第∠章组成细胞的分子 同自然界的许多物体一样,细胞也是由分子组成的。细胞为什么能表现出生 命的特征?是组成它的分子有什么特殊之处吗?这些分子在非生命物体中能不能 找到?组成这些分子的元素,在非生命物体中能不能找到?这些分子又是怎样构 成细胞的呢? 要认识细胞这个基本的生命系统,首先要分析这个系统的物质成分—组成 细胞的分子。 !:.12影 阐明生命现象的规律,必须建立在 阐明生物大分子结构的基础上。 中国科学院院士邹承鲁
第1节细胞中的元素和化合物 问题探讨 元素地壳 细胞 比较组成地壳和组成细胞的部分元素的含量, 650 8.60 你能提出什么问题?就自己提出的问题与其他同 si2630极少” 学交流。 80 08 Si在某些植物细胞中含量较多,如硅藻、禾 3 003 本科植物。 100 076 组成地壳和组成细胞的 部分元素含量(%)表 本节聚焦 生物体总是和外界环境进行着物质交换,归根结底是 有选择地从无机自然界获取各种物质来组成自身。因此,组 组成细胞的主要元素是 什么? 成细胞的化学元素,在无机自然界中都能够找到,没有 ·组成细胞的重要化合物 种化学元素为细胞所特有。但是,细胞与非生物相比,各 有哪些? 种元素的相对含量又大不相同。 怎样检测生物组织中的 组成细胞的元素 糖类,脂肪和蛋白质? 对组成细胞的成分进行化学分析是件复杂的事情,要应 用化学、物理、生物学的各种方法。而且各种生物的细胞不 同,同一生物的细胞又有多种类型,其成分也不尽相同。以 下引用的各种成分及含量都是大致而言,以了解其概况。 细胞中常见的化学元素有20多种,其中有些含量较多, 如C、H、O、N、P、S、K、Ca、Mg等,称为大量元素 ( macroelement);有些含量很少,如Fe、Mn、Zn、Cu、B Mo等,被称为微量元素( microelement)。图2-1和图2-2 分别是人体细胞鲜重和干重的主要元素含量。无论是鲜重 还是干重,组成细胞的元素中C、O、H、N这四种元素的 含量最多,在干重中C的含量达到48.4%。这表明C是构成 细胞的基本元素。这对生命有什么意义呢?学完本章,你 就会得到答案。 16第2章组成细胞的分子
S1.69 P1.6% 065% Ca3.5% Na,K,Fe等1.7% H6.6% 18% C 48.4% H10% 其他元素少于3% 23.7% P14%s0.3% 图2-1组成人体细胞的主要元素(占细胞 图2-2组成人体细胞的主要元素(占细胞 鲜重的百分比) 干重的百分比) 组成细胞的化合物 组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。请阅 读下列表解,了解组成细胞的主要化合物及其相对含量。 水 化合物 质量分数∠% 无机化合物 无机盐 水 占8590 组成细胞的 化合物 糖类 无机盐 一占11.5 脂质 蛋白质 占7-10 有机化合物 蛋白质 脂质 占1 核酸 糖类和核酸 占1-1.5 思考与讨论 1.有机化合物和无机化合物有什么区别? 3.并不是所有细胞中化合物的含量都 举例说明。 样。根据你的生活经验,说说哪些植物器官的细 2.细胞内最多的有机化合物和无机化合物胞中富含糖类、脂质或蛋白质?怎样从植物器 分别是哪一种,你能推测它们对生命的意义吗?·官中提取这些化合物? 这些思考和讨论题,你不一定能回答得很好,但你已 经开始探讨这些化合物对生命的意义了。在下面的实验中 你将检测到生物组织中含有的糖类、脂肪和蛋白质等有机 化合物。 第1节细胞中的元素和化合物17
实验) 检测生物组织中的糖类、脂肪和蛋白质 某些化学试剂能够使生物组织中的有关有的NaOH溶液,B液:质量浓度为0.01gmL的 机化合物产生特定的颜色反应。糖类中的还原CuSO4溶液),体积分数为50%的酒精溶液,碘 糖(如葡萄糖、果糖),与斐林试剂发生作用,·液,蒸馏水。 生成砖红色沉淀。脂肪可以被苏丹Ⅲ染液染成 4方法步骤 橘黄色(或被苏丹Ⅳ染液染成红色)。淀粉遇碘 1.实验材料、仪器和试剂的选择每小组 变蓝色。蛋白质与双缩脲试剂发生作用,产生:从老师提供的实验材料中选择一两种,预测其 紫色反应。因此,可以根据与某些化学试剂所 中含有哪些有机化合物,再选择所需要的仪器 产生的颜色反应,检测生物组织中糖类、脂肪 和试剂。 或蛋白质的存在。 2.设计记录表格,记录预测结果,然后按 4目的要求 照实验步骤进行检测,用“+”或“”记录实 尝试用化学试剂检测生物组织中糖类、脂:测结果。 肪和蛋白质。 3.检测的方法步骤 材料用具 (1)还原糖的检测和观察 1.实验材料:苹果或梨匀浆,马铃薯匀 ①向试管内注入2mL待测组织样液。 浆,花生种子,花生种子匀浆,豆浆,鲜肝提 ②向试管内注入ImL斐林试剂(甲乙液 取液。 等量混合均匀后再注入)。 2.仪器:双面刀片,试管(最好用刻度试 ③将试管放入盛有50-65℃温水的大烧 管),试管架,试管夹,大小烧杯,小量筒,滴 杯中加热约2min 管,酒精灯,三脚架,石棉网,火柴,载玻片, ④观察试管中出现的颜色变化。 盖玻片,毛笔,吸水纸,显微镜。 (2)脂肪的检测和观察 ①方法一:向待测组织样液中滴加3滴苏 3.试剂:斐林试剂(甲液:质量浓度为:丹Ⅲ染液,观察样液被染色的情况 0.1g/mL的NaOH溶液,乙液:质量浓度为 0.05g/mL的CuSO4溶液),苏丹Ⅲ或苏丹Ⅳ染 ②方法二:制作子叶临时切片,用显微镜 液,双缩豚试剂(A液:质量浓度为0.1g/mL 观察子叶细胞的着色情况(以花生为例)。 取材取一粒浸泡过的花生种子,去掉种皮 待测 成分 还原糖 脂肪 蛋白质 淀粉 样品 处填写预测结果;#处填写实測结果 18第2章组成细胞的分子
切片用刀片在花生子叶的横断面上平行 ②向试管内注人双缩脲试剂A液1mL 切下若干薄片,放入盛有清水的培养皿中待用。摇匀。 制片从培养皿中选取最薄的切片,用毛 ③向试管内注入双缩脲试剂B液4滴,摇匀。 笔蘸取放在载玻片中央;在花生子叶薄片上滴 0可见组织样液变成紫色 2~3滴苏丹Ⅲ染液,染色3min(如果用苏丹Ⅳ (4)淀粉的检测和观察 染液,染色1min);用吸水纸吸去染液,再滴加 ①用试管取2mL待测组织样液。 1-2滴体积分数为50%的酒精溶液,洗去浮色 ②向试管内滴加2滴碘液,观察颜色变化。 用吸水纸吸去花生子叶周围的酒精,滴一滴蒸 ●讨论 馏水,盖上盖玻片,制成临时装片 你的预潮与实测结果是否一致? 观察在低倍显微镜下找到花生子叶的最 薄处,移到视野中央,将影像调节清楚;换高倍 2.小釦间交流实验结果。你有什么发 现? 镜观察,视野中被染成橘黄色的脂肪颗粒清晰 3.全班共检测了多少种生物材料?这些 可见。 (3)蛋白质的检测和观察 生物材料中有机化合物的种类、含量一样吗? ①向试管内注入待测组织样液2mL 这对我们选择食物有什么启发? 2n练习 基础题 3.科学家在研究生物体的化学成分时,发现 1.判断下列表述是否正确。 组成生物体的元素在非生物界中也都存在,这一事 (1)组成细胞的元素有C、H、O、N等20多 实主要说明: 种,其中C是最基本的元素。 A.生物与非生物没有区别; (2)构成细胞膜、细胞质和细胞核的主要化合 B.生物界与非生物界具有统一性 物是有机物,水和无机盐在活细胞中并不重要 C.生物来源于非生物 D.生物界与非生物界具有差异性 2.将下列试剂与相应的待测样品、相应的实 答[ 验结果用线连接起来。 二、拓展题 苏丹Ⅲ染液豆浆 砖红色沉淀 1.组成细胞的元素追根溯源来自无机环境,为 斐林试剂 马铃薯汁橘黄色 什么细胞内各种元素的比例与无机环境的大不相同? 双缩脲试剂葡萄汁 蓝色 2.将细胞内含有的各种物质配齐,并按照它 碘液 花生子叶紫色 们在细胞中的比例放在一个试管中,能构成一个生 命系统吗?为什么? 第1节细胞中的元素和化合物19