高中生物
细胞中的糖类
说到糖,我们并不陌生,可以说出一连串糖的名字:绵白糖、砂糖、冰糖、葡萄糖等。其实,除了这些我们熟知的糖类,淀粉、纤维素等也属于糖类。这些糖类的分子有什么相同和不同之处呢?淀粉、纤维素并不甜,为什么也属于糖类呢?
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)。
糖类大致可以分为单糖、二糖和多糖等几类。
单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所需要的主要能源物质,常被形容为“生命的燃料”。
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。
二糖二糖(C12H22O11)由两分子单糖脱水缩合而成,一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。蔗糖在糖料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。
多糖生物体内的糖类绝大多数以多糖[(C6H10O5)n]的形式存在。淀粉是最常见的多糖。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。粮食作物玉米、小麦、水稻的种子中含有丰富的淀粉,淀粉还大量存在于马铃薯、山药、甘薯等植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。糖原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,肝脏中的糖原便分解产生葡萄糖及时补充。
你注意过棉、棕榈和麻类植物吗?它们都有长长的纤维细丝,还有那些分布在其他植物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。与淀粉和糖原一样,纤维素也是由许多葡萄糖连接而成的,构成它们的基本单位都是葡萄糖分子。
几丁质也是一种多糖,又称为壳多糖,广泛存在于甲壳类动物和昆虫的外骨骼中。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。
要求:
(1)设计本节课的教学目标。(10分)
(2)设计问题串,以达成“概述糖的分类及作用”这一教学目标。(20分)
①通过识别糖和对糖进行分类的活动,能概述糖类存在的多种类型。
②通过对细胞中常见糖的归纳、分析,认同糖类是主要的能源物质,但不同的糖所起的作用可能不同。
③通过分析生活中的实际情境,运用糖类知识解释、解决相关生物现象或问题,养成健康的生活方式,同时向他人宣传健康饮食的观念。
(2)问题串:
①如何将这些糖类进行分类?这些糖类有什么共同特点?
答案:糖类可分为单糖、二糖和多糖。糖类都是由C、H、O三种元素组成的。
②细胞中常见的单糖、二糖和多糖分别有哪些?
答案:细胞中常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖等;常见的二糖有蔗糖、麦芽糖和乳糖等;常见的多糖有淀粉、纤维素、糖原等。
③说明几种常见单糖、二糖、多糖的特点,以及其主要分布情况和主要作用。
答案:单糖不能水解,可为生命活动提供能量。葡萄糖在动植物体内均有分布,果糖分布在植物体内,半乳糖分布在动物体内。
二糖可水解为两分子单糖,可为生命活动提供能量。蔗糖、麦芽糖分布在植物体内,乳糖分布在动物体内。
多糖可水解为葡萄糖。淀粉分布于植物体内,为植物细胞中的储能物质;纤维素分布于植物体内,是细胞壁的基本组成成分;糖原分布于动物体内,为动物细胞中的储能物质。
④植物细胞中的淀粉、纤维素,动物细胞中的糖原都是多糖,都是由葡萄糖构成的,但是为什么它们的性质和功能却相差这么大呢?
答案:淀粉、纤维素、糖原虽然都是由葡萄糖构成的,但三者的结构存在巨大差异,因此其性质和功能不同。
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