今早,一位老师问了一个问题:以前教材(即现行教材)中给出了人细胞干重中各种元素的含量,据此很多老师认为细胞干重中含量最多的元素是C,并且很多教辅还有这样的总结让学生去记。在2019年人教社的新版教材中,给出了下面一个表,在这个表中我们可以看到对于人来说,细胞干重中含量最多的元素是C;而对于玉米来说,细胞干重中含量最多的元素是O。这位老师深受以前教材和流行教辅的影响,对新教材这个表表示很不解。
其实,现行教材只给了人一个例子,结果导致很多教辅就瞎总结了,其实这种用个例来表示所有生物的总结是极其不靠谱的,也不符合科学逻辑。接下来我就分析一下不同生物中不同元素含量的差异。
对于不同的生物而言,其所含有的有机物存在较大差异。对玉米细胞来说,其含有大量的糖类(不少老师可能觉得应该是蛋白质含量最多,看完此文后读者可以自己思考一下),对于糖类而言,其可以写成Cm(H2O)n,并且m≈n,也就是说所含C原子的数量和O原子的数量大致是相等的,而C的相对分子质量是12,O的相对分子质量是16,结果必然是玉米细胞中O的含量(质量分数)比C的含量(质量分数)高。
对于人的细胞来说,其中含有大量的蛋白质,蛋白质是由氨基酸连接而成的。当氨基酸连接形成多肽后,酰胺键(—CO—NH—,新教材的肽键是指氨基酸之间的连接,和现行教材不同,这里使用酰胺键代替现行教材的肽键 )中C和O的比值是1∶1,如果只考虑酰胺键,其仍然是O含量更多。不能忽视的是,氨基酸还有R基,在构成蛋白质的氨基酸的R基中,大部分都不含有O,但是却都含有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。据此,我们就会知晓,蛋白质含量为主的细胞,其干重中C为主就不足为奇了。
如果是脂质为主的一些贮藏细胞,其主要的有机物是脂质,脂质中O含量更少,那么这类细胞中C含量高也就好理解了。
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。教材所列的细胞中的成分及其含量的数据都是大致而言的。我们要认识到生物世界的多样性和复杂性,而不能根据对某一生物某一类型细胞的研究,就推而广之扩展到所有的细胞中。生物的多样性和复杂性恰恰才是生物最核心的