成的。

天然淀粉一般含有兩種組分：直鏈淀粉和支鏈淀粉。多數(shù)淀粉所含的直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例為（20%～25%）∶（75%～80%）。某些谷物如蠟質(zhì)玉米和糯米等幾乎只含支鏈淀粉，而皺縮豌豆中直鏈淀粉含量高達(dá)98%。直鏈淀粉和支鏈淀粉在物理和化學(xué)性質(zhì)方面有明顯差別。純的直鏈淀粉僅少量地溶于熱水，溶液放置時(shí)重新析出淀粉晶體（退行現(xiàn)象）。支鏈淀粉易溶于水，形成穩(wěn)定的膠體，靜置時(shí)溶液不出現(xiàn)沉淀。

淀粉在酸或淀粉酶作用下被逐步降解，生成分子大小不一的中間物，統(tǒng)稱為糊精。糊精依分子質(zhì)量的遞減，與碘作用呈現(xiàn)由藍(lán)紫色、紫色、紅色至無色。例如，淀粉糊精呈現(xiàn)藍(lán)紫色，紅糊精為紅褐色，消色糊精無色。

4.糖蛋白

糖蛋白是一類復(fù)合糖或一類結(jié)合蛋白質(zhì)。糖蛋白中的糖鏈很少含多于15個(gè)單糖單位的，因此這里講的糖鏈也稱寡糖鏈或聚糖鏈。

許多膜蛋白和分泌蛋白都是糖蛋白。細(xì)胞膜中的免疫球蛋白、病毒和激素等的膜受體也常是糖蛋白；消化道上皮細(xì)胞分泌的黏液主要成分是糖蛋白；從細(xì)胞分泌到胞外體液中的蛋白質(zhì)也多是糖蛋白，這些糖蛋白包括血液中存在的激素蛋白、血漿蛋白等。作為胞外基質(zhì)的結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)，膠原蛋白，也是糖蛋白。糖蛋白和糖脂中的糖鏈序列是多變的，結(jié)構(gòu)信息豐富，甚至超過核酸和蛋白質(zhì)。

糖蛋白的糖鏈參與肽鏈的折疊和締合；參與糖蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)和分泌；還參與分子識(shí)別和細(xì)胞識(shí)別，這可能是它最重要的生物學(xué)作用。分子識(shí)別是通過兩個(gè)分子各自的結(jié)合部位來實(shí)現(xiàn)的。結(jié)合部位結(jié)構(gòu)互補(bǔ)，相應(yīng)的基團(tuán)間產(chǎn)生足夠的作用力，使兩個(gè)分子結(jié)合在一起。分子識(shí)別是一種普遍的生物學(xué)現(xiàn)象。糖鏈、 蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)各自間以及它們相互之間都存在分子識(shí)別。細(xì)胞識(shí)別實(shí)際上就是細(xì)胞表面分子的相互識(shí)別。例如，哺乳動(dòng)物的卵細(xì)胞外面有一層透明的糖蛋白外衣，稱透明帶，由三種糖蛋白組成，糖鏈能被精子表面上的受體識(shí)別，精卵識(shí)別引發(fā)精子頭部釋放蛋白酶和透明質(zhì)酸酶，使透明帶水解，精子和卵細(xì)胞的細(xì)胞膜融合，精子核進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)。

5.脂質(zhì)概述

脂質(zhì)（lipid，也譯為脂類或類脂），是一類低溶于水而高溶于非極性溶劑的生物有機(jī)分子。大多數(shù)脂質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)是脂肪酸和醇所形成的酯類及其衍生物。脂質(zhì)的元素組成主要是碳、氫、氧，有的還含有氮、磷、硫。

脂質(zhì)按化學(xué)組成，大體上可分為三大類。

單純脂質(zhì)由脂肪酸和甘油形成的酯。包括三酰甘油（或稱甘油三酯）和蠟。

復(fù)合脂質(zhì)除了含有脂肪酸和醇外，還有其他非脂成分。磷脂的非脂成分是磷酸和含氮堿（如膽堿、乙醇胺），糖脂的非脂成分是糖類。

衍生脂質(zhì)由單純脂質(zhì)或復(fù)合脂質(zhì)衍生而來或與之關(guān)系密切，但也具有脂質(zhì)的一般性質(zhì)。（1）取代烴，主要是脂肪酸及其堿性鹽（皂）和高級(jí)醇，少量脂肪醛、脂肪胺和烴；（2）固醇類（甾類），包括固醇、性激素、腎上腺皮質(zhì)激素等；（3）萜，包括許多天然色素（如胡蘿卜素）、香精油、天然橡膠等；（4）其他脂質(zhì)，如維生素A、D、E、K，脂多糖、脂蛋白等。

脂質(zhì)的生物學(xué)功能也和它們的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)一樣，是極其多種多樣的。按照脂質(zhì)的生物學(xué)功能，可以把脂質(zhì)分為三大類。

貯存脂質(zhì)包括三酰甘油和蠟。在大多數(shù)真核細(xì)胞中，三酰甘油以微小的油滴形式存在于胞質(zhì)溶膠中。脊椎動(dòng)物的脂肪細(xì)胞貯存大量的三酰甘油，幾乎充滿了整個(gè)細(xì)胞。許多植物的種子中存在三酰甘油，為種子萌發(fā)提供能量和合成前體。很多生物中油脂是能量的主要貯存形式，三酰甘油是疏水的，因此有機(jī)體不必?cái)y帶像貯存多糖所攜帶的結(jié)合水。肥胖人的脂肪組織中積儲(chǔ)的三酰甘油可達(dá)15～20 kg，足以供應(yīng)一個(gè)月所需的能量。然而人體以糖原形式貯存的能量不夠一天的需要。當(dāng)然葡萄糖和糖原也有優(yōu)點(diǎn)，易溶于水，能快速提供代謝所需的能量。某些動(dòng)物貯存在皮下的三酰甘油不僅作為能儲(chǔ)，而且作為抗低溫的絕緣層。海豹、海象、企鵝和其他的南北極溫血?jiǎng)游锏纳眢w里都填充著大量的三酰甘油。冬眠動(dòng)物如熊，在冬眠前積累大量脂肪也用做能儲(chǔ)。人和動(dòng)物的皮下和腸系膜脂肪組織還起防震的填充物作用。

在海洋的浮游生物中，蠟是代謝燃料的主要貯存形式。蠟還有其他功能，這與它排斥水和具有高稠度的性質(zhì)有關(guān)。脊椎動(dòng)物的某些皮膚腺分泌蠟以保護(hù)毛發(fā)和皮膚，使之柔韌、潤滑并防水。鳥類，特別是水禽，從它們的尾羽腺分泌蠟使羽毛能防水。冬青、杜鵑和許多熱帶植物的葉覆蓋著一層蠟，以防寄生物侵襲和水分的過度蒸發(fā)。

結(jié)構(gòu)脂質(zhì)各種生物膜的骨架是由磷脂類構(gòu)成的脂雙層，參與脂雙層構(gòu)成的膜脂還有固醇和糖脂。脂雙層的表面是親水的，內(nèi)部是疏水的。脂雙層有屏障作用，使膜兩側(cè)的親水性物質(zhì)不能自由通過，這對(duì)維持細(xì)胞正常的結(jié)構(gòu)和功能是很重要的。

活性脂質(zhì)具有專一的重要生物活性，包括數(shù)百種類固醇和萜，如雄性激素、雌性激素和腎上腺皮質(zhì)激素等類固醇激素，以及對(duì)人和動(dòng)物體的正常生長所必需的維生素A、D、E、K，多種光合色素等。

6.三酰甘油

動(dòng)植物油脂的化學(xué)本質(zhì)是?；视?，其中主要是三酰甘油，常溫下呈液態(tài)的?；视头Q油（oil），呈固態(tài)的稱脂（fat）。植物性酰基甘油多為油（可可脂例外），動(dòng)物性?；视投酁橹~油例外）。

純的三酰甘油是無色、無臭、無味的稠性液體或蠟狀固體。天然油脂的顏色來自溶于其中的色素物質(zhì)（如類胡蘿卜素）；氣味一般是由非油脂成分引起的。三酰甘油的密度均小于1 g/cm3。三酰甘油不溶于水，略溶于低級(jí)醇，易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非極性有機(jī)溶劑。

天然油脂長時(shí)間暴露在空氣中會(huì)產(chǎn)生難聞的氣味，這種現(xiàn)象稱為酸敗。酸敗的原因主要是油脂的不飽和成分發(fā)生自動(dòng)氧化，產(chǎn)生過氧化物并進(jìn)而降解成揮發(fā)性醛、酮、酸的復(fù)雜混合物。其次是微生物的作用，它們把油脂分解為游離的脂肪酸和甘油，一些低級(jí)脂肪酸本身就有臭味，而且脂肪酸經(jīng)過一系列酶促反應(yīng)也產(chǎn)生揮發(fā)性的低級(jí)酮，甘油可被氧化成具有異臭的1，2環(huán)氧丙醛。為了防止自動(dòng)氧化，可在新鮮油脂和含油脂食物中加入天然的或合成的抗氧化劑。植物油的抗自動(dòng)氧化能力比動(dòng)物油脂強(qiáng)，就是因?yàn)榇嬖谔烊坏目寡趸瘎?。此外，排除氧氣（真空、充氮），降低溫度（冷藏），消除其他促進(jìn)自動(dòng)氧化的因素也能防止和延緩酸敗發(fā)生。

7.脂質(zhì)過氧化作用對(duì)機(jī)體的損傷

脂質(zhì)過氧化作用對(duì)機(jī)體損傷的機(jī)制十分復(fù)雜，是當(dāng)前研究的重要課題之一。

脂質(zhì)過氧化的直接結(jié)果是膜不飽和脂肪酸減少，膜脂的流動(dòng)性降低。過氧化產(chǎn)物還會(huì)引起膜蛋白共價(jià)交聯(lián)與聚合，使膜蛋白處于永久性締合狀態(tài)，嚴(yán)重限制了膜蛋白在膜平面上的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致膜功能異常。

動(dòng)脈粥樣硬化是一種主要侵害大、中動(dòng)脈，使血管內(nèi)壁增厚、變硬、管腔狹窄的疾病。脂質(zhì)過氧化物與此過程密切相關(guān)。

老年斑或老年色素是衰老的重要標(biāo)志之一。它出現(xiàn)在老年人的皮膚，特別是面部和手的背部，表現(xiàn)為褐色斑塊或斑點(diǎn)。老年色素主要由脂褐素和黑色素組成。脂褐素是長期累積在老細(xì)胞內(nèi)的不溶性有色物質(zhì)，是氧化了的不飽和脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和其他細(xì)胞降解物的聚合物，存在于所有細(xì)胞特別是神經(jīng)元和肌肉細(xì)胞，影響RNA代謝，使細(xì)胞萎縮和死亡。

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