【高三生物专题复习纲要】专题3 人和动物的新陈代谢
一、“糖类”小专题知识梳理
1．自然界里的糖类(略)
2．糖类的化学组成、种类和结构
(1)化学组成和种类表示为：
(2)葡萄糖、核糖、脱氧核糖的结构简式。可联系的内容有：组成糖类的化学元素，核糖、脱氧核糖、葡萄糖的化学式和结构简式，蔗糖、麦芽糖、乳糖、淀粉、纤维素、糖元的化学式，单糖、二糖、多糖的分布和功能。
3．几种糖的性质
(1)葡萄糖的化学性质。①还原性。可联系的内容有：银镜反应，用班氏试剂进行尿糖的测定，用斐林试剂进行组织中还原性糖的测定。②能跟酸起酯化反应。③氧化反应。可联系的内容有：动植物细胞进行有氧呼吸和无氧呼吸时的比较，厌氧发酵(酒精发酵、乳酸发酵)，兼性厌氧型微生物——酵母菌。(2)蔗糖和麦芽糖的化学性质。①蔗糖不具有还原性，而麦芽糖具有还原性。可联系的内容有：还原性糖(还有果糖)与非还原性糖的鉴定。②水解反应。蔗糖水解生成一分子葡萄糖和一分子果糖，而麦芽糖水解生成两分子葡萄糖。可联系的内容有：蔗糖不具有还原性，而它的水解产物具有还原性。(3)淀粉的化学性质。①跟碘作用呈现蓝色。可联系的内容有：用碘液检验淀粉。②水解反应。可联系的内容有：食物中的淀粉的化学性消化的过程，工业上用硫酸等无机酸作催化剂水解制葡萄糖。(4)纤维素的化学性质。①水解反应。②发生不完全的酯化反应。可联系的内容有：生成纤维素硝酸酯的反应、火棉与胶棉。
4．糖类的功能：生物体进行生命活动的主要能源物质
5．绿色植物体内糖类的代谢，可用下图表示。
可联系的内容有：光合作用的概念、反应式、过程，叶片遮光实验，适当提高温室内CO2的浓度，有氧呼吸和无氧呼吸的概念、反应式、过程，中耕松土，种子的储藏，蔬菜的保鲜。
6．人和动物体内糖类的代谢，可用下图表示
可联系的内容有：糖类的化学性消化过程及部位，葡萄糖被吸收方式、途径，葡萄糖在细胞内的代谢，血糖的正常值，低血糖症、高血糖症和糖尿病尿血糖浓度的范围，高等动物和人体在剧烈运动时细胞呼吸的产物、能量，北京鸭等饲养动物的肥育过程，糖代谢与蛋白质代谢、脂肪代谢的关系。
7．人体内血糖平衡的调节，可用下图表示。
可联系的内容有：血糖的平衡及其意义，参与血糖平衡调节的主要激素及其作用，参与血糖平衡的神经——激素调节的具体过程，低血糖的病症、病因及其防治，糖尿病的诊断、病症、病因及其防治。
8．糖类的应用
(1)生物学意义：①糖类是构成生物体的重要成分，也是细胞的主要能源物质。②淀粉和糖元分别是指植物和动物细胞中储藏能量的物质，纤维素是植物细胞壁的成分。(2)葡萄糖还用于制药工业、糖果工业，制镜工业和热水瓶胆镀银用葡萄糖作还原剂。(3)淀粉可用来制葡萄糖和酒精。(4)纤维素用于制造纤维素硝酸酯、纤维素乙酸酯、粘胶纤维和造纸等。
二、“蛋白质”小专题知识梳理
1．与蛋白质相关的知识结构
2．蛋白质的结构
蛋白质主要是由C、H、O、N等元素，形成大约20种基本单位氨基酸，其结构简式
为( )在细胞内的核糖体上，氨基酸通过脱水缩合反应，以肽健(—CO—NH—)
的方式连接成多肽，然后再由一条或几条肽链形成具有空间结构的蛋白质。由于组成每种蛋白质分子的氨基酸的种类不同，数目成百上千，排列次序变化多样，由氨基酸形成的肽链的空间结构千差万别，因此，蛋白质分子的结构具有多样性，这就决定了蛋白质分子功能的多样性。
3．蛋白质的主要性质
(1)蛋白质变性：蛋白质在遇到酸碱、加热、紫外线、重金属盐和有机溶剂等都会变性失活。因此，在杀灭细菌或进行无菌操作时，常用紫外线照射、高压蒸汽灭菌、酒精消毒；在人喝卤水等重金属盐中毒时常用含蛋白质高的豆汁或牛奶解毒；利用重金属盐农药防治害虫等。(2)颜色反应：蛋白质在遇到双缩脲试剂时，会形成紫色的络合物。因此，常把蛋白质制成组织样液，然后加入双缩脲试剂进行鉴定。
4．蛋白质的生物合成
DNA的基本功能单位是基因，基因通过控制蛋白质的合成，从而控制生物的遗传性状。基因这一有遗传效应的DNA片段，在细胞核或核区内通过碱基互补配对原则进行转录形成mRNA，mRNA再转移到细胞质内的核糖体上，由密码子决定，利用氨基酸做原料，经过脱水缩合反应，合成多肽，有的需经过内质网和高尔基体的组装、折叠和加工，形成具有空间结构的蛋白质。有的直接表现为生物性状，如镰刀形细胞贫血症等；有的作为酶来控制代谢过程，从而控制生物性状，如白化病就是因为人的酪氨酸酶基因不正常，不能合成正常的酪氨酸酶，因而不能将酪氨酸转变为黑色素造成的。由于DNA分子具有多样性，从根本上决定了蛋白质分子结构的多样性，使其功能具有多样性，从而控制了生物多种多样的性状。
5．蛋白质的代谢
人和动物食物中的蛋白质，既有谷类和豆类等植物性蛋白质，也有肉和蛋等动物性蛋白质，它们都要先经过蛋白酶水解为多肽，多肽在肽酶的作用下变为消化终产物氨基酸，然后在小肠内再经过主动运输被吸收。所以，在使用蛋白质类药物时，不能口服，只能注射或滴注，就是这个原因。氨基酸进入体内后有4种变化：
(1)直接被用来合成各种组织蛋白质。如血红蛋白、肌动蛋白、肌球蛋白等。(2)合成一些具有一定生理功能的特殊蛋白质，如载体、抗体、大多数酶和某些激素等。(3)经转氨基作用，形成非必需氨基酸。氨基酸可以通过转氨基作用产生非必需氨基酸，催化转氨基作用的酶是转氨酶，主要存在于肝脏中。所以，可通过检验血液中转氨酶的含量来判断肝脏的功能。(4)通过脱氨基作用，氨基酸分解为含氮部分即氨基和不含氮部分，其中氨基可以转变为尿素通过肾脏而排出体外；不含氮部分可以参与呼吸作用，氧化分解为二氧化碳和水，同时释放能量，也可以合成为糖类和脂肪。由此可知，蛋白质的代谢终产物有尿素、二氧化碳和水，甚至还有其他无机盐。因此，每天都要摄入一定量的蛋白质。
6．有关蛋白质的计算
(1)假如20种氨基酸的平均分子量为a，一个由n个氨基酸形成m条肽链的蛋白质时，脱去的水分子数=肽键数＝氨基酸总数－肽链条数=(n－m)，蛋白质的分子量=[na－(n－m)18]，蛋白质水解时依此推断。(2)在蛋白质的生物合成中，基因的DNA分子中至少有6个碱基，决定mRNA中的3个碱基即一个密码子，最终决定蛋白质分子上的1个特定氨基酸，即631推法。
三、人和高等动物体内三大营养物质代谢的关系
在高等动物和人体内，糖类、脂肪和蛋白质这三大类有机物的代谢是同时进行的，它们之间既相互联系又相互制约，形成一个完整统一的代谢过程。
三大有机物之间可以相互转化，其转化关系如右图所示：
1．糖类与蛋白质代谢的关系
(1)糖类代谢的中间产物可以通过转氨基作用转变成非必需氨基酸，但不能转变成必需氨基酸。
(2)蛋白质氨基酸不含氮部分→糖类
注：几乎所有组成蛋白质的天然氨基酸都可以转变成糖类。
2．糖类与脂质代谢的关系
(1)糖类转变成脂肪：
(2)脂肪转变成糖类：
(3)只有在糖类供应充足的条件下，糖类才可能大量转化成脂肪，而且，糖类可以大量转化成脂肪，而脂肪却不能大量转化成糖类。
3．蛋白质与脂质代谢的关系
(1)一般来说，动物体内不容易利用脂肪酸生成氨基酸，植物和微生物可由脂肪酸和氮源生成氨基酸。
(2)某些氨基酸通过不同途径可转变成甘油或脂肪酸。
4．三大营养物质代谢的共同点
(1)从根本上说都来自食物。
(2)变化：代谢中合成、分解和转化同时进行且相互联系。
(3)产物：彻底氧化分解时，代谢终产物里都有CO2和H2O，且都释放能量。
5．三大营养物质代谢的差异
(1)糖类是主要能源物质，脂肪是主要储能物质，蛋白质的主要功能是组成生物体和调节生命活动。
(2)蛋白质代谢的最终产物中有尿素。
(3)糖类和脂肪可以在体内贮存，而蛋白质不能在体内贮存。
特别提醒：三大营养物质作为能源物质进行氧化分解时，有主次之分和先后顺序，正常情况下用于氧化分解的供能物质是糖类，在糖类供能不足的情况下动用储能物质——脂肪，只有当糖类、脂肪供能不足时才由蛋白质分解供能。
四、细胞呼吸
1．有氧呼吸与无氧呼吸的区别与联系
有氧呼吸
无氧呼吸
不同点
场所
细胞质基质和线粒体
始终在细胞质基质
条件
需分子氧、酶
不需分子氧、需酶
产物
CO2、H2O
酒精和CO2或乳酸
能量
大量，合成38ATP
少量，合成2ATP
相同点
联系
从葡萄糖分解为丙酮酸阶段相同，以后阶段不同
实质
分解有机物，释放能量，合成ATP
意义
为生物体的各项生命活动提供能量，提供中间产物
(1)有氧呼吸是在无氧呼吸基础上进化而来的。
(2)有氧呼吸过程中有机物及能量的利用率高，绝大多数生物在进化的过程中形成了以有氧呼吸为主的呼吸作用方式，但仍保留无氧呼吸的酶系统以应付暂时缺氧的不利状态。
2．光合作用和呼吸作用(以有氧呼吸为例)的区别
光合作用
有氧呼吸
区别
生物
植物
绝大多数生物
场所
叶绿体
线粒体(主要场所)
条件
光、色素、酶
氧气、酶
物质变化
无机物→有机物
有机物→无机物
能量变化
光→ATP→有机物化学能
有机物化学能→ATP＋热量
联系
①植物的光合作用、呼吸作用共同完成其有机物和能量的代谢
②光合作用为呼吸作用提供分解的物质，呼吸作用为光合作用提供原料CO2
3．呼吸作用在生产实践中的应用
在生产实践中，根据需要常采取一定措施促进或抑制呼吸作用。
(1)在作物栽培时，采取中耕松土，防止土壤板结，以保证根的正常呼吸作用，促进根对矿质元素的吸收。
(2)贮存种子时，应保证低O2(可适当充入N2、CO2)，干燥(种子晒干贮存，减少自由水的含量，降低呼吸作用)及低温保存(降低酶的活性)。
(3)在果实和蔬菜的保鲜中，常通过控制呼吸作用以降低它们的代谢强度，达到保鲜的目的。例如，某些果实和蔬菜可放在低温下或降低空气中的氧含量及增加二氧化碳的浓度，减弱呼吸作用，使整个器官代谢水平降低，延缓老化。
(4)在农业生产中，为了使有机物向着人们需要的器官积累，常把下部变黄的、已无光合能力、仍然消耗养分的枝叶去掉，使光合作用的产物更多地转运到有经济价值的器官中去。
(5)人在剧烈运动时，会因无氧呼吸积累过多的乳酸而感到肌肉酸痛；从平原地区初入高原生活的人也因缺氧而影响正常的呼吸作用而感到诸多不适(心跳加快，呼吸急促)。
(6)适当降低大棚内夜间温度，适当增加CO2浓度，延长光照时间，可提高塑料大棚蔬菜、农作物产量。
(7)利用酵母菌进行酒精发酵工艺流程中氧气的控制。流程开始时，保持空气流通，提高酵母菌代谢强度，酵母菌经出芽生殖快速繁殖，然后隔绝空气，使酵母菌发酵产生酒精。
(8)陆生植物长期被水淹，根部进行无氧呼吸产生酒精，不仅使细胞质中的蛋白质变性，还对细胞有毒害作用，而且由于无氧呼吸过程释放的能量少，不能满足植物生命活动的需要，时间一长，植物就会死亡。
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