任務(wù)二 植物生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)

任務(wù)二植物生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)知識目標學(xué)習植物原生質(zhì)的化學(xué)組成特別是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特征，從分子水平上認識細胞的物質(zhì)組成特點。學(xué)習酶的組成、分類特點、酶促反應(yīng)的影響因素和作用規(guī)律，從生理的角度掌握植物生長發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。能力目標細胞酶活性的測定。一、蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)的化學(xué)組成：占原生質(zhì)干重50%碳（C）50%氫（H）7%氧（O）23%氮（N）16%硫（S）3%分子量10000~1000000道爾頓內(nèi)容一

植物原生質(zhì)

1.蛋白質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)單位氨基酸+水合茚三酮||藍紫色化合物特征反應(yīng)H│R－C－COO-│NH3+氨基酸

R1

|HOOC—C—N—||HH

OH‖|C—C—N—||R2H

OR3‖|C—C—NH2|H蛋白質(zhì)分子一級結(jié)構(gòu)2.蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)

一個氨基酸分子上的氨基可以和另一個氨基酸分子上的羧基縮合形成酰胺鍵(-CONH-),稱為肽鍵。由2個氨基酸分子組成的肽稱為二肽，由3個氨基酸分子組成的肽稱為三肽，由3個以上氨基酸分子組成的肽稱多肽3.蛋白質(zhì)的性質(zhì)性質(zhì)：膠體性質(zhì)帶電性質(zhì)溶解性質(zhì)顏色反應(yīng)吸收光譜變性復(fù)性鹽溶：低濃度中性鹽增加蛋白質(zhì)溶解度。鹽析：高濃度中性鹽（50%以上）沉淀蛋白質(zhì)的作用。變性：蛋白質(zhì)分子于極端溫度或pH時，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、性質(zhì)發(fā)生變化的現(xiàn)象。復(fù)性：變性蛋白質(zhì)在適當條件（溫度、pH）下恢復(fù)天然形式的現(xiàn)象。二、核酸

核酸是原生質(zhì)的基本組成物質(zhì)之一，從高等的動、植物到簡單的病毒都含有核酸。核酸在生物體內(nèi)常與蛋白質(zhì)結(jié)合成核蛋白，它在生物的個體發(fā)育、生長、繁殖和遺傳變異等生命過程中起著極為重要的作用，它決定著植物的生長發(fā)育。1.

核酸的化學(xué)組成組成核酸類別DNARNA磷酸磷酸磷酸戊糖脫氧核糖核糖堿基腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鳥嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）DNARNA2.

核酸的分子結(jié)構(gòu)3.

核酸的生理功能

脫氧核糖核酸----傳遞遺傳信息（DNA）核信使核糖核酸----合成蛋白質(zhì)模板核糖（mRNA）酸核酸核糖體核糖核酸---合成蛋白質(zhì)場所（RNA）（rRNA）轉(zhuǎn)運核糖核酸----轉(zhuǎn)運氨基酸（tRNA）mRNA:

從DNA上轉(zhuǎn)錄出的RNA，在核糖體上作為蛋白質(zhì)合成的模板，決定肽鏈氨基酸的排列順序。rRNA:

與蛋白質(zhì)結(jié)合而形成核糖體，作為mRNA的支架，使mRNA分子在其上展開，實現(xiàn)蛋白質(zhì)的合成。rRNA單獨存在時不執(zhí)行其功能。tRNA:

以mRNA為模板，將mRNA上的密碼子翻譯成多肽鏈

多肽鏈的加工肽鏈在核糖體上合成后，要經(jīng)過一系列的修飾加工，才能具有一定活性。多肽鏈的運輸(1)外分泌蛋白附著在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體——高爾基體——高爾基體分泌小泡包裹——經(jīng)細胞膜送出胞外(2)胞內(nèi)蛋白

游離的核糖體——形成囊泡——運輸?shù)郊毎麅?nèi)的各部位內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體——合成外分泌蛋白游離核糖體——合成胞內(nèi)蛋白1、多莉羊誕生

2、蠑螈受精卵結(jié)扎實驗3、變形蟲去核實驗細胞核控制生物體性狀的遺傳細胞核與細胞的分裂、分化有關(guān)系

細胞核是控制生命活動的中心母綿羊甲

乳腺細胞

（體細胞）

母綿羊乙未受精的卵細胞

母綿羊丙“多莉”

新的卵細胞

發(fā)育成胚胎去核卵細胞提取細胞核多莉是由丙羊所生，乙羊提供卵子，甲羊提供細胞核，卻長得像甲羊。由此你可以下什么結(jié)論？細胞核控制生物體的遺傳性狀蠑螈受精卵結(jié)扎實驗

這個實驗說明細胞核與什么生命活動有關(guān)系？有核無核不分裂分裂有核開始分裂發(fā)育(慢)發(fā)育(快)蠑螈的受精卵細胞核控制著細胞的分裂和分化；沒有細胞核，細胞就不能分裂、分化。

這個實驗?zāi)憧梢缘贸鍪裁唇Y(jié)論?

細胞核是控制生命活動的中心。變形蟲去核實驗三、脂類CH2－OOC－R1

│CH－OOC－R2

│CH2－OOC－R3

真脂CH2－OOC－R1│CH－OOC－R2│CH2－HPO4X

磷脂CH2－OOC－R1│CH－OOC－R2│CH2－O－糖基

糖脂四、糖類

占植物體干重的60-90%。功能：提供能量，結(jié)構(gòu)物質(zhì)。種類：單糖（三碳糖，四碳糖，五碳糖，六碳糖，七碳糖），雙糖（麥芽糖，蔗糖），多糖（淀粉，纖維素，果膠質(zhì)，半纖維素）。五、原生質(zhì)的膠體性質(zhì)帶電性與親水性吸附性黏性和彈性凝膠作用1783年，意大利科學(xué)家設(shè)計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠中，讓鷹吞下去。過一段時間他將小籠取出，發(fā)現(xiàn)肉塊消失了。

問題討論：（2）實驗中為什么要把肉塊放入金屬籠內(nèi)？（1）斯帕蘭札尼做這個實驗的目的是什么？（3）是什么物質(zhì)使肉塊消失了？(4)這個實驗可以得出什么結(jié)論？探索鳥類的胃是否只有物理性消化，沒有化學(xué)性消化？排除物理性消化的影響化學(xué)物質(zhì)（后來被證明是胃蛋白酶）鳥類的胃也有化學(xué)性消化一些化學(xué)反應(yīng)的條件MnO2濃H2SO4CH3CH2OH+CH3COOH

CH3COOCH2CH3+H2O2KClO32KCl+3O2乙醇醋酸乙酸乙酯一般化學(xué)反應(yīng)的條件

（1）高溫（2）高壓（3）強酸（4）強堿（5）催化劑在化學(xué)反應(yīng)里能改變其它物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率，而本身的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都沒有變化的物質(zhì)叫做

。催化劑只是改變反應(yīng)速率,并不改變化學(xué)平衡催化劑細胞內(nèi)外的環(huán)境是很溫和的1.常溫2.常壓3.水溶液環(huán)境4.pH接近中性細胞內(nèi)會發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，這些化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境條件是什么？

在這種環(huán)境狀態(tài)下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，應(yīng)該有適合的生物催化劑————

酶內(nèi)容二植物細胞的催化系統(tǒng)一、

酶的作用細胞代謝：細胞每時每刻都進行著許多化學(xué)反應(yīng)。細胞代謝離不開降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶。分子從常態(tài)變?yōu)槿菀装l(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活躍狀態(tài)所需要的能量?；罨芗尤氪呋瘎┫喈斢诮o汽車找到了一條穿山隧道催化劑可以降低化學(xué)反應(yīng)的活化能，而且與無機催化劑相比較，生物催化劑酶有突出的優(yōu)越性——酶降低活化能的作用更顯著，因而催化效率更高。酶的化學(xué)成分

酶的來源

酶的功能酶是一類生物催化劑活細胞產(chǎn)生的具有生物催化作用的是有機物。蛋白質(zhì)是酶嗎？一類大部分酶是蛋白質(zhì)，也有少數(shù)是RNA。二、酶的本質(zhì)什么是酶？

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H一、酶及其特點

酶：生活細胞產(chǎn)生的具有催化活性的蛋白質(zhì)，也稱生物催化劑?；瘜W(xué)特點：催化劑，蛋白質(zhì)，生物催化劑。作用特點：高效催化性，高度專一性。酶---→生化反應(yīng)---→生理過程---→生命活動---→植株變化二、化學(xué)組成

單成分酶----蛋白質(zhì)酶

酶蛋白

雙成分酶輔酶輔助因子輔基金屬離子1.輔酶和輔基

輔酶：與酶蛋白結(jié)合較松，容易透析分離的輔助因子。輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密，不易用透析法分離的輔助因子。常見的輔酶和輔基：

NAD（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸）?NADP

（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）

FMN（黃素單核苷酸）?FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）

輔酶A血紅素（鐵卟啉）

AMP

（腺苷一磷酸）

ADP（腺苷二磷酸）

ATP（腺苷三磷酸）

輔酶和輔基?NADNAD：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，也稱輔酶I。NADP：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，也稱輔酶II。FMN：黃素單核苷酸。FAD：黃素腺嘌呤二核苷酸。輔酶和輔基?FAD輔酶和輔基?輔酶A輔酶A（CoA-SH）：輔酶和輔基?血紅素血紅素，亦稱鐵卟啉。輔酶和輔基?ATPAMP：一磷酸腺苷ADP：二磷酸腺苷ATP：三磷酸腺苷2.金屬離子金屬離子作用：酶活性中心的組成成分酶與底物分子間的橋梁穩(wěn)定活性酶分子構(gòu)象常見金屬離子：

Fe2+、Fe3+、Mo2+、Cu2+、Cu+、Zn2+、K+、Mg2+。

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H三、酶的命名與分類酶的命名：習慣命名法，國際系統(tǒng)命名法。酶的分類：氧化還原酶類AH2＋B←---→A＋BH2

轉(zhuǎn)移酶類AX＋B←---→A＋BX

水解酶類AB＋HOH←---→AOH＋BH

裂解酶類A·B←---→A＋B

異構(gòu)酶類A←---→B

合成酶類X＋Y＋ATP←---→XY＋ADP＋Pi

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H四、酶的作用特點1高效催化性2高度專一性結(jié)構(gòu)專一性，立體異構(gòu)專一性五酶的作用機理酶促反應(yīng)酶的中間產(chǎn)物理論酶的催化機理酶的活性中心1.中間產(chǎn)物理論

酶與底物形成中間產(chǎn)物，通過降低反應(yīng)的活化能來加快反應(yīng)速度，酶促反應(yīng)要比非催化反應(yīng)多經(jīng)歷幾個步驟。

E+S--→ES--→P+SE：酶

S：底物

P：產(chǎn)物第一章第三節(jié)

植物細胞催化系統(tǒng)

2.活性中心理論

酶分子上直接參與反應(yīng)的氨基酸殘基或側(cè)鏈基團組成的活性空間結(jié)構(gòu)稱酶的活性中心，分催化基團和結(jié)合基團兩部分。前者決定酶的催化能力（高效性），后者決定酶與哪些底物結(jié)合（專一性）?；钚灾行耐饩S持形成活性中心構(gòu)象的一些基團，稱為非活性中心。3.酶的催化機理

酶是通過與底物形成中間產(chǎn)物，降低反應(yīng)的活化能來加速化學(xué)反應(yīng)速度的。酶與底物接觸，酶分子通過結(jié)合基團與底物分子互補契合，催化基團催化底物分子中鍵斷裂或形成新的化學(xué)鍵，底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，產(chǎn)物由酶分子上脫落下來，酶又恢復(fù)到原來構(gòu)象。

六、酶促反應(yīng)的影響因素

酶促反應(yīng)是在酶催化下的生物化學(xué)反應(yīng)，底物濃度、酶的濃度、溫度、pH值、抑制劑和激活劑等都會對反應(yīng)速度產(chǎn)生影響。任何因素的改變都會引起植物體內(nèi)生理生化過程失調(diào)，從而影響植物正常的生命活動。作物栽培的本質(zhì)就是用人為的手段，給作物生長提供良好的環(huán)境條件。1.

底物濃度

Vmax[S]V＝

Km＋[S]Km（米氏常數(shù)）：酶促反應(yīng)速率達到最大反應(yīng)速率一半時底物的濃度。底物濃度較低時，Km＋[S]→Km，

VmaxV--→[S]，V與[S]成正比例關(guān)系。

Km

底物濃度過大時，Km＋[S]→[S]，V--→Vmax。2.

酶的濃度底物濃度足夠大時，反應(yīng)速率與酶濃度成正比。

E＋S--→ES退出3.

溫度

溫度影響：溫度升高，反應(yīng)速率加快；活性酶蛋白變性，速率降低。

t＜T時，V隨t的升高而增加。

t＝T時，V＝V