糖類??生命活動的主要能源

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中生物 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

 

  一、知識體系

  二、知識解析

(一)元素組成、種類、結(jié)構(gòu)及功能

1.元素組成:C、H、O

2.種類、結(jié)構(gòu)及功能:

糖類是生命活動的主要能源物質(zhì),具體內(nèi)容如下表:

種類

舉例

分子式

結(jié)構(gòu)

功 能

備注

五碳糖

核糖

C5H10O5

不能水解的糖

是核酸的組成成分

 

脫氧核糖

C5H10O4

六碳糖

葡萄糖

C6H12O6

細胞中重要能源物質(zhì)

其它:果糖等

植物

蔗糖

麥芽糖

C12H22O11

水解后能生成兩分子單糖的糖

 

 

動物

乳糖

 

植物

淀粉

(C6H10O5)n

水解后能生成許多單糖的糖

淀粉和糖元最后水解成葡萄糖

 

儲能物質(zhì)

 

纖維素

胞壁成分

 

動物

糖元

肝糖元

儲能物質(zhì)

主要存在于肝臟

肌糖元

存在于肌肉

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(二)鑒定:

1.還原性糖:

(1)舉例:葡萄糖、果糖、麥芽糖

(2)鑒定:

●銀鏡反應(yīng);

●班氏試劑與其反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀。可聯(lián)系高三選修教材中“尿糖的測定”演示實驗;

●斐林試劑與其反應(yīng)產(chǎn)生磚紅色沉淀?陕(lián)系高二必修教材第一冊實驗一中的“組織中還原性糖的鑒定”實驗。

2.淀粉:可用淀粉跟碘作用呈現(xiàn)藍色來檢驗

(三)糖類代謝及調(diào)節(jié):

1.綠色植物的糖代謝:

(1)合成:綠色植物在葉綠體中利用光能通過光合作用合成葡萄糖,再進一步合成淀粉(鑒定方法?)或轉(zhuǎn)化成其它有機物。有關(guān)光合作用的知識需明確:

光合作用的發(fā)現(xiàn)、概念、反應(yīng)式、過程、意義、影響光合速率的因素及與光合作用相關(guān)的實驗,具體內(nèi)容可參見“高三第一輪單元復(fù)習(xí)資料中的第二單元的相關(guān)內(nèi)容”。

纖維素的合成與高爾基體有關(guān)(可聯(lián)系到參與細胞有絲分裂過程中的各種細胞器的種類、參與的細胞類別、時期及作用)。

(2)分解:通過細胞呼吸把糖類等有機物中所儲存的能量釋放出來,用于生物體的各項生命活動。有關(guān)細胞呼吸的知識需掌握:

①概念

②類型:

●有氧呼吸:概念、場所、反應(yīng)式、過程(如圖1)等。

●無氧呼吸:概念、場所、反應(yīng)式、過程(如圖1)等。

    圖1 細胞呼吸過程圖

③意義:為生物體生命活動供能;為體內(nèi)其他化合物的合成提供原料。

④影響呼吸速率的因素:

●內(nèi)部因素:

不同種類的植物呼吸速率不同(即遺傳因素),如旱生植物小于水生植物,陰生植物小于陽生植物;同一植物不同的生長發(fā)育時期呼吸速率不同,如幼苗、開花期的呼吸速率高;同一植物的不同器官呼吸速率不同,如生殖器官大于營養(yǎng)器官。

●環(huán)境因素:

溫度:通過影響呼吸酶的活性來影響呼吸速率的,一般而言,在一定的溫度范圍內(nèi),呼吸強度隨著溫度的升高而增強。生產(chǎn)上常在低溫下貯存蔬菜、水果,溫室栽培夜間適當(dāng)降低溫度來降低呼吸作用,使有機物的消耗減少,提高產(chǎn)量。

O2含量:氧氣是植物正常呼吸的重要因子,關(guān)于無氧呼吸和有氧呼吸與氧濃度之間的關(guān)系用右圖所示的曲線來表示。綠色植物在完全缺氧條件下就進行無氧呼吸,大多數(shù)陸生植物根尖細胞的無氧呼吸產(chǎn)物是酒精和CO2。酒精對細胞有毒害作用,所以大多數(shù)陸生植物不能長期忍受無氧呼吸。在低氧條件下通常無氧呼吸與有氧呼吸都能發(fā)生,氧氣的存在對無氧呼吸起抑制作用。有氧呼吸強度隨氧濃度的增加而增強。微生物的無氧呼吸稱為發(fā)酵,氧氣對發(fā)酵有抑制作用。根據(jù)氧對呼吸作用影響的原理,生產(chǎn)中常利用降低氧的濃度抑制呼吸作用,減少有機物的消耗這一原理來延長蔬菜、水果保鮮期時間。中耕松土可增加土壤中氧含量,保證根的正常呼吸。

CO2含量:增加CO2的濃度對呼吸作用有明顯的抑制效應(yīng)。這可以從化學(xué)平衡的角度得到解釋。據(jù)此原理,在蔬菜和水果的保鮮中,增加CO2的濃度也具有良好的保鮮效果。

H2O:水是有氧呼吸的原料。

附:“生命中的能量”小專題

1.分子水平的能源物質(zhì):

(1)能源物質(zhì):糖類、脂類、蛋白質(zhì)。

3類營養(yǎng)物質(zhì)氧化時釋放能量與耗氧量的分析

營養(yǎng)物質(zhì)

體外燃燒釋放熱量

體內(nèi)氧化釋放熱量

耗氧量

蛋白質(zhì)

脂肪

17kJ/g

23.5 kJ/g

39.8 kJ/g

17 kJ/g

18 kJ/g

39.8 kJ/g

0.83L/g

0.95 L/g

2.03 L/g

①糖類(或脂肪)在體外燃燒和體內(nèi)氧化的過程,都生成CO2和H2O,產(chǎn)生的能量是相等的;而蛋白質(zhì)則不同,它在體內(nèi)氧化產(chǎn)生的能量則小于體外燃燒所釋放的熱量,這是因為蛋白質(zhì)在體內(nèi)不能被被徹底氧化分解,其中一部分主要以尿素形式從尿中排泄的緣故。

②由于3類物質(zhì)分子內(nèi)各種元素所占比例不同,決定了它們在相同質(zhì)量相同條件下,氧化分解過程中的耗氧量不同,所釋放的能量也不同。糖類分子中含氧量最高,分解時耗氧量最少,所釋放的能量也最少;而脂肪分子中含氧量最低,因而分解時耗氧量最多,所釋放的能量也最多。

(2)主要的能源物質(zhì):糖類

(3)儲能物質(zhì):脂肪、淀粉(植物細胞)、糖元(動物細胞)

(4)最終能量來源:太陽光能

(5)能量直接來源??ATP(三磷酸腺苷):分子簡式、與核酸的關(guān)系、與ADP的相互轉(zhuǎn)化及意義、生物體內(nèi)生成的基本途徑。

2.細胞水平的能量變化:

(1)綠色植物在葉綠體中通過光合作用的光反應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變成活躍的化學(xué)能儲存在ATP和NADPH中,再通過光合作用的暗反應(yīng)把ATP和NADPH中活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成糖類等有機物中穩(wěn)定的化學(xué)能儲存起來。

(2)通過細胞呼吸把糖類等有機物中的能量釋放出來,用于生物體的各項生命活動。

3.個體水平的能量代謝

(1)各類生物個體的能量來源

(2)生物體內(nèi)的能量變化:釋放、轉(zhuǎn)移和利用等過程。

人體劇烈運動過程中能量的供應(yīng):人體細胞內(nèi)ATP的貯存量是有限的,在人體劇烈運動時只能維持2~3min的供能。但ATP可以通過不同途徑不斷地再生:首先是依賴于磷酸肌酸中高能磷酸鍵的快速轉(zhuǎn)移,生成ATP,一般可維持供能十幾秒;隨后是依靠無氧呼吸釋放少量能量來維持運動的需要;如果運動持續(xù)進行,人體內(nèi)則通過神經(jīng)和體液調(diào)節(jié)作用,促進細胞的有氧呼吸,有氧呼吸則成為供能的主要途徑。

(3)人的體溫調(diào)節(jié):體溫的含義、測量部位及標值、特點、體溫恒定的意義、人體內(nèi)的熱量來源、體溫調(diào)節(jié)中樞、溫度感受器的位置及種類、調(diào)節(jié)方式、調(diào)節(jié)過程及特點。

4.系統(tǒng)水平的能量流動

(1)含義:是指生態(tài)系統(tǒng)中能量的輸入、傳遞和散失過程。

(2)過程:生態(tài)系統(tǒng)中各成分的能量來源及去向。

(3)能量流動的特點和傳遞效率。

(4)研究意義:可以幫助人們合理地調(diào)整生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動關(guān)系,使能量持續(xù)高效地流向?qū)θ祟愖钣幸娴牟糠帧?/p>

5.相關(guān)的定量計算問題:①光合作用和呼吸作用中不同物質(zhì)的量的換算。②有氧呼吸和無氧呼吸過程中釋放能量值的計算。③系統(tǒng)凈產(chǎn)量等于光合總產(chǎn)量與呼吸消耗量之差值的問題。④生態(tài)系統(tǒng)各營養(yǎng)級生物獲得能量的計算。

2.動物的糖代謝及調(diào)節(jié):

(1)糖代謝:

①糖類的化學(xué)性消化:中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)物、酶、場所

②葡萄糖的吸收方式及吸收和運輸途徑

③葡萄糖在細胞內(nèi)的代謝:代謝過程、代謝終產(chǎn)物及排出途徑,詳見“各知識點間的聯(lián)系圖”

④糖代謝與蛋白質(zhì)代謝、脂肪代謝的關(guān)系

(2)血糖的平衡:

①血糖的正常值為80-120mg/dL

②血糖的來源及去向:

●來源:消化吸收,肝糖元分解,非糖物質(zhì)轉(zhuǎn)變

●去向:氧化分解,合成肝糖元,轉(zhuǎn)變成脂肪、某些(非必需)氨基酸

③意義:保證人體各種組織和器官的能量供應(yīng),保持人體健康。

(3)血糖平衡調(diào)節(jié)

●方式:神經(jīng)調(diào)節(jié)、激素調(diào)節(jié)(主要是胰島素和胰高血糖素、腎上腺素)

●調(diào)節(jié)過程:詳見“各知識點間的聯(lián)系圖”

(四)與人體健康:

1.低血糖:

●血糖降低(50-60mg/dL),出現(xiàn)低血糖癥狀,

●血糖低于45mg/dL,出現(xiàn)低血糖晚期癥狀。

2.高血糖:空腹時血糖含量超過130mg/dL。血糖含量高于160-180mg/dL的范圍時,一部分葡萄糖隨尿排出,叫糖尿。

3.糖尿。

●病因:胰島B細胞受損,導(dǎo)致胰島素分泌不足,使血糖的含量高于160-180mg/dL。

●癥狀:多食、多尿、多飲、機體消瘦、體重減輕(三多一少),注意分析原因。

●治療:采用調(diào)節(jié)和控制飲食結(jié)合藥物的方法。

(五)其它:

纖維素是植物細胞壁的主要成分,因此在細胞工程中可用維生素酶和果膠酶去除植物的細胞壁。

三、各知識點間的聯(lián)系


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