科学前沿组装细胞

1、 科学前沿科学前沿 组装细胞组装细胞 世界是物质的，物质是由分子（或原子）组成的。世界是物质的，物质是由分子（或原子）组成的。而细胞作为生物体结构和功能的基本单位，是由哪些而细胞作为生物体结构和功能的基本单位，是由哪些物质组成的呢？物质组成的呢？物质物质元素元素原子原子分子分子离子离子元素：具有元素：具有相同质子数相同质子数的的同一类原子同一类原子的总称。的总称。原子：组成元素的最小单元，由原子核和围绕原子核原子：组成元素的最小单元，由原子核和围绕原子核运动的电子组成。运动的电子组成。 1.1 1.1 元元 素素电子电子质子质子中中子子碳原子结构示意图碳原子结构示意图原子核原子核质子：质子：+

2、中子：不带电中子：不带电核外电子：核外电子：-原子原子质子数中子数原子的质量数质子数中子数原子的质量数原子结构示意图原子结构示意图12C13C14C质子质子666中子中子678电子电子666质量数质量数121314同位素同位素：化学性质相同而质量不同的同种元素的不：化学性质相同而质量不同的同种元素的不同原子。例如：同原子。例如：1H(氕氕)、2H(氘氘)、 3H(氚氚)。放射性同位素放射性同位素：原子核会衰变，产生颗粒和能量，：原子核会衰变，产生颗粒和能量，易于检测。例如易于检测。例如14C示踪原子。示踪原子。1.2 1.2 分分 子子分子是组成物质的单位，由原子组成，保持物质化学分子是组成物

3、质的单位，由原子组成，保持物质化学性质的最小粒子。性质的最小粒子。原子之间是通过原子之间是通过化学键化学键相互作用的，化学键是相邻的相互作用的，化学键是相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用两个或多个原子之间强烈的相互作用,常见的分为常见的分为共价共价键、离子键和金属键键、离子键和金属键。氧原子氧原子氢原子氢原子氢原子氢原子水分子（水分子（H2O）共价键：共价键：原子之间通过共用最外层的电子对所形成的原子之间通过共用最外层的电子对所形成的相互作用叫做共价键。相互作用叫做共价键。水的化学式是水的化学式是H2O，表示每个水分子由两个，表示每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。氢原子和一个氧原子构

4、成。（1）非极性共价键：氢分子（）非极性共价键：氢分子（H2）的形成）的形成特点：共用电子对不偏移，成键原子不显电性特点：共用电子对不偏移，成键原子不显电性（2）极性共价键：氯化氢分子（）极性共价键：氯化氢分子（HCl）的形成）的形成特点：共用电子对偏向吸引电子能力强的原子一边特点：共用电子对偏向吸引电子能力强的原子一边（氯原子），氯原子带部分负电荷，氢原子带部分（氯原子），氯原子带部分负电荷，氢原子带部分正电荷。正电荷。共价键的分类共价键的分类钠原子钠原子氯原子氯原子氯化钠氯化钠离子：离子是原子或原子团由于得失电子而形成的离子：离子是原子或原子团由于得失电子而形成的带电微粒。带电微粒。离子键

5、是通过得失电子而形成，而共价键是通过共用一对离子键是通过得失电子而形成，而共价键是通过共用一对电子形成。电子形成。离子键：离子键：使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。使阴、阳离子结合成化合物的静电作用。1.3 1.3 离离 子子电子转移电子转移Na+Cl氯化钠的形成氯化钠的形成不稳定不稳定稳定稳定更稳定更稳定1.4 1.4 氢氢 键键氢原子呈部分正电性氢原子呈部分正电性带有部分正电性的氢原子与带有部分负电性的带有部分正电性的氢原子与带有部分负电性的氧原子或氮原子氧原子或氮原子通过彼此间的相互吸引而形成氢键。通过彼此间的相互吸引而形成氢键。每个水分子由氢原子和氧原子通过共价键形成，水分子之间通每

6、个水分子由氢原子和氧原子通过共价键形成，水分子之间通过氢键相连。过氢键相连。 氢键氢键氧原子呈部分负电性氧原子呈部分负电性原子原子分子分子离子离子宏观物质宏观物质得失电子得失电子范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键离子键离子键小小 结结分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作用力称为分子间作用力，又叫范德华力。氢键是一用力称为分子间作用力，又叫范德华力。氢键是一种特殊的分子间作用力，不是化学键。种特殊的分子间作用力，不是化学键。金属键金属键1.5 1.5 生物界与非生物界的统一性和差异性生物界与非生物界的统一性和差异性元素元素植物的平均组成植物的

7、平均组成（新鲜物重量比例）（新鲜物重量比例）/%/%土壤的平均土壤的平均组成组成/%/%C CH HCaCaK KN NSiSiMgMgP PS SNaNaClClFeFe707018180.50.50.30.30.30.30.20.20.040.040.070.070.050.050.020.020.020.020.010.0150502 21.41.41.51.50.10.134340.60.60.10.10.050.050.70.70.010.014 4表表1. 植物体和土壤部分元素含量比较植物体和土壤部分元素含量比较思考：组成植物（生物）思考：组成植物（生物）和土壤（非生物）的元和土壤

8、（非生物）的元素种类相同吗？元素含素种类相同吗？元素含量又有何区别？量又有何区别？表表2. 组成地壳和组成细胞的部分元素的含量（组成地壳和组成细胞的部分元素的含量（%）比较组成地壳（无机自然界）和组成细胞（生物体）比较组成地壳（无机自然界）和组成细胞（生物体）的部分元素的含量，你能发现有什么特点吗？的部分元素的含量，你能发现有什么特点吗？元素元素地壳地壳细胞细胞O48.6065.0Si26.30极少极少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0（1 1）统一性：元素的种类大体相同。）统一性：元素的种类大体相同。组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到，没有组成细胞的化学元素在无机自

9、然界中都能找到，没有一种元素是细胞所特有的。一种元素是细胞所特有的。（2 2）差异性：元素的含量相差很大。）差异性：元素的含量相差很大。细胞与无机环境中各种化学元素的相对含量差别很大。细胞与无机环境中各种化学元素的相对含量差别很大。生物界和非生物界既具有统一性又具有差异性，生物界和非生物界既具有统一性又具有差异性，生命起源于非生命物质。生命起源于非生命物质。组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素 组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素（占细胞（占细胞鲜重鲜重的百分比）的百分比）组成人体细胞的主要元素组成人体细胞的主要元素（占细胞（占细胞干重干重的百分比）的百分比）在人体细胞中，鲜重

10、时含量最多的元素是在人体细胞中，鲜重时含量最多的元素是 O；干重时含量最；干重时含量最多的元素是多的元素是C。表表3.玉米和人体细胞部分元素含量（质量分数玉米和人体细胞部分元素含量（质量分数%）的比较）的比较分析表格，你能从中得出哪些结论？分析表格，你能从中得出哪些结论？元素元素OCHNKCaPMgS玉米玉米44.4343.756.241.460.920.230.200.180.17人人14.6255.997.469.331.094.673.110.160.78结论：组成不同生物体的化学元素在种类上基本相结论：组成不同生物体的化学元素在种类上基本相同，但在含量上存在着差异。同，但在含量上存在着

11、差异。（1 1）大量元素：）大量元素：指含量占生物体总重量指含量占生物体总重量万分之一以上万分之一以上的元素。的元素。如：如：C C、H H、O O、N N、P P、S S、K K、CaCa、MgMg等。等。（2 2）微量元素：）微量元素：指指含量占生物体总质量含量占生物体总质量万分之一以下万分之一以下的元素，的元素，是生物生活所必需的，但需要量却很少的一些元素。如：是生物生活所必需的，但需要量却很少的一些元素。如：FeFe、MnMn、ZnZn、CuCu、B B、MoMo等。等。组成细胞的化学元素组成细胞的化学元素细胞中常见的化学元素有细胞中常见的化学元素有20多种，按照在生物体的含多种，按照在生物体的含量可分为：量可分为：微量元素是生物体不可缺少的必需元素，其在生物体中含量很微量元素是生物体不可缺少的必需元素，其在生物体中含量很少，但其作用是其它元素不可替代的。例如：少，但其作用是其它元素不可替代的。例如：B可促进植物花可促进植物花粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺粉的萌发和花粉管的伸长，植物缺B会造成会造成“花儿不实花儿不实”。铁猛碰新木桶铁猛碰新木桶C是构成细胞的最基本元素，是干重时含量最高的元素是构成细胞的最基本元素，是干重时