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关于糖与油脂的元素构成以及作用的分析

(2017-12-02 23:22:21)
标签:

细胞呼吸

果蔬贮存

糖类与油脂的区别

分类: 必修一

今天见到同仁们讨论关于有机物氧化分解的一道问题,在对题目进行解析的基础上顺便对糖类、油脂两种物质物质组成和氧化分解过程进行分析和阐述。习题如下:

如图表示非绿色器官呼吸时,O2的吸收量和CO2产生量的相互关系,有关叙述错误的是:

关于糖与油脂的元素构成以及作用的分析

A、在a点比较适合长期贮存该器官

B、在b点仍能产生少量的乙醇

C、若cd=ca时,a点氧浓度时厌氧

呼吸强度是需氧呼吸强度的3

D、该器官有可能来自油料作物

关于这个题目的答案群里的同仁们争议比较大,主要在于BC两个选项上。首先说笔者认为这个题本身是存在科学性问题的,不在于BC,笔者认为首先A选项一定是错误的。这一点笔者在之前的博文中曾经提及,但是没有详细分析——http://blog.sina.com.cn/s/blog_bc1cca540102y863.html。今天先说明一下A选项。

关于植物组织和器官的贮存问题,笔者认为贮存的目的是贮存一定长度的时间以后,贮存的组织和器官保留的有机物数量最多(例如种子,剩余的有机物越多越有利于种子的萌发)。从这个角度出发笔者认为a点对应的氧气浓度是CO2释放的最慢速度,而厌氧呼吸过程中消耗等量的有机物(以葡萄糖为例)CO2产生(释放)的速率是需氧呼吸CO2产生(释放)速率的1/3。所以即使是释放CO2的速度最慢也不能保证有机物消耗最慢,如果需要定性一下有机物消耗最慢对应的O2浓度,笔者认为应该在a点右边附件某个点对应的O2浓度,虽然CO2产生速率有所增加但是实际有机物消耗的速率应该有所降低。

在说明A选项不是很合适的基础上对BCD三个选项的解析涉及到糖类和油脂的区别,这个在浙科版教材必修一上有详细叙述:油脂和糖类一样,都是贮能物质。但是1g油脂所含的能量是1g糖类所含能量的2 倍以上。在常温下,植物油脂通常呈液态,称为油;动物油脂通常呈固态,称为脂。动物在准备度过缺少食物的冬季之前,要吃大量的食物,这些食物在体内会转变为油脂。

通过上述描述我们能够发现,单位质量的糖类所贮存的能量是等质量油脂所贮存能量的不到一半,为什么这样呢?其实在教材上也有相应的描述:脂质也是主要由碳、氢、氧3种元素组成的,不过其中的氧原子含量较糖类中的少。

由于油脂的氧元素含量较糖类少,所以相应量的油脂氧化分解消耗的氧气就多,产生的CO2多,释放能量也多(可以借鉴烧火时鼓风机的存在:提供的氧气越多,燃烧越旺盛,放能越多)。与葡萄糖氧化分解消耗的氧气与释放的二氧化碳一样多相比较,我们就会很容易理解题目D,也很容易理解为什么生物选择油脂作为储能物质而不是糖类,因为相同质量的油脂储存能量更多。也就是说一个体格丰硕的人,若将其体内的油脂换成等能量的糖类,其体格将更加丰硕。

那么为什么选择糖类做主要的能源物质呢?笔者认为这样可以尽可能降低常态下的氧胁迫风险,也就是以糖类为主要能源物质保证了常态下细胞需氧呼吸时对养的需求相对较低,也就更容易满足,从而降低了常态下生物发生厌氧呼吸的可能。所以,厌氧呼吸对大多数生物而言只是一种应急机制,而非常态。

随后来看BC两个选项。很明显C选项就是上述笔者所描述的“厌氧呼吸过程中消耗等量的有机物(以葡萄糖为例)CO2产生(释放)的速率是需氧呼吸CO2产生(释放)速率的1/3”。但是题目并没有框定前提“细胞呼吸的底物是葡萄糖”,因为不是所有的糖在氧化分解时消耗的氧气与释放的二氧化碳量都相同(如核糖和脱氧核糖中起码有一个不是,自己想想),更何况这里又有D选项的暗示“可能是来自油料作物”,所以C选项必然错误。

那么B选项也就容易理解了,若以油脂为底物进行需氧呼吸,产生与消耗氧气量等量的二氧化碳时,氧气是缺乏的,此时很可能也发生了一定强度的厌氧呼吸,B选项相对更加正确。

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