师：各位同学，大家好。今天我们一起学习高一生物学第二章第一节：细胞中的元素和化合物。在五彩斑斓的海底世界里，有很多珊瑚，它们是由一代代珊瑚虫分泌出的石灰质堆积而成。珊瑚虫与珊瑚，一个是生命，一个是非生命，那生命的本质究竟是什么呢？第一章我们学习了细胞是基本的生命系统，接下来让我们走进细胞。要阐明生命现象和规律，必须建立在阐明生物大分子结构的基础之上。地球诞生之初并无生命，随着时间推移和环境演化，生命才逐渐形成。那么生命和它所处的非生物环境之间，有什么差异与联系呢？同学们，我们来看这组数据——组成地壳和组成细胞的部分元素含量。地壳代表非生命系统，细胞代表基本的生命系统。分析这组数据，我们能得到什么信息呢？针对这组数据，可以从两个角度分析。第一，两个系统组成元素的种类。表中列出的占细胞96%的元素在地壳中都能找到，其余4%的元素也都能在无机环境中找到，没有一种元素是生命系统所特有的。这一事实说明，生命和非生命在元素组成上具有统一性。细胞是一个开放系统，总是和外界进行物质交换，组成生命的所有元素都来自自然环境，所以细胞是物质的。从第二个角度，同种元素在两个系统中的含量比例。同种元素在细胞中的含量远高于在地壳中的含量，这是由碳元素本身的化学性质决定的。一方面，它容易与氧和氢结合；另一方面，依靠自身共价键可以形成很长的肽链，进而形成生物大分子。所以碳被称为生命的核心元素。对比地壳中含量很高的硅元素，在细胞中含量极少，这是因为硅的共价键不如碳稳定，无法形成很长的链，也就无法形成生物大分子。由此可见，生命系统和非生命系统的差异性体现在元素的含量上，是生命系统从非生命系统中选择了一些元素来构建生命系统，也就是说，生命和非生命存在的差异仅仅体现在含量上。此外，生命系统内部不同元素的含量也有所差别，同一元素在不同生物体内的含量也不一样。
刚才我们注意到，硅在细胞中含量很少，但在硅藻等某些植物中含量还是很高的，这是为什么呢？这与生物体生活的环境有关，也和自然选择下来的元素种类有关。那么作为生物的两大类，动物和植物之所以能表现出不同的生命活动，是不是也和它们的元素差异有关呢？下面我们一起来看玉米细胞和人细胞。
以玉米细胞和人细胞部分元素含量为例展开分析。请同学们按下暂停键，用刚才分析表格的方法来分析这组数据，看看能得出哪些结论。相信同学们能从以下两点和我达成共识：不同的细胞在元素组成上具有统一性；不同的细胞在元素含量上具有差异性。这些认识给我们带来了哪些启示呢？首先，玉米细胞和人体细胞的化学种类一致，说明动物、植物起源具有一致性，这为动物、植物具有共同祖先提供了有力证据。正是因为生物界有共同起源，才使得生物在分子、细胞等水平上存在高度一致性。
接下来具体分析各个元素的含量差异。在不同细胞中，含量较多的元素都是碳、氢、氧、氮这四种，它们是构成生命物质的基本元素。糖类、脂肪、蛋白质等物质是动物体、植物体、细胞的重要成分，这些物质都由碳、氢、氧组成，蛋白质中还含有大量的氮，表明不同生物具有共同的物质基础。
但是在这四种元素中，碳、氢的含量差异不大，氧和氮的含量却存在很大差异，这种现象该如何解释呢？因为玉米细胞中含有较多糖类，所以氧的含量更高；而人类细胞中蛋白质含量更多，所以氮含量更高。再比如钙的含量也有所区别，这是为什么呢？因为人体中含钙量高是因为有骨骼。这些差异与不同生物体的物质组成有关，也与生物所生存的环境、自然选择的作用密切相关。
细胞组成的元素有20多种，表中呈现的元素我们称之为大量元素，其中碳、氢、氧、氮称为基本元素。含量低于万分之一的，比如铁、锰、锌、铜、硼、钼，我们称之为微量元素。不管是大量元素还是微量元素，每种元素都有其特殊功能，一旦缺乏某一种元素，就会出现疾病。比如说铜元素，铜是造血功能必需的元素，缺铜会使人的造血功能受到严重损害，进而引起免疫系统功能异常。再比如锌，它是组成大脑海马体的重要元素，缺锌时容易影响人的生长发育，大脑发育和性成熟也会受到影响。
下面请同学们阅读教材第22页，了解镁和钙的作用。同时请同学们借助网络阅读完成以下表格，完成任务后，请思考以下两个问题。第一个问题，微量元素如此重要，是不是摄入得越多越好呢？答案显然是否定的，摄入铜过多会引起中毒症状，比如蓝绿唾液、蓝绿粪便，甚至行动障碍。再比如硒，人类每天摄入最多量是400微克，超过了就会引发中毒症状，严重时甚至会威胁生命。所以说微量元素适当摄入即可。是否选择使用含有微量元素的产品，应该因人而异，因地制宜。有一个有趣的现象，细胞中大量元素，其原子序数一般都在20以内，这对构建生命物质有什么意义呢？同学们思考一下，正如我们对碳的分析，这些元素能够保证细胞物质结构的稳定，有利于形成复杂的生命体。好的，接下来同学们请再次按下暂停键，拿出纸笔，就自然环境中的元素组成、细胞的元素、大量元素、微量元素、基本元素构建一个各类元素包含的关系图。