第二章生命的物質(zhì)基礎(chǔ)

1、第二章第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室原生質(zhì)的基本概念原生質(zhì)的基本概念原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成內(nèi)容提要內(nèi)容提要原生質(zhì)2.1 2.1 原生質(zhì)的基本概念原生質(zhì)的基本概念細(xì)胞是所有生命有機(jī)體的結(jié)構(gòu)和功能單位。構(gòu)成細(xì)胞的生命物質(zhì)稱(chēng)為原生質(zhì)。它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在不同的生物體中或同一生物體的不同細(xì)胞中，甚至同一細(xì)胞的不同發(fā)育時(shí)期，原生質(zhì)的化學(xué)成分都存在著差異。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室原生質(zhì)第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.2 2.2 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室細(xì) 胞 無(wú)機(jī)化合物有機(jī)化合物 化合物 原生質(zhì)主要由水、無(wú)機(jī)鹽、糖類(lèi)、蛋白質(zhì)

2、、脂類(lèi)、核酸等化合物構(gòu)成原生質(zhì)化合物是細(xì)胞結(jié)構(gòu) 和功能的物質(zhì)基礎(chǔ)生物體細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位細(xì)胞由生命物質(zhì)構(gòu)成原生質(zhì)分化為細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核等第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成 自然界中存在130種元素，其中只有25種是構(gòu)成生命不可缺少的元素。包括：常量元素：常量元素： C ，H ，O ，N ，S ，P ，Cl ，Ca ，K ，Na ，Mg等11種。微量元素：微量元素： Fe ，Cu ,Zn ，Mn ，Co ，Mo ，Se ，Ni ，I ，F(xiàn)等14種。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室元 素第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.2.1 2.2.1 原生質(zhì)的元素組成原

3、生質(zhì)的元素組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室Fe(鐵)：氧的運(yùn)送和酶的活性有關(guān)，缺少時(shí)，引起缺鐵性貧血。Cu(銅)：發(fā)生冠心病的主要原因，與酶的活性有關(guān)。Zn(鋅)：在青少年的發(fā)育生長(zhǎng)，癌癥等的發(fā)病和防治起有作用。Mo(鉬)：與酶的活性、食道癌的發(fā)病率和防治有關(guān)。功能功能元 素第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室元 素2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)不同生物的細(xì)胞，其分子組成大體是相同的。沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子無(wú)機(jī)物：水，無(wú)機(jī)鹽等。無(wú)機(jī)物：水，無(wú)機(jī)鹽等。有機(jī)物：蛋白質(zhì)，核酸，脂類(lèi)，糖類(lèi)等。有機(jī)物：蛋白質(zhì)，核酸，脂

4、類(lèi)，糖類(lèi)等。組成組成2.2.1 2.2.1 原生質(zhì)的分子組成原生質(zhì)的分子組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子地球上最早的生命是在原始海洋中孕育的地球上最早的生命是在原始海洋中孕育的，所以生命從一開(kāi)始就離不開(kāi)水。水是生，所以生命從一開(kāi)始就離不開(kāi)水。水是生命的介質(zhì)，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。命的介質(zhì)，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。水水水是極性分子，可作為溶劑參與物質(zhì)代謝；水是極性分子，可作為溶劑參與物質(zhì)代謝；水能在溫度升高時(shí)吸收較多的熱量，這就使細(xì)水能在溫度升高時(shí)吸收較多的熱量，這就使細(xì)胞的溫度和代謝速率得以保持穩(wěn)定；胞的溫度和代謝速率得以保持穩(wěn)定；水的蒸發(fā)

5、熱較高，有利于生物體保持體溫；水的蒸發(fā)熱較高，有利于生物體保持體溫；水作為光合作用的原料。水作為光合作用的原料。作用作用2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子水的表面能力水的內(nèi)聚力第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽一般都是以離子狀態(tài)存在細(xì)胞中的無(wú)機(jī)鹽一般都是以離子狀態(tài)存在的，如的，如Na+、K K+ +、CaCa+ +等。等。無(wú)機(jī)鹽無(wú)機(jī)鹽是酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子，如是酶的活化因子和調(diào)節(jié)因子，如MgMg+ +、CaCa+ +等；等；是合成有機(jī)物的原料，如是合成有機(jī)物的原料

6、，如FeFe2+2+是合成血紅蛋白是合成血紅蛋白的原料；的原料；可在一定程度上使細(xì)胞的可在一定程度上使細(xì)胞的pHpH保持恒定，維持細(xì)保持恒定，維持細(xì)胞正常的生命活動(dòng)。胞正常的生命活動(dòng)。作用作用第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子蛋白質(zhì)是細(xì)胞和生物體中最重要的物質(zhì)，它對(duì)生蛋白質(zhì)是細(xì)胞和生物體中最重要的物質(zhì)，它對(duì)生命的重要性體現(xiàn)在兩個(gè)字上：質(zhì)與量上。命的重要性體現(xiàn)在兩個(gè)字上：質(zhì)與量上。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)質(zhì)：質(zhì)：蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，有什么樣的蛋蛋白質(zhì)是一切生命活動(dòng)的體現(xiàn)者，有什么樣的蛋白質(zhì)就能表達(dá)出什么樣的生物性狀。白質(zhì)就能表達(dá)出什么樣的生

7、物性狀。重要性重要性量：量：、無(wú)機(jī)鹽、無(wú)機(jī)鹽 11.5%11.5%、糖類(lèi)和核酸、糖類(lèi)和核酸 11.5%11.5%、脂類(lèi)、脂類(lèi) 12%12%、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 710%710%、水、水 8090%8090%原生質(zhì)的各種成分比例原生質(zhì)的各種成分比例第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子蛋白質(zhì)的組成單體是氨基酸，組成蛋白質(zhì)的常見(jiàn)蛋白質(zhì)的組成單體是氨基酸，組成蛋白質(zhì)的常見(jiàn)氨基酸有氨基酸有2020多種。多種。組成組成按照側(cè)鏈化學(xué)性質(zhì)的不同，可以分為以下三組：按照側(cè)鏈化學(xué)性質(zhì)的不同，可以分為以下三組：疏水性的氨基酸疏水性的氨基酸Ala ,Val ,Leu

8、,Ile ,Phe ,Pro Ala ,Val ,Leu ,Ile ,Phe ,Pro 和和MetMet帶電氨基酸帶電氨基酸Arg ,Lys(+) Arg ,Lys(+) 和和Asp ,Glu(-)Asp ,Glu(-) 極性氨基酸極性氨基酸Ser ,Thr ,Cys ,Asn ,Gln ,His ,Tyr ,TrpSer ,Thr ,Cys ,Asn ,Gln ,His ,Tyr ,Trp氨基酸氨基酸第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸數(shù)目、種類(lèi)和線性排列順序。一級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈中氨基酸數(shù)目、種類(lèi)和線性排列順序

9、。二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈通過(guò)氫鍵在鏈內(nèi)形成的局部規(guī)則結(jié)構(gòu)。二級(jí)結(jié)構(gòu)：指多肽鏈通過(guò)氫鍵在鏈內(nèi)形成的局部規(guī)則結(jié)構(gòu)。三級(jí)結(jié)構(gòu)：在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的肽鏈再折疊形成的構(gòu)象。三級(jí)結(jié)構(gòu)：在二級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的肽鏈再折疊形成的構(gòu)象。四級(jí)結(jié)構(gòu)：組成蛋白質(zhì)的多條肽鏈在天然構(gòu)象空間上的排列方式四級(jí)結(jié)構(gòu)：組成蛋白質(zhì)的多條肽鏈在天然構(gòu)象空間上的排列方式，多以弱鍵相互連接。，多以弱鍵相互連接。結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子生物的結(jié)構(gòu)和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)，如肌肉、皮膚、生物的結(jié)構(gòu)和性狀都與蛋白質(zhì)有關(guān)，如肌肉、皮膚、毛發(fā)等的主要成分都是蛋白質(zhì)；毛發(fā)等的主要成分都是蛋

10、白質(zhì)；許多重要的激素，如胰島素和胸腺激素等也都是蛋許多重要的激素，如胰島素和胸腺激素等也都是蛋白質(zhì)；白質(zhì)；蛋白質(zhì)參與基因表達(dá)調(diào)節(jié)，以及氧化還原反應(yīng)、電蛋白質(zhì)參與基因表達(dá)調(diào)節(jié)，以及氧化還原反應(yīng)、電子傳遞、神經(jīng)傳遞乃至學(xué)習(xí)和記憶等多種生命活動(dòng)；子傳遞、神經(jīng)傳遞乃至學(xué)習(xí)和記憶等多種生命活動(dòng)；細(xì)胞和生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中起催化作用的細(xì)胞和生物體內(nèi)各種生物化學(xué)反應(yīng)中起催化作用的也是蛋白質(zhì)；也是蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)如蛇毒、蜂毒等是動(dòng)物的攻防武器。蛋白質(zhì)如蛇毒、蜂毒等是動(dòng)物的攻防武器。功能功能第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子核酸是遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞

11、者。結(jié)構(gòu)單體是核核酸是遺傳信息的存儲(chǔ)和傳遞者。結(jié)構(gòu)單體是核苷酸，一個(gè)核苷酸包括一個(gè)含氮堿基、一個(gè)核糖苷酸，一個(gè)核苷酸包括一個(gè)含氮堿基、一個(gè)核糖和一個(gè)磷酸根。和一個(gè)磷酸根。核酸核酸核苷酸核苷酸2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室脫氧核糖核酸脫氧核糖核酸DNADNA。核糖核酸核糖核酸RNARNA。分類(lèi)分類(lèi)比較比較分 子第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子DNADNA是遺傳信息的攜帶者；是遺傳信息的攜帶者；RNARNA在蛋白質(zhì)合成中起重要作用；在蛋白質(zhì)合成中起重要作用；核苷酸還可以作為化學(xué)能量攜

12、帶者，其中核苷酸還可以作為化學(xué)能量攜帶者，其中ATPATP（三磷酸腺苷）稱(chēng)為能量的貨幣單位；（三磷酸腺苷）稱(chēng)為能量的貨幣單位；cAMPcAMP（環(huán)腺苷一磷酸）作為重要的信號(hào)分（環(huán)腺苷一磷酸）作為重要的信號(hào)分子，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要的第二信使子，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起著重要的第二信使作用。作用。功能功能2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子糖類(lèi)是細(xì)胞中很重要的一大類(lèi)有機(jī)化合物。是生糖類(lèi)是細(xì)胞中很重要的一大類(lèi)有機(jī)化合物。是生命活動(dòng)所需的能源，又是重要的中間產(chǎn)物。命活動(dòng)所需的能源，又是重要的中間產(chǎn)物。糖類(lèi)糖類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)單糖雙糖多糖第二章 生命的物質(zhì)

13、基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子作為能源和碳源物質(zhì)；作為能源和碳源物質(zhì)；參與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的組成；參與細(xì)胞的結(jié)構(gòu)的組成；分子識(shí)別作用。分子識(shí)別作用。功能功能第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子脂類(lèi)不溶于水，但都能夠溶于非極性溶劑，如乙脂類(lèi)不溶于水，但都能夠溶于非極性溶劑，如乙醚、氯仿和苯中。醚、氯仿和苯中。H：O遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于2。脂類(lèi)脂類(lèi)分類(lèi)分類(lèi)蠟磷脂中性脂肪2.1 原生質(zhì)的化學(xué)組成原生質(zhì)的化學(xué)組成第二章 生命的物質(zhì)基礎(chǔ)沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)植物學(xué)教研室分 子是生物膜的重要成分；是生物膜的重要成分；是貯存能的分子，氧化時(shí)產(chǎn)生的能約是糖的二倍，是貯存能的分子，氧化時(shí)產(chǎn)生的能約是糖的二倍，所以細(xì)胞貯存脂肪比貯存糖經(jīng)濟(jì)得多；所以細(xì)胞貯存脂肪比貯存糖經(jīng)濟(jì)得多；構(gòu)成生物表面的保護(hù)