备课素材：细胞中的糖类和脂质教学建议及补充资料2021-2022学年高一上学期生物人教版必修一

细胞中的糖类和脂质教学建议及补充资料一.教学建议本节教学主要让学生掌握“糖类有多种类型，它们既是细胞的重要组成成分，又是生命活动的主要能源物质”“不同种类的脂质对维持细胞结构和功能有重要作用”这两个概念，帮助学生理解糖类和脂质不仅参与了细胞的结构组成，也是细胞执行各项生命活动的物质基础，认识糖类与脂质的多样性，进一-步发展学生对生命的物质性的认识，提高健康意识，提升社会责任意识。本节内容建议安排1课时。由于涉及概念较多，并且对学生今后学习细胞的结构与功能、生命活动的调节等内容非常重要。建议教学时围绕上述概念，紧密联系学生的生活实际，从学生熟悉的生活事例入手，合理选择教学策略，展开本节内容的教学。要特别注意这两类化合物与人体营养、健康的关系，以便学生从分子、细胞水平了解诸如肥胖、血糖异常等人体健康问题与糖类和脂质等化合物的关系，并增进自我保健的意识。1.创设情境，导入新课策略一利用教材中的“问题探讨”，创设情境引入新课。可以让学生观察“动物细胞培养”的视频资料，或通过PPT以图文结合的形式，呈现动物细胞培养的培养基配方、过程及产生的子细胞。强调培养基中并没有添加脂肪，但新形成的子细胞也会出现油滴。提问：培养动物细胞的培养液中，除了水和无机盐外，为什么要添加葡萄糖？葡萄糖可能起什么作用？在培养脂肪细胞时，为什么即便培养基中没有添加脂肪，但新形成的脂肪细胞中也会出现油滴？等等。策略二创设真实生活的问题情境，引入新课。情境1：通过PPT以图片形式呈现“中国居民平衡膳食宝塔”。提出问题“我们每天的膳食结构中，糖类所占的比重最大。为什么在众多有机物中，人体对糖类需求量最大呢？”情境2：呈现一段视频，某校军训时，突然-位学生因低血糖晕倒，送至学校医务室救治的场景。提问学生：“为何不吃早饭容易出现低血糖症状？”这样的导入，情境真实，贴近生活，不仅能活跃课堂气氛，更能够吸引学生的注意，激发学生主动学习的欲望。2.引导自主合作学习，促进主动建构糖类脂质的概念糖类的种类和作用是本节的教学重点，在设计糖类的教学时，可以结合生活事例，利用不同的策略，开展教学。策略一利用问题与学习提纲，引导学生白主建构糖类的概念。具体，可从糖类的元素组成、种类与功能等角度，列出学习提纲，让学生自主阅读教材，小组讨论以下问题：（1）组成糖类的元素有哪几种？各元素之间的比例一般是多少？（2）列举3种你熟悉的糖类，说说它们的生理作用与分布；（3）糖类在动、植物细胞与人体中是如何分布的？（4）哪些糖类和人体生命活动密切相关？正常人体血糖略微降低时，补充血糖的快捷途径有哪些？等等。通过讨论这些问题，促使学生认识到糖类组成元素比较简单，但种类较多，与人类生存、生活关系密切，对于细胞各项生命活动正常进行有重要作用。主要是让学生认同这样一个基本事实，即糖类是细胞和生物体生命活动的主要能源物质，参与生物体很多重要的生命活动。同时，还要注意引导学生认识纤维素、几丁质等多糖的功能。策略二利用PPT

等创设贴近学生生活的教学情境，引导学生主动建构糖类的概念。在糖类部分内容的教学中，从学生熟悉的食物入手，通过PPT呈现几种有地方特色的食物，并提问如下：你能从中分辨出哪些是糖类物质？或这些食物中含有哪些糖类物质？除此之外，你还知道有哪些糖类？它们各有什么作用？在观察、思考与讨论中，学生认识了糖类的种类、分布与功能。教师进--步呈现人类对大米、面粉等糖类食物的需求，来加深对糖类功能的认识。通过对单糖、二糖和多糖的分析，认识到糖类的结构与生理作用不同。教学中，还要注意引导学生认识纤维素、几丁质等糖类的功能，让学生知道-个事实，即糖类是细胞和生物体生命活动的主要能源物质，参与生物体很多重要的生命活动。最后，师生共同绘制“糖的种类”的概念图，呈现概念与概念之间的内在关联和层次，引导学生主动建构糖类的概念。结合教材中“与社会的联系”栏目，引导学生认识添加糖，并区分添加糖与食物中天然存在的糖类的区别，指出添加糖过多可能会对人体健康造成影响。学习有关脂质的内容时，同样应联系学生已有的生活经验。教师要让学生了解脂质对于生物体和细胞的重要作用，尤其是在组成细胞结构和调节生命活动功能上的重要性。在教学中，教师应尽量联系学生已有经验，组织学生开展脂肪与人体健康的讨论。如人群中肥胖个体比例不断增加，动物和人体中脏器周围的脂肪对人体的作用等。让学生认识脂肪对于细胞和生物体的重要作用以及脂肪过多可能造成的危害。在学习脂肪分子的结构时，教师可以通过脂肪分子结构式的介绍，让学生体会脂肪酸分子结构中的碳链构成其骨架，进而为学生后续学习生物大分子以碳链为骨架埋下伏笔。糖类与脂质的转化关系，要结合生活实际，引导学生认识糖类与脂肪是可以相关转化的，从而更好地理解各种化合物之间的关系，理解生命的复杂性和有序性。在这里需要提醒学生，糖类可以大量转变成脂肪，但脂肪却不能大量转变为糖类，并以此为基础讨论有些人尽管少吃脂肪但还是变胖的原因。3.联系实际，引导学生观察、比较，突破多糖这一教学难点多糖中的淀粉、纤维素与糖原的结构、分布及作用是本节的教学难点。三者从基本组成单位上看，都是由葡萄糖脱水缩合而形成的产物，但是三者的分子结构、分布和作用又有不同，为什么会有那么大的差异呢？教学中应参照教材的写法，联系生产和生活实际，特别是学生的生活经验，引导学生分析这三类物质的异同：淀粉和糖原都是细胞中的储能物质，淀粉主要存在于植物细胞中，糖原主要存在于动物细胞中；纤维素是构成植物细胞的细胞壁及植物体内纤维的主要成分；等等。二.补充资料1.糖类概述糖类广泛地存在于生物界，特别是植物界。按干重计，糖类占植物体的85%~90%，占细菌的10%~30%，在动物体所占比例小于2%。动物体内糖类的含量虽然不多，但其生命活动所需要能量主要来源于糖类。糖类是地球上数量最多的一类有机化合物。地球生物量干重的50%以上是由葡萄糖的聚合物构成的。地球上糖类的根本来源是绿色植物进行的光合作用。大多数糖类只由碳、氢、氧三种元素组成，其实分子为（CH2O）n或Cn（H2O）m其中氢和氧的原子数比例是2：1，犹如水分子中氢和氧之比，因此过去曾误认为这类物质是碳（carbon）的水合物（hydrate），碳水化合物（carbohydrate）也因之，而得名。但后来发现有些糖类，如脱氧核糖（C5H10O4），它们的分子中H、O之比并非2：1；而一些非糖物质，如甲醛（CH2O）、乙酸（C2H4O2）和乳酸（C3H6O3）等，它们的分子中H、O之比却都是2：1，所以大家认为“碳水化合物”这一名称并不恰当。为此，1927

年国际化学名词重审委员会曾建议用“糖族（glucide）"一词代替“碳水化合物”。但由于“碳水化合物”这--名称沿用已久，至今西文中仍广泛使用它。英文的carbohydrate是糖类的总称，比较简单的糖类常称为sugar或saccharide（拉丁文saccharum即sugar）。Saccharide-词常被冠以词头，用作糖类的类别名称，如monosaccharide（单糖），polysaccharide（多糖）等。汉语中“糖类”和“碳水化合物”两词通用，但以前者居多。糖类从化学角度看，是多羟基的醛或多羟基的酮。葡萄糖含6个碳原子、5个羟基和1个醛基，称己醛糖；果糖含6个碳原子、5个羟基和1个酮基，称己酮糖。淀粉和纤维素也属于糖类，它们是由多个葡萄糖分子缩合而成的聚合物。此外，像N-乙酰葡糖胺、果糖-1，6-二磷酸这样一些糖类的衍生物也归人糖类。因此，从化学本质角度给糖类下一个定义应该是：糖类是多羟醛、多羟酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。糖类是细胞中非常重要的一类有机化合物。其作用主要有以下几个方面。作为生物体的结构成分植物的根、茎、叶含有大量的纤维素、半纤维素和果胶物质等，这些物质是构成植物细胞壁的主要成分。肽聚糖是细菌细胞壁的结构多糖。昆虫和甲壳动物的外骨骼也是糖类，称壳多糖。作为生物体内主要的能源物质糖类在生物体内（或细胞内）通过生物氧化释放出能量，供给生命活动的需要。生物体内作为能源贮存的糖类有淀粉、糖原等。在生物体内转变为其他物质有些糖类是重要的中间代谢产物，糖类通过这些中间产物为合成其他生物分子如氨基酸、核苷酸.脂肪酸等提供碳骨架。作为细胞识别的信息分子糖蛋白是一类在生物体内分布极广的复合糖。它们的糖链可能起着信息分子的作用。细胞识别、免疫、代谢调控、受精作用、个体发育、癌变、衰老、器官移植等，都与糖蛋白的糖链有关。2.淀粉淀粉是植物生长期间以淀粉粒形式贮存于细胞中的贮存多糖。它在种子、块茎和块根等器官中含量特别丰富。当干淀粉悬于水中并加热时，淀粉粒吸水溶胀并发生破裂，淀粉分子进人水中形成半透明的胶悬液，这一过程称凝胶化或糊化。当凝胶化的淀粉液缓慢冷却并长期放置时，淀粉分子会自动聚集并借助分子间的氢键键合形成不溶性微晶束而重新沉淀，这种现象称为退行或老化。食品工业中为防止淀粉老化，可将淀粉食品速冻至零下20℃，使食品中的水迅速结晶以阻止淀粉分子聚结而沉淀。淀粉除作为食物外，主要用做食品和医药等工业用的增甜剂（如水解糖浆）和增稠剂（如糊精）。把天然淀粉进行适当处理，使它的某些物理或化学性质发生改变，以适应特定的需要，这种淀粉称为改型淀粉。实验室中常用的可溶性淀粉就属于这一类，它是普通淀粉在质量分数为7.5%的盐酸中于室温下放置7d形成的。天然淀粉一般含有两种组分：直链淀粉和支链淀粉。多数淀粉所含的直链淀粉与支链淀粉的比例为（20%~25%）：（75%<80%）。某些谷物如蜡质玉米和糯米等几乎只含支链淀粉，而皱缩豌豆中直链淀粉含量高达98%。直链淀粉和支链淀粉在物理和化学性质方面有明显差别。纯的直链淀粉仅少量地溶于热水，溶液放置时重新析出淀粉晶体（退行现象）。支链淀粉易溶于水，形成稳定的胶体，静置时溶液不出现沉淀。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间物，统称为糊精。糊精依分子质量的递减，与碘作用呈现由蓝紫色、紫色、红色至无色。例如，淀粉糊精呈现蓝紫色，红糊精为红褐色，消色糊精无色。3.脂质概述.脂质（lipid，也译为脂类或类脂），是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。大多数脂质的化学本质是脂肪酸和醇所形成的酯类及其衍生物。脂质的元素组成主要是碳、氢、氧，有的还含有氮、磷、硫。脂质按化学组成，大体上可分为三大类。单纯脂质由脂肪酸和甘油形成的酯。包括三酰甘油（或称甘油三酯）和蜡。复合脂质除了含有脂肪酸和醇外，还有其他非脂成分。磷脂的非脂成分是磷酸和含氮碱（如胆碱、乙醇胺），糊脂的非脂成分是糖类。衍生脂质由单纯脂质或复合脂质衍生而来或与之关系密切，但也具有脂质的一般性质。（1）取代烃，主要是脂肪酸及其碱性盐（皂）和高级醇，少量脂肪醛、脂肪胺和烃；（2）固醇类（甾类），包括固醇、性激素、肾上腺皮质激素等；（3）萜，包括许多天然色素（如胡萝卜素）、香精油、天然橡胶等；（4）其他脂质，如维生素A、维生素D、维生素E、维生素K，脂多糖、脂蛋白等。脂质的生物学功能也和它们的化学组成、结构一样，是极其多种多样的。按照脂质的生物学功能，可以把脂质分为三大类。贮存脂质包括三酰甘油和蜡。在大多数真核细胞中，三酰甘油以微小的油滴形式存在于胞质溶胶中。脊椎动物的脂肪细胞贮存大量的三酰甘油，几乎充满了整个细胞。许多植物的种子中存在三酰甘油，为种子萌发提供能量和合成前体。在很多生物中油脂是能量的主要贮存形式，三酰甘油是疏水的，因此有机体不必携带像贮存多糖所携带的结合水。肥胖人的脂肪组织中积储的三酰甘油可达15~20kg，足以供应一个月所需的能量。然而人体以糖原形式贮存的能量不够-天的需要。当然葡萄糖和糖原也有优点，易溶于水，能快速提供代谢所需的能量。某些动物贮存在皮下的三酰甘油不仅作为能储，而且作为抗低温的绝缘层。海豹、海象、企鹅和其他的南北极温血动物的身体里都填充着大量的三酰甘油。冬眠动物如熊，在冬眠前积累大量脂肪也用做能储。人和动物的皮下和肠系膜脂肪组织还起防震的填充物作用。在海洋的浮游生物中，蜡是代谢燃料的主要贮存形式。蜡还有其他功能，这与它排斥水和具.有高稠度的性质有关。脊椎动物的某些皮肤腺分泌蜡以保护毛发和皮肤，使之柔韧、润滑并防水。鸟类，特别是水禽，从它们的尾羽腺分泌蜡使羽毛能防水。冬青、杜鹃和许多热带植物的叶覆盖着--层蜡，以防寄生物侵袭和水分的过度蒸发。结构脂质各种生物膜的骨架是由磷脂构成的脂双层，参与脂双层构成的膜脂还有固醇和糖脂。脂双层的表面是亲水的，内部是疏水的。脂双层有屏障作用，使膜两侧的亲水性物质不能自由通过，这对维持细胞正常的结构和功能是很重要的。活性脂质具有专一的重要生物活性，包括数百种类固醇和站，如雄性激素、雌性激素和肾上腺皮质激素等类固醇激素，以及对人和动物体的正常生长所必需的维生素A、维生素D、维生素E、维生素K，多种光合色素等。4.关于脂肪和胆固醇的争议肥胖是众多慢性疾病的危险因素。近十年来我国民众的肥胖率却在上升，与之相关的一些慢性病的发生率也在上升。一些人士认为，脂肪和胆固醇是导致肥胖及与肥胖有关的慢性病的元凶（正方），因而尽量避免食用含脂肪或胆周醇高的食物；还有一些人士认为，脂肪和胆固醇并不是健康的威胁（反方）。其实，关于脂肪和胆固醇的争议，几十年一直在持续。下面是一些代表性的观点或证据，这些观点或证据可以帮助我们辩证地来看待问题。当然，随着科学研究的发展，相关的研究和证据还会不断出现。正方观点或证据反方观点或证据●从1958年到1964年，研究者收集了7个国家的1万多名中年人的饮食、生活方式和身体状况数据，于1970年整理成一份200多页的报告，结果显示：饱和脂肪的摄人与因心脏病而导致的死亡存在相关性。●在死于心脏病的病人.血管中发现了胆固醇沉积，所以研究者将含有大量胆固醇的食物（如蛋黄）列入危险名单。●1980年，美国政府在反复咨询了最权威的膳食营养学家后，发布了第一份膳食指南，建议减少饱和脂肪和胆固醇的摄入。英国公布的膳食指南与美国的类似。●体内胆固醇有两个主要来源：在肝内合成和从食物中获取。人体需要的胆固醇无需靠摄人来补充，所以不摄入胆固醇没有什么坏处。●许多动物性食物中的饱和脂肪导致血液中胆固醇含量升高，过多的胆固醇会在血管壁上形成沉积，造成血管堵塞，危及生命。●即使尝试证明饮食中胆固醇与血液中胆固醇含量相关的实验失败了，但据2014年的一份调查显示，有54%的美国医生仍然相信饮食中的胆固醇会升高血液中的胆固醇。●2016年1月，美国第8版膳食指南虽然删除了胆固醇摄人量限制的表述，但仍建议健康饮食模式还是要少摄人胆固醇。●这份调查不是随机地选择要调查的国家（例如，漏掉了有些保持高脂饮食习惯而仍具有较低的心脏病患病率的国家）；这仅说明了相关性，不能确认因果关系，虽然证明了心脏病的发生与饱和脂肪的摄人量有关，但并没有排除其他因素导致心脏病的可能性。●认为人类摄人的食物成分和食物消化后的成分相同，这是错误的。胆固醇摄人量高会反馈性抑制自身胆固醇的合成，因此胆固醇摄人量不会直接反应血液中胆固醇的水平。●在美、英两国公布膳食指南后的几十年里，两国由于肥胖的影响，II

型糖尿病的发病率在上升。●一些胆固醇高的食物（如鸡蛋、肉等）往往还含有人体需要的其他营养，不吃这些营养丰富的食物不合适。●2008～2010年，很多研究报告都指出：没有说服力或者可能的证据表明饮食中脂肪的摄入与冠心病和心血管疾病有关；尝试证明饮食中胆周醇与血液中胆固醇含量相关的实验失败了。●一些内分泌学家认为，食物中的能量主要有三种：糖类、脂质和蛋白质。人类从蛋白质中获取的能量相对固定，所以不管选择哪种饮食模式，脂质摄人量的减少意味着糖类摄入量的增加。肥胖是因为体内激素失调引起的，而激素失调是因为在减少脂肪摄人的同时增加了糖类的摄入。●2015年，WHO公布了糖摄人指南，更新了对糖摄人量限制的建议；2016年1月，美国对每日糖摄人量上限给出了指导性建议；2016年3月，英国宣布对含糖饮料征税。5.三酰甘油动植物油脂的化学本质是酰基甘油，其中主要是三酰甘油，常温下呈液态的酰基甘油称油（oil），呈固态的称脂（fat）。植物性酰基甘油多为油（可可脂例外），动物性酰基甘油多为脂（鱼油例外）。纯的三酰甘油是无色、无臭、无味的稠性液体或蜡状固体。天然油脂的颜色来自溶于其中的色素物质（如类胡萝卜素）；气味一般是由非油脂成分引起的。三酰甘油的密度均小于1g/cm3。三酰甘油不溶于水，略溶于低级醇，易溶于乙醚、氯仿、苯和石油醚等非极性有机溶剂。天然油脂长时间暴露在空气中会产生难闻的气味，这种现象称为酸败。酸败的原因主要是油脂的不饱和成分发生自动氧化，产生过氧化物并进而降解成挥发性醛、酮、酸的复杂混合物。其次是微生物的作用，它们把油脂分解为游离的脂肪酸和甘油，一些低级脂肪酸本身就有臭味，而且脂肪酸经过-系列酶促反应也产生挥发性的低级酮，甘油可被氧化成具有异臭的1，2-环氧丙醛。为了防止自动氧化，可在新鲜油脂和含油脂食物中加入天然的或合成的抗氧化剂。植物油的抗自动氧化能力比动物脂强，就是因为存在天然的抗氧化剂。此外，排除氧气（真空、充氮），降低温度（冷藏），消除其他促进自动氧化的因素也能防止和延缓酸败发生。6.脂质过氧化作用对机体的损伤脂质过氧化作用对机体损伤的机制十分复杂，是当前研究的重要课题之一。脂质过氧化的直接结果是膜不饱和脂肪酸减少，膜脂的流动性降低。过氧化产物还会引起膜蛋白共价交联与聚合，使膜蛋白处于永久性缔合状态，严重限制了膜蛋白在膜平面上的运动，导致膜功能异常。动脉粥样硬化是一种主要侵害大、中动脉，使血管内壁增厚、变硬、管腔狭窄的疾病。脂质过氧化物与此过程密切相关。老年斑或老年色素是衰老的重要标志之一。它出现在老年人的皮肤，特别是面部和手的背部，表现为褐色斑块或斑点。老年色素主要由脂褐素和黑色索组成。脂褐素是长期累积在老细胞内的不溶性有色物质.是氧化了的不饱和脂质、蛋I'|质和其他细胞降解物的聚合物，存在于所有细胞特别是神经元和肌肉细胞，影响RNA代谢，使细胞菱缩和死亡。7.淀粉、纤维素与糖原的区别淀粉、纤维素与糖原是最重要的“种多糖，都是由葡萄糖的单体聚合而成，但是，由于在结构.上有显著差异，其物理性质与化学性质，以及功能都不同。淀粉是植物体内储存养分的主要物质。淀粉主要分布在植物的种子、果实以及某些块茎、块根中，也是人类食物中糖类的主要来源。淀粉分子是由许多个α-葡萄糖构成的。自然界中含有的淀粉有两种结构类型：直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉分子是由许多个α-葡萄糖分子，通过α-1，4糖苷键连接而成。由于α-1，4糖营键形成定的角度（由于直链淀粉分子中相邻葡萄糖单位形成一定的角度），其长链卷曲呈螺旋状，每-圈（圈螺旋）由6个葡萄糖单位组成。支链淀粉较直链淀粉的分子大，具有高度分支化的结构