科學(xué)前沿組裝細(xì)胞

1、 科學(xué)前沿科學(xué)前沿 組裝細(xì)胞組裝細(xì)胞 世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是由分子（或原子）組成的。世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是由分子（或原子）組成的。而細(xì)胞作為生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，是由哪些而細(xì)胞作為生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位，是由哪些物質(zhì)組成的呢？物質(zhì)組成的呢？物質(zhì)物質(zhì)元素元素原子原子分子分子離子離子元素：具有元素：具有相同質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)子數(shù)的的同一類(lèi)原子同一類(lèi)原子的總稱(chēng)。的總稱(chēng)。原子：組成元素的最小單元，由原子核和圍繞原子核原子：組成元素的最小單元，由原子核和圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子組成。運(yùn)動(dòng)的電子組成。 1.1 1.1 元元 素素電子電子質(zhì)子質(zhì)子中中子子碳原子結(jié)構(gòu)示意圖碳原子結(jié)構(gòu)示意圖原子核原子核質(zhì)子：質(zhì)子：+

2、中子：不帶電中子：不帶電核外電子：核外電子：-原子原子質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原子的質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原子的質(zhì)量數(shù)原子結(jié)構(gòu)示意圖原子結(jié)構(gòu)示意圖12C13C14C質(zhì)子質(zhì)子666中子中子678電子電子666質(zhì)量數(shù)質(zhì)量數(shù)121314同位素同位素：化學(xué)性質(zhì)相同而質(zhì)量不同的同種元素的不：化學(xué)性質(zhì)相同而質(zhì)量不同的同種元素的不同原子。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：原子核會(huì)衰變，產(chǎn)生顆粒和能量，：原子核會(huì)衰變，產(chǎn)生顆粒和能量，易于檢測(cè)。例如易于檢測(cè)。例如14C示蹤原子。示蹤原子。1.2 1.2 分分 子子分子是組成物質(zhì)的單位，由原子組成，保持物質(zhì)化學(xué)分子是組成物

3、質(zhì)的單位，由原子組成，保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。性質(zhì)的最小粒子。原子之間是通過(guò)原子之間是通過(guò)化學(xué)鍵化學(xué)鍵相互作用的，化學(xué)鍵是相鄰的相互作用的，化學(xué)鍵是相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用,常見(jiàn)的分為常見(jiàn)的分為共價(jià)共價(jià)鍵、離子鍵和金屬鍵鍵、離子鍵和金屬鍵。氧原子氧原子氫原子氫原子氫原子氫原子水分子（水分子（H2O）共價(jià)鍵：共價(jià)鍵：原子之間通過(guò)共用最外層的電子對(duì)所形成的原子之間通過(guò)共用最外層的電子對(duì)所形成的相互作用叫做共價(jià)鍵。相互作用叫做共價(jià)鍵。水的化學(xué)式是水的化學(xué)式是H2O，表示每個(gè)水分子由兩個(gè)，表示每個(gè)水分子由兩個(gè)氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)成。氫原子和一個(gè)氧原子構(gòu)

4、成。（1）非極性共價(jià)鍵：氫分子（）非極性共價(jià)鍵：氫分子（H2）的形成）的形成特點(diǎn)：共用電子對(duì)不偏移，成鍵原子不顯電性特點(diǎn)：共用電子對(duì)不偏移，成鍵原子不顯電性（2）極性共價(jià)鍵：氯化氫分子（）極性共價(jià)鍵：氯化氫分子（HCl）的形成）的形成特點(diǎn)：共用電子對(duì)偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子一邊特點(diǎn)：共用電子對(duì)偏向吸引電子能力強(qiáng)的原子一邊（氯原子），氯原子帶部分負(fù)電荷，氫原子帶部分（氯原子），氯原子帶部分負(fù)電荷，氫原子帶部分正電荷。正電荷。共價(jià)鍵的分類(lèi)共價(jià)鍵的分類(lèi)鈉原子鈉原子氯原子氯原子氯化鈉氯化鈉離子：離子是原子或原子團(tuán)由于得失電子而形成的離子：離子是原子或原子團(tuán)由于得失電子而形成的帶電微粒。帶電微粒。離子鍵

5、是通過(guò)得失電子而形成，而共價(jià)鍵是通過(guò)共用一對(duì)離子鍵是通過(guò)得失電子而形成，而共價(jià)鍵是通過(guò)共用一對(duì)電子形成。電子形成。離子鍵：離子鍵：使陰、陽(yáng)離子結(jié)合成化合物的靜電作用。使陰、陽(yáng)離子結(jié)合成化合物的靜電作用。1.3 1.3 離離 子子電子轉(zhuǎn)移電子轉(zhuǎn)移Na+Cl氯化鈉的形成氯化鈉的形成不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定更穩(wěn)定更穩(wěn)定1.4 1.4 氫氫 鍵鍵氫原子呈部分正電性氫原子呈部分正電性帶有部分正電性的氫原子與帶有部分負(fù)電性的帶有部分正電性的氫原子與帶有部分負(fù)電性的氧原子或氮原子氧原子或氮原子通過(guò)彼此間的相互吸引而形成氫鍵。通過(guò)彼此間的相互吸引而形成氫鍵。每個(gè)水分子由氫原子和氧原子通過(guò)共價(jià)鍵形成，水分子之間通每

6、個(gè)水分子由氫原子和氧原子通過(guò)共價(jià)鍵形成，水分子之間通過(guò)氫鍵相連。過(guò)氫鍵相連。 氫鍵氫鍵氧原子呈部分負(fù)電性氧原子呈部分負(fù)電性原子原子分子分子離子離子宏觀物質(zhì)宏觀物質(zhì)得失電子得失電子范德華力范德華力氫鍵氫鍵共價(jià)鍵共價(jià)鍵離子鍵離子鍵小小 結(jié)結(jié)分子間存在著將分子聚集在一起的作用力，這種作分子間存在著將分子聚集在一起的作用力，這種作用力稱(chēng)為分子間作用力，又叫范德華力。氫鍵是一用力稱(chēng)為分子間作用力，又叫范德華力。氫鍵是一種特殊的分子間作用力，不是化學(xué)鍵。種特殊的分子間作用力，不是化學(xué)鍵。金屬鍵金屬鍵1.5 1.5 生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性生物界與非生物界的統(tǒng)一性和差異性元素元素植物的平均組成植物的

7、平均組成（新鮮物重量比例）（新鮮物重量比例）/%/%土壤的平均土壤的平均組成組成/%/%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. 植物體和土壤部分元素含量比較植物體和土壤部分元素含量比較思考：組成植物（生物）思考：組成植物（生物）和土壤（非生物）的元和土壤

8、（非生物）的元素種類(lèi)相同嗎？元素含素種類(lèi)相同嗎？元素含量又有何區(qū)別？量又有何區(qū)別？表表2. 組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量（組成地殼和組成細(xì)胞的部分元素的含量（%）比較組成地殼（無(wú)機(jī)自然界）和組成細(xì)胞（生物體）比較組成地殼（無(wú)機(jī)自然界）和組成細(xì)胞（生物體）的部分元素的含量，你能發(fā)現(xiàn)有什么特點(diǎn)嗎？的部分元素的含量，你能發(fā)現(xiàn)有什么特點(diǎn)嗎？元素元素地殼地殼細(xì)胞細(xì)胞O48.6065.0Si26.30極少極少C0.08718.0N0.033.0H0.7610.0（1 1）統(tǒng)一性：元素的種類(lèi)大體相同。）統(tǒng)一性：元素的種類(lèi)大體相同。組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無(wú)機(jī)自然界中都能找到，沒(méi)有組成細(xì)胞的化學(xué)元素在無(wú)機(jī)自

9、然界中都能找到，沒(méi)有一種元素是細(xì)胞所特有的。一種元素是細(xì)胞所特有的。（2 2）差異性：元素的含量相差很大。）差異性：元素的含量相差很大。細(xì)胞與無(wú)機(jī)環(huán)境中各種化學(xué)元素的相對(duì)含量差別很大。細(xì)胞與無(wú)機(jī)環(huán)境中各種化學(xué)元素的相對(duì)含量差別很大。生物界和非生物界既具有統(tǒng)一性又具有差異性，生物界和非生物界既具有統(tǒng)一性又具有差異性，生命起源于非生命物質(zhì)。生命起源于非生命物質(zhì)。組成人體細(xì)胞的主要元素組成人體細(xì)胞的主要元素 組成人體細(xì)胞的主要元素組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞（占細(xì)胞鮮重鮮重的百分比）的百分比）組成人體細(xì)胞的主要元素組成人體細(xì)胞的主要元素（占細(xì)胞（占細(xì)胞干重干重的百分比）的百分比）在人體細(xì)胞中，鮮重

10、時(shí)含量最多的元素是在人體細(xì)胞中，鮮重時(shí)含量最多的元素是 O；干重時(shí)含量最；干重時(shí)含量最多的元素是多的元素是C。表表3.玉米和人體細(xì)胞部分元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)玉米和人體細(xì)胞部分元素含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)%）的比較）的比較分析表格，你能從中得出哪些結(jié)論？分析表格，你能從中得出哪些結(jié)論？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結(jié)論：組成不同生物體的化學(xué)元素在種類(lèi)上基本相結(jié)論：組成不同生物體的化學(xué)元素在種類(lèi)上基本相同，但在含量上存在著差異。同，但在含量上存在著

11、差異。（1 1）大量元素：）大量元素：指含量占生物體總重量指含量占生物體總重量萬(wàn)分之一以上萬(wàn)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：指指含量占生物體總質(zhì)量含量占生物體總質(zhì)量萬(wàn)分之一以下萬(wàn)分之一以下的元素，的元素，是生物生活所必需的，但需要量卻很少的一些元素。如：是生物生活所必需的，但需要量卻很少的一些元素。如：FeFe、MnMn、ZnZn、CuCu、B B、MoMo等。等。組成細(xì)胞的化學(xué)元素組成細(xì)胞的化學(xué)元素細(xì)胞中常見(jiàn)的化學(xué)元素有細(xì)胞中常見(jiàn)的化學(xué)元素有20多種，按照在生物體的含多種，按照在生物體的含量可分為：量可分為：微量元素是生物體不可缺少的必需元素，其在生物體中含量很微量元素是生物體不可缺少的必需元素，其在生物體中含量很少，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可促進(jìn)植物花可促進(jìn)植物花粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)，植物缺粉的萌發(fā)和花粉管的伸長(zhǎng)，植物缺B會(huì)造成會(huì)造成“花兒不實(shí)花兒不實(shí)”。鐵猛碰新木桶鐵猛碰新木桶C是構(gòu)成細(xì)胞的最基本元素，是干重時(shí)含量最高的元素是構(gòu)成細(xì)胞的最基本元素，是干重時(shí)