第1節(jié) 細(xì)胞的化學(xué)組成

［背景知識(shí)互動(dòng)］知識(shí)鏈接
1.請你考慮一下，我們喝的水，吃的食鹽，吸入的空氣中含有哪些元素？
2.植物從大氣中吸收的氣體中含有哪些元素？從土壤中吸收的無機(jī)鹽中含有哪些元素？化學(xué)課上學(xué)過水和食鹽的成分，注意物理、化學(xué)與生物學(xué)的知識(shí)的綜合。
3.光合作用合成的有機(jī)物是什么？它屬于什么類型的物質(zhì)？怎樣來鑒定檢測淀粉的存在？
答案：1.水中含H、O，鹽中含有Cl、Na，空氣中含有O、N。
2.植物從大氣中主要吸收CO2氣體，含有C、O，從土壤中吸收的無機(jī)鹽中含有N、P、S、K等。
3.光合作用合成的有機(jī)物是淀粉，淀粉屬于糖類物質(zhì)。淀粉遇到碘液會(huì)變藍(lán)。初中生物課只講了光合作用的產(chǎn)物為淀粉，另外還有的植物光合作用直接產(chǎn)物是脂肪和蛋白質(zhì)。

［典型例題探究］規(guī)律發(fā)現(xiàn)
【例1】（2004年江蘇高考題）下列有關(guān)組成生物體化學(xué)元素的論述，正確的是（　�。�
A.組成生物體和組成無機(jī)自然界的化學(xué)元素中，碳元素的含量最多
B.人、動(dòng)物與植物所含的化學(xué)元素的種類差異很大
C.組成生物體的化學(xué)元素在無機(jī)自然界都可以找到
D.不同生物體內(nèi)各種化學(xué)元素的含量比例基本相似
解析：在組成原生質(zhì)的主要元素中，C約占18%，O約占65%，H約占10%等。所以并不是碳元素含量最多，故A是錯(cuò)誤的。組成生物體的化學(xué)元素的種類大體相同，含量相差很大，故A、D是錯(cuò)誤的。組成生物體的化學(xué)元素，在無機(jī)自然界都能找到，沒有一種是生物體所特有的，說明生物界和非生物界具有統(tǒng)一性。
答案：C生物界與非生物界既具有統(tǒng)一性，又具有差異性。
【例2】 用班氏試劑鑒定可溶性糖時(shí)，溶液的顏色變化過程為（　　）
A.淺藍(lán)色→棕色→磚紅色
B.無色→淺藍(lán)色→棕色
C.磚紅色→淺藍(lán)色→棕色
D.棕色→綠色→無色
解析：班氏試劑是碳酸鈉、硫酸銅、檸檬酸鈉的混合溶液，Cu2+形成可溶性絡(luò)鹽，具有弱氧化性。班氏試劑中由于Cu2+的存在，所以呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。與葡萄糖在加熱的條件下，能夠生成磚紅色的Cu2O沉淀，而葡萄糖被氧化成葡萄糖酸，因此溶液的顏色過程為：淺藍(lán)色→棕色→磚紅色。
答案：A此題考查對(duì)可溶性還原糖鑒定原理的理解以及對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中顏色變化觀察的仔細(xì)程度。

合作討論
　　組成生物體的常見元素主要有20多種，下表為這些元素在化學(xué)元素周期表中的分布。請根據(jù)表中信息及所學(xué)知識(shí)嘗試回答以下問題。
　　
　�。ㄗⅲ罕碇行斌w且不加粗的元素符號(hào)代表微量元素）
　　1．從元素周期表中可見，構(gòu)成生物體的化學(xué)元素在自然界中都可找到，沒有生物體特有的化學(xué)元素。這些事實(shí)說明了什么？能否從生物體與無機(jī)環(huán)境間的關(guān)系角度簡要說明原因？這一事實(shí)和生命的起源是否有一定的聯(lián)系？盡管如此，在含量方面很不一致。清潔空氣中N2占78%，地殼中含量最多的卻是O，而細(xì)胞干重含量最多的是C。這一事實(shí)說明什么？
　　2．根據(jù)上表提供的信息，判斷下列語句是否正確。
　　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．組成生物體的化學(xué)元素，在生物體內(nèi)和在無機(jī)自然界中含量相差很大�！�……（ ）
　　d．生物界沒有特有元素�！�……………………………………………………………（ ）
　　3．表中元素在生物體中的存在形式是什么？生物體生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)該怎樣敘述才較準(zhǔn)確？
　　4．干燥的大豆種子，在溫暖、潮濕的環(huán)境中能正常萌發(fā)成幼苗，但將大豆種子磨碎后，化合物的種類、數(shù)量并沒有改變，在相同的條件下卻不能萌發(fā)，你能否作出合理的解釋？
　　我的思路：構(gòu)成細(xì)胞的化學(xué)元素大約有20多種，盡管在不同的生物體內(nèi)含量有差異，但元素種類基本相同。這些元素都是無機(jī)自然界中常見的元素，沒有一種是生物界所特有的。也可以說，生物界的組成元素全是取自非生物界。構(gòu)成生物體的化學(xué)元素有幾十種，而無機(jī)自然界的化學(xué)元素在百種以上。所以非生物界有的元素，生物界可能沒有，但生物界有的元素，非生物界中一定有。由于生物體與無機(jī)環(huán)境之間存在著不斷的物質(zhì)和能量的交換，它們之間形成了水循環(huán)、氧循環(huán)、碳循環(huán)等。生物體內(nèi)的化學(xué)元素均直接或間接地來自無機(jī)環(huán)境。這說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性，同時(shí)也可以作為生命起源于非生命物質(zhì)的一個(gè)重要證據(jù)。盡管如此，組成生物體的化學(xué)元素在生物界與非生物界的含量卻相差很大，這又說明了生物界與非生物界還具有差異性。
　　細(xì)胞中的化學(xué)元素除少數(shù)以游離狀態(tài)存在外，絕大多數(shù)是以化合物的形式存在的。正是這些構(gòu)成生物體的化學(xué)元素和化合物構(gòu)成了生物生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。這些化合物分開后或簡單地堆積在一起，是沒有生命的，它們只有有機(jī)地組合在一起，發(fā)生相互作用時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出生命現(xiàn)象。
思維過程
　　在本節(jié)課中，我們接觸到了多種信息給予方式，通過學(xué)習(xí)我們應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：學(xué)會(huì)提取并處理有效信息；學(xué)習(xí)過程中要聯(lián)系實(shí)際，用所學(xué)的知識(shí)解決問題；遇到不尋常的現(xiàn)象，千萬不要錯(cuò)過，往往不尋常的現(xiàn)象的后面蘊(yùn)藏著新的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，一定要深入分析，窮追不舍。這是科學(xué)發(fā)現(xiàn)的一種好方法。
　　【例1】幾十年前，新西蘭有一個(gè)牧場的大片牧草長勢很弱，有的甚至發(fā)黃枯萎，即使施用了大量氮、磷、鉀肥也無濟(jì)于事。后來人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內(nèi)的一小片牧草長得很茂盛。經(jīng)觀察和研究后才知道這附近有一座鉬礦，礦工上下班總是抄近路走，他們的鞋子上粘有鉬礦粉，正是礦工鞋子踩過的地方牧草長得綠油油的。經(jīng)過科學(xué)家的化驗(yàn)和分析，一公頃的牧草只需150克鉬就足夠了。下列關(guān)于這一現(xiàn)象的解釋，正確的是………………………（ ）
　　　　A．鉬是植物必需的微量元素
　　　　B．鉬是植物必需的大量元素
　　　　C．鉬是一種高效肥料，植物有了鉬就能正常生長
　　　　D．鉬在植物生長發(fā)育過程中的作用是可以替代的
　　思路：一片長勢不良的牧草，被鉬礦礦工踩過的地方才長得茂盛，這一方面說明礦工經(jīng)過后，留下了礦粉，另一方面說明鉬礦粉對(duì)牧草的生長發(fā)育起著十分重要的作用，是植物必需的。但一公頃的牧草只需150克，正好與教材中鉬是微量元素的結(jié)論相吻合。
　　答案：A
　　【例2】現(xiàn)有含水量①10%、②12%、③14%、④16%的小麥，分別貯存于條件相同的四個(gè)糧倉中。在貯存過程中，有機(jī)物損耗最少的是………………………………………（ ）
　　　　A．① 　　　 B．② 　　　 C．③ 　　　　 D．④
　　思路：水在細(xì)胞中以結(jié)合水和自由水兩種形式存在。結(jié)合水參與組成細(xì)胞結(jié)構(gòu)；自由水不僅是良好的溶劑，參與細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸，還可作為反應(yīng)物參與新陳代謝過程中的許多生化反應(yīng)。小麥種子在貯存過程中，呼吸作用仍在進(jìn)行，自由水／結(jié)合水比值高的，呼吸作用旺盛，消耗的有機(jī)物多；比值低的，呼吸作用微弱，消耗的有機(jī)物就少。

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