第二章生命的物质基础

1、第二章第二章 生命的物质基础生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室原生质的基本概念原生质的基本概念原生质的化学组成原生质的化学组成内容提要内容提要原生质2.1 2.1 原生质的基本概念原生质的基本概念细胞是所有生命有机体的结构和功能单位。构成细胞的生命物质称为原生质。它是细胞结构和生命活动的物质基础。在不同的生物体中或同一生物体的不同细胞中，甚至同一细胞的不同发育时期，原生质的化学成分都存在着差异。沈阳农业大学植物学教研室原生质第二章 生命的物质基础2.2 2.2 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室细 胞 无机化合物有机化合物 化合物 原生质主要由水、无机盐、糖类、蛋白质

2、、脂类、核酸等化合物构成原生质化合物是细胞结构 和功能的物质基础生物体细胞是生物体结构和功能的基本单位细胞由生命物质构成原生质分化为细胞膜、细胞质、细胞核等第二章 生命的物质基础2.1 2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成 自然界中存在130种元素，其中只有25种是构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种。微量元素：微量元素： Fe ，Cu ,Zn ，Mn ，Co ，Mo ，Se ，Ni ，I ，F等14种。沈阳农业大学植物学教研室元 素第二章 生命的物质基础2.2.1 2.2.1 原生质的元素组成原

3、生质的元素组成沈阳农业大学植物学教研室Fe(铁)：氧的运送和酶的活性有关，缺少时，引起缺铁性贫血。Cu(铜)：发生冠心病的主要原因，与酶的活性有关。Zn(锌)：在青少年的发育生长，癌症等的发病和防治起有作用。Mo(钼)：与酶的活性、食道癌的发病率和防治有关。功能功能元 素第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室元 素2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础不同生物的细胞，其分子组成大体是相同的。沈阳农业大学植物学教研室分 子无机物：水，无机盐等。无机物：水，无机盐等。有机物：蛋白质，核酸，脂类，糖类等。有机物：蛋白质，核酸，脂

4、类，糖类等。组成组成2.2.1 2.2.1 原生质的分子组成原生质的分子组成第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 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，所以生命从一开始就离不开水。水是生，所以生命从一开始就离不开水。水是生命的介质，没有水就没有生命。命的介质，没有水就没有生命。水水水是极性分子，可作为溶剂参与物质代谢；水是极性分子，可作为溶剂参与物质代谢；水能在温度升高时吸收较多的热量，这就使细水能在温度升高时吸收较多的热量，这就使细胞的温度和代谢速率得以保持稳定；胞的温度和代谢速率得以保持稳定；水的蒸发

5、热较高，有利于生物体保持体温；水的蒸发热较高，有利于生物体保持体温；水作为光合作用的原料。水作为光合作用的原料。作用作用2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室分 子水的表面能力水的内聚力第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子细胞中的无机盐一般都是以离子状态存在细胞中的无机盐一般都是以离子状态存在的，如的，如Na+、K K+ +、CaCa+ +等。等。无机盐无机盐是酶的活化因子和调节因子，如是酶的活化因子和调节因子，如MgMg+ +、CaCa+ +等；等；是合成有机物的原料，如是合成有机物的原料

6、，如FeFe2+2+是合成血红蛋白是合成血红蛋白的原料；的原料；可在一定程度上使细胞的可在一定程度上使细胞的pHpH保持恒定，维持细保持恒定，维持细胞正常的生命活动。胞正常的生命活动。作用作用第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子蛋白质是细胞和生物体中最重要的物质，它对生蛋白质是细胞和生物体中最重要的物质，它对生命的重要性体现在两个字上：质与量上。命的重要性体现在两个字上：质与量上。蛋白质蛋白质质：质：蛋白质是一切生命活动的体现者，有什么样的蛋蛋白质是一切生命活动的体现者，有什么样的蛋白质就能表达出什么样的生物性状。白质就能表达出什么样的生

7、物性状。重要性重要性量：量：、无机盐、无机盐 11.5%11.5%、糖类和核酸、糖类和核酸 11.5%11.5%、脂类、脂类 12%12%、蛋白质蛋白质 710%710%、水、水 8090%8090%原生质的各种成分比例原生质的各种成分比例第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子蛋白质的组成单体是氨基酸，组成蛋白质的常见蛋白质的组成单体是氨基酸，组成蛋白质的常见氨基酸有氨基酸有2020多种。多种。组成组成按照侧链化学性质的不同，可以分为以下三组：按照侧链化学性质的不同，可以分为以下三组：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带电氨基酸带电氨基酸Arg ,Lys(+) Arg ,Lys(+) 和和Asp ,Glu(-)Asp ,Glu(-) 极性氨基酸极性氨基酸Ser ,Thr ,Cys ,Asn ,Gln ,His ,Tyr ,TrpSer ,Thr ,Cys ,Asn ,Gln ,His ,Tyr ,Trp氨基酸氨基酸第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子一级结构：指多肽链中氨基酸数目、种类和线性排列顺序。一级结构：指多肽链中氨基酸数目、种类和线性排列顺序

9、。二级结构：指多肽链通过氢键在链内形成的局部规则结构。二级结构：指多肽链通过氢键在链内形成的局部规则结构。三级结构：在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象。三级结构：在二级结构基础上的肽链再折叠形成的构象。四级结构：组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式四级结构：组成蛋白质的多条肽链在天然构象空间上的排列方式，多以弱键相互连接。，多以弱键相互连接。结构结构2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室分 子生物的结构和性状都与蛋白质有关，如肌肉、皮肤、生物的结构和性状都与蛋白质有关，如肌肉、皮肤、毛发等的主要成分都是蛋白质；毛发等的主要成分都是蛋

10、白质；许多重要的激素，如胰岛素和胸腺激素等也都是蛋许多重要的激素，如胰岛素和胸腺激素等也都是蛋白质；白质；蛋白质参与基因表达调节，以及氧化还原反应、电蛋白质参与基因表达调节，以及氧化还原反应、电子传递、神经传递乃至学习和记忆等多种生命活动；子传递、神经传递乃至学习和记忆等多种生命活动；细胞和生物体内各种生物化学反应中起催化作用的细胞和生物体内各种生物化学反应中起催化作用的也是蛋白质；也是蛋白质；蛋白质如蛇毒、蜂毒等是动物的攻防武器。蛋白质如蛇毒、蜂毒等是动物的攻防武器。功能功能第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子核酸是遗传信息的存储和传递

11、者。结构单体是核核酸是遗传信息的存储和传递者。结构单体是核苷酸，一个核苷酸包括一个含氮碱基、一个核糖苷酸，一个核苷酸包括一个含氮碱基、一个核糖和一个磷酸根。和一个磷酸根。核酸核酸核苷酸核苷酸2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室脱氧核糖核酸脱氧核糖核酸DNADNA。核糖核酸核糖核酸RNARNA。分类分类比较比较分 子第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子DNADNA是遗传信息的携带者；是遗传信息的携带者；RNARNA在蛋白质合成中起重要作用；在蛋白质合成中起重要作用；核苷酸还可以作为化学能量携

12、带者，其中核苷酸还可以作为化学能量携带者，其中ATPATP（三磷酸腺苷）称为能量的货币单位；（三磷酸腺苷）称为能量的货币单位；cAMPcAMP（环腺苷一磷酸）作为重要的信号分（环腺苷一磷酸）作为重要的信号分子，在细胞信号转导中起着重要的第二信使子，在细胞信号转导中起着重要的第二信使作用。作用。功能功能2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室分 子糖类是细胞中很重要的一大类有机化合物。是生糖类是细胞中很重要的一大类有机化合物。是生命活动所需的能源，又是重要的中间产物。命活动所需的能源，又是重要的中间产物。糖类糖类分类分类单糖双糖多糖第二章 生命的物质

13、基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子作为能源和碳源物质；作为能源和碳源物质；参与细胞的结构的组成；参与细胞的结构的组成；分子识别作用。分子识别作用。功能功能第二章 生命的物质基础2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成沈阳农业大学植物学教研室分 子脂类不溶于水，但都能够溶于非极性溶剂，如乙脂类不溶于水，但都能够溶于非极性溶剂，如乙醚、氯仿和苯中。醚、氯仿和苯中。H：O远大于远大于2。脂类脂类分类分类蜡磷脂中性脂肪2.1 原生质的化学组成原生质的化学组成第二章 生命的物质基础沈阳农业大学植物学教研室分 子是生物膜的重要成分；是生物膜的重要成分；是贮存能的分子，氧化时产生的能约是糖的二倍，是贮存能的分子，氧化时产生的能约是糖的二倍，所以细胞贮存脂肪比贮存糖经济得多；所以细胞贮存脂肪比贮存糖经济得多；构成生物表面的保护