细胞的化学组成

第1节 细胞的化学组成

［背景知识互动］知识链接
1.请你考虑一下，我们喝的水，吃的食盐，吸入的空气中含有哪些元素？
2.植物从大气中吸收的气体中含有哪些元素？从土壤中吸收的无机盐中含有哪些元素？化学课上学过水和食盐的成分，注意物理、化学与生物学的知识的综合。
3.光合作用合成的有机物是什么？它属于什么类型的物质？怎样来鉴定检测淀粉的存在？
答案：1.水中含H、O，盐中含有Cl、Na，空气中含有O、N。
2.植物从大气中主要吸收CO2气体，含有C、O，从土壤中吸收的无机盐中含有N、P、S、K等。
3.光合作用合成的有机物是淀粉，淀粉属于糖类物质。淀粉遇到碘液会变蓝。初中生物课只讲了光合作用的产物为淀粉，另外还有的植物光合作用直接产物是脂肪和蛋白质。

［典型例题探究］规律发现
【例1】（2004年江苏高考题）下列有关组成生物体化学元素的论述，正确的是（　　）
A.组成生物体和组成无机自然界的化学元素中，碳元素的含量最多
B.人、动物与植物所含的化学元素的种类差异很大
C.组成生物体的化学元素在无机自然界都可以找到
D.不同生物体内各种化学元素的含量比例基本相似
解析：在组成原生质的主要元素中，C约占18%，O约占65%，H约占10%等。所以并不是碳元素含量最多，故A是错误的。组成生物体的化学元素的种类大体相同，含量相差很大，故A、D是错误的。组成生物体的化学元素，在无机自然界都能找到，没有一种是生物体所特有的，说明生物界和非生物界具有统一性。
答案：C生物界与非生物界既具有统一性，又具有差异性。
【例2】 用班氏试剂鉴定可溶性糖时，溶液的颜色变化过程为（　　）
A.浅蓝色→棕色→砖红色
B.无色→浅蓝色→棕色
C.砖红色→浅蓝色→棕色
D.棕色→绿色→无色
解析：班氏试剂是碳酸钠、硫酸铜、柠檬酸钠的混合溶液，Cu2+形成可溶性络盐，具有弱氧化性。班氏试剂中由于Cu2+的存在，所以呈现出淡蓝色。与葡萄糖在加热的条件下，能够生成砖红色的Cu2O沉淀，而葡萄糖被氧化成葡萄糖酸，因此溶液的颜色过程为：浅蓝色→棕色→砖红色。
答案：A此题考查对可溶性还原糖鉴定原理的理解以及对实验过程中颜色变化观察的仔细程度。

合作讨论
　　组成生物体的常见元素主要有20多种，下表为这些元素在化学元素周期表中的分布。请根据表中信息及所学知识尝试回答以下问题。
　　
　　（注：表中斜体且不加粗的元素符号代表微量元素）
　　1．从元素周期表中可见，构成生物体的化学元素在自然界中都可找到，没有生物体特有的化学元素。这些事实说明了什么？能否从生物体与无机环境间的关系角度简要说明原因？这一事实和生命的起源是否有一定的联系？尽管如此，在含量方面很不一致。清洁空气中N2占78%，地壳中含量最多的却是O，而细胞干重含量最多的是C。这一事实说明什么？
　　2．根据上表提供的信息，判断下列语句是否正确。
　　a．生物界有的元素，非生物界一定有。………………………………………………（ ）
　　b．非生物界有的元素，生物界一定有。………………………………………………（ ）
　　c．组成生物体的化学元素，在生物体内和在无机自然界中含量相差很大。………（ ）
　　d．生物界没有特有元素。………………………………………………………………（ ）
　　3．表中元素在生物体中的存在形式是什么？生物体生命活动的物质基础该怎样叙述才较准确？
　　4．干燥的大豆种子，在温暖、潮湿的环境中能正常萌发成幼苗，但将大豆种子磨碎后，化合物的种类、数量并没有改变，在相同的条件下却不能萌发，你能否作出合理的解释？
　　我的思路：构成细胞的化学元素大约有20多种，尽管在不同的生物体内含量有差异，但元素种类基本相同。这些元素都是无机自然界中常见的元素，没有一种是生物界所特有的。也可以说，生物界的组成元素全是取自非生物界。构成生物体的化学元素有几十种，而无机自然界的化学元素在百种以上。所以非生物界有的元素，生物界可能没有，但生物界有的元素，非生物界中一定有。由于生物体与无机环境之间存在着不断的物质和能量的交换，它们之间形成了水循环、氧循环、碳循环等。生物体内的化学元素均直接或间接地来自无机环境。这说明生物界与非生物界具有统一性，同时也可以作为生命起源于非生命物质的一个重要证据。尽管如此，组成生物体的化学元素在生物界与非生物界的含量却相差很大，这又说明了生物界与非生物界还具有差异性。
　　细胞中的化学元素除少数以游离状态存在外，绝大多数是以化合物的形式存在的。正是这些构成生物体的化学元素和化合物构成了生物生命活动的物质基础。这些化合物分开后或简单地堆积在一起，是没有生命的，它们只有有机地组合在一起，发生相互作用时才会表现出生命现象。
思维过程
　　在本节课中，我们接触到了多种信息给予方式，通过学习我们应注意以下几点：学会提取并处理有效信息；学习过程中要联系实际，用所学的知识解决问题；遇到不寻常的现象，千万不要错过，往往不寻常的现象的后面蕴藏着新的科学发现，一定要深入分析，穷追不舍。这是科学发现的一种好方法。
　　【例1】几十年前，新西兰有一个牧场的大片牧草长势很弱，有的甚至发黄枯萎，即使施用了大量氮、磷、钾肥也无济于事。后来人们偶然发现牧场内的一小片牧草长得很茂盛。经观察和研究后才知道这附近有一座钼矿，矿工上下班总是抄近路走，他们的鞋子上粘有钼矿粉，正是矿工鞋子踩过的地方牧草长得绿油油的。经过科学家的化验和分析，一公顷的牧草只需150克钼就足够了。下列关于这一现象的解释，正确的是………………………（ ）
　　　　A．钼是植物必需的微量元素
　　　　B．钼是植物必需的大量元素
　　　　C．钼是一种高效肥料，植物有了钼就能正常生长
　　　　D．钼在植物生长发育过程中的作用是可以替代的
　　思路：一片长势不良的牧草，被钼矿矿工踩过的地方才长得茂盛，这一方面说明矿工经过后，留下了矿粉，另一方面说明钼矿粉对牧草的生长发育起着十分重要的作用，是植物必需的。但一公顷的牧草只需150克，正好与教材中钼是微量元素的结论相吻合。
　　答案：A
　　【例2】现有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麦，分别贮存于条件相同的四个粮仓中。在贮存过程中，有机物损耗最少的是………………………………………（ ）
　　　　A．① 　　　 B．② 　　　 C．③ 　　　　 D．④
　　思路：水在细胞中以结合水和自由水两种形式存在。结合水参与组成细胞结构；自由水不仅是良好的溶剂，参与细胞内物质运输，还可作为反应物参与新陈代谢过程中的许多生化反应。小麦种子在贮存过程中，呼吸作用仍在进行，自由水／结合水比值高的，呼吸作用旺盛，消耗的有机物多；比值低的，呼吸作用微弱，消耗的有机物就少。

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