第1節(jié) 細胞的化學組成
［背景知識互動］知識鏈接
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鹽中含有哪些元素？化學課上學過水和食鹽的成分，注意物理、化學與生物學的知識的綜合。
3.光合作用合成的有機物是什么？它屬于什么類型的物質？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鹽中含有N、P、S、K等。
3.光合作用合成的有機物是淀粉，淀粉屬于糖類物質。淀粉遇到碘液會變藍。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。
［典型例題探究］規(guī)律發(fā)現(xiàn)
【例1】（2004年江蘇高考題）下列有關組成生物體化學元素的論述，正確的是（ �。�
A.組成生物體和組成無機自然界的化學元素中，碳元素的含量最多
B.人、動物與植物所含的化學元素的種類差異很大
C.組成生物體的化學元素在無機自然界都可以找到
D.不同生物體內各種化學元素的含量比例基本相似
解析：在組成原生質的主要元素中，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是錯誤的。組成生物體的化學元素的種類大體相同，含量相差很大，故A、D是錯誤的。組成生物體的化學元素，在無機自然界都能找到，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，溶液的顏色變化過程為（ �。�
A.淺藍色→棕色→磚紅色
B.無色→淺藍色→棕色
C.磚紅色→淺藍色→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：淺藍色→棕色→磚紅色。
答案：A此題考查對可溶性還原糖鑒定原理的理解以及對實驗過程中顏色變化觀察的仔細程度。
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元素周期表中的分布。請根據(jù)表中信息及所學知識嘗試回答以下問題。
（注：表中斜體且不加粗的元素符號代表微量元素）
1．從元素周期表中可見，構成生物體的化學元素在自然界中都可找到，沒有生物體特有的化學元素。這些事實說明了什么？能否從生物體與無機環(huán)境間的關系角度簡要說明原因？這一事實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，而細胞干重含量最多的是C。這一事實說明什么？
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．組成生物體的化學元素，在生物體內和在無機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？生物體生命活動的物質基礎該怎樣敘述才較準確？
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：構成細胞的化學元素大約有20多種，盡管在不同的生物體內含量有差異，但元素種類基本相同。這些元素都是無機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。構成生物體的化學元素有幾十種，而無機自然界的化學元素在百種以上。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。由于生物體與無機環(huán)境之間存在著不斷的物質和能量的交換，它們之間形成了水循環(huán)、氧循環(huán)、碳循環(huán)等。生物體內的化學元素均直接或間接地來自無機環(huán)境。這說明生物界與非生物界具有統(tǒng)一性，同時也可以作為生命起源于非生命物質的一個重要證據(jù)。盡管如此，組成生物體的化學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。
細胞中的化學元素除少數(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。正是這些構成生物體的化學元素和化合物構成了生物生命活動的物質基礎。這些化合物分開后或簡單地堆積在一起，是沒有生命的，它們只有有機地組合在一起，發(fā)生相互作用時才會表現(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，通過學習我們應注意以下幾點：學會提取并處理有效信息；學習過程中要聯(lián)系實際，用所學的知識解決問題；遇到不尋常的現(xiàn)象，千萬不要錯過，往往不尋常的現(xiàn)象的后面蘊藏著新的科學發(fā)現(xiàn)，一定要深入分析，窮追不舍。這是科學發(fā)現(xiàn)的一種好方法。
【例1】幾十年前，新西蘭有一個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、鉀肥也無濟于事。后來人們偶然發(fā)現(xiàn)牧場內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)過科學家的化驗和分析，一公頃的牧草只需150克鉬就足夠了。下列關于這一現(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糧倉中。在貯存過程中，有機物損耗最少的是………………………………………（ ）
A．① B．② C．③ D．④
思路：水在細胞中以結合水和自由水兩種形式存在。結合水參與組成細胞結構；自由水不僅是良好的溶劑，參與細胞內物質運輸，還可作為反應物參與新陳代謝過程中的許多生化反應。小麥種子在貯存過程中，呼吸作用仍在進行，自由水／結合水比值高的，呼吸作用旺盛，消耗的有機物多；比值低的，呼吸作用微弱，消耗的有機物就少。
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