今早,一位老師問了一個問題:以前教材(即現行教材)中給出了人細胞幹重中各種元素的含量,據此很多老師認為細胞幹重中含量最多的元素是C,并且很多教輔還有這樣的總結讓學生去記。在2019年人教社的新版教材中,給出了下面一個表,在這個表中我們可以看到對于人來說,細胞幹重中含量最多的元素是C;而對于玉米來說,細胞幹重中含量最多的元素是O。這位老師深受以前教材和流行教輔的影響,對新教材這個表表示很不解。
其實,現行教材隻給了人一個例子,結果導緻很多教輔就瞎總結了,其實這種用個例來表示所有生物的總結是極其不靠譜的,也不符合科學邏輯。接下來我就分析一下不同生物中不同元素含量的差異。
對于不同的生物而言,其所含有的有機物存在較大差異。對玉米細胞來說,其含有大量的糖類(不少老師可能覺得應該是蛋白質含量最多,看完此文後讀者可以自己思考一下),對于糖類而言,其可以寫成Cm(H2O)n,并且m≈n,也就是說所含C原子的數量和O原子的數量大緻是相等的,而C的相對分子質量是12,O的相對分子質量是16,結果必然是玉米細胞中O的含量(質量分數)比C的含量(質量分數)高。
對于人的細胞來說,其中含有大量的蛋白質,蛋白質是由氨基酸連接而成的。當氨基酸連接形成多肽後,酰胺鍵(—CO—NH—,新教材的肽鍵是指氨基酸之間的連接,和現行教材不同,這裡使用酰胺鍵代替現行教材的肽鍵 )中C和O的比值是1∶1,如果隻考慮酰胺鍵,其仍然是O含量更多。不能忽視的是,氨基酸還有R基,在構成蛋白質的氨基酸的R基中,大部分都不含有O,但是卻都含有C。哪怕是R基中含有O的谷氨酸、谷氨酰胺和天冬氨酸、天冬酰胺,其R基中所含有的O也少于其R基中所含有的C。據此,我們就會知曉,蛋白質含量為主的細胞,其幹重中C為主就不足為奇了。
如果是脂質為主的一些貯藏細胞,其主要的有機物是脂質,脂質中O含量更少,那麼這類細胞中C含量高也就好理解了。
各種生物的細胞不同,同一生物的細胞又有多種類型,其成分也不盡相同。教材所列的細胞中的成分及其含量的數據都是大緻而言的。我們要認識到生物世界的多樣性和複雜性,而不能根據對某一生物某一類型細胞的研究,就推而廣之擴展到所有的細胞中。生物的多樣性和複雜性恰恰才是生物最核心的
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