任务二 植物生长发育的物质基础

任务二植物生长发育的物质基础知识目标学习植物原生质的化学组成特别是蛋白质的结构特征，从分子水平上认识细胞的物质组成特点。学习酶的组成、分类特点、酶促反应的影响因素和作用规律，从生理的角度掌握植物生长发育的物质基础。能力目标细胞酶活性的测定。一、蛋白质蛋白质的化学组成：占原生质干重50%碳（C）50%氢（H）7%氧（O）23%氮（N）16%硫（S）3%分子量10000~1000000道尔顿内容一

植物原生质

1.蛋白质的基本结构单位氨基酸+水合茚三酮||蓝紫色化合物特征反应H│R－C－COO-│NH3+氨基酸

R1

|HOOC—C—N—||HH

OH‖|C—C—N—||R2H

OR3‖|C—C—NH2|H蛋白质分子一级结构2.蛋白质的结构

一个氨基酸分子上的氨基可以和另一个氨基酸分子上的羧基缩合形成酰胺键(-CONH-),称为肽键。由2个氨基酸分子组成的肽称为二肽，由3个氨基酸分子组成的肽称为三肽，由3个以上氨基酸分子组成的肽称多肽3.蛋白质的性质性质：胶体性质带电性质溶解性质颜色反应吸收光谱变性复性盐溶：低浓度中性盐增加蛋白质溶解度。盐析：高浓度中性盐（50%以上）沉淀蛋白质的作用。变性：蛋白质分子于极端温度或pH时，蛋白质结构、性质发生变化的现象。复性：变性蛋白质在适当条件（温度、pH）下恢复天然形式的现象。二、核酸

核酸是原生质的基本组成物质之一，从高等的动、植物到简单的病毒都含有核酸。核酸在生物体内常与蛋白质结合成核蛋白，它在生物的个体发育、生长、繁殖和遗传变异等生命过程中起着极为重要的作用，它决定着植物的生长发育。1.

核酸的化学组成组成核酸类别DNARNA磷酸磷酸磷酸戊糖脱氧核糖核糖碱基腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）鸟嘌呤（G）胞嘧啶（C）尿嘧啶（U）DNARNA2.

核酸的分子结构3.

核酸的生理功能

脱氧核糖核酸----传递遗传信息（DNA）核信使核糖核酸----合成蛋白质模板核糖（mRNA）酸核酸核糖体核糖核酸---合成蛋白质场所（RNA）（rRNA）转运核糖核酸----转运氨基酸（tRNA）mRNA:

从DNA上转录出的RNA，在核糖体上作为蛋白质合成的模板，决定肽链氨基酸的排列顺序。rRNA:

与蛋白质结合而形成核糖体，作为mRNA的支架，使mRNA分子在其上展开，实现蛋白质的合成。rRNA单独存在时不执行其功能。tRNA:

以mRNA为模板，将mRNA上的密码子翻译成多肽链

多肽链的加工肽链在核糖体上合成后，要经过一系列的修饰加工，才能具有一定活性。多肽链的运输(1)外分泌蛋白附着在内质网上的核糖体——高尔基体——高尔基体分泌小泡包裹——经细胞膜送出胞外(2)胞内蛋白

游离的核糖体——形成囊泡——运输到细胞内的各部位内质网上的核糖体——合成外分泌蛋白游离核糖体——合成胞内蛋白1、多莉羊诞生

2、蝾螈受精卵结扎实验3、变形虫去核实验细胞核控制生物体性状的遗传细胞核与细胞的分裂、分化有关系

细胞核是控制生命活动的中心母绵羊甲

乳腺细胞

（体细胞）

母绵羊乙未受精的卵细胞

母绵羊丙“多莉”

新的卵细胞

发育成胚胎去核卵细胞提取细胞核多莉是由丙羊所生，乙羊提供卵子，甲羊提供细胞核，却长得像甲羊。由此你可以下什么结论？细胞核控制生物体的遗传性状蝾螈受精卵结扎实验

这个实验说明细胞核与什么生命活动有关系？有核无核不分裂分裂有核开始分裂发育(慢)发育(快)蝾螈的受精卵细胞核控制着细胞的分裂和分化；没有细胞核，细胞就不能分裂、分化。

这个实验你可以得出什么结论?

细胞核是控制生命活动的中心。变形虫去核实验三、脂类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、糖类

占植物体干重的60-90%。功能：提供能量，结构物质。种类：单糖（三碳糖，四碳糖，五碳糖，六碳糖，七碳糖），双糖（麦芽糖，蔗糖），多糖（淀粉，纤维素，果胶质，半纤维素）。五、原生质的胶体性质带电性与亲水性吸附性黏性和弹性凝胶作用1783年，意大利科学家设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。

问题讨论：（2）实验中为什么要把肉块放入金属笼内？（1）斯帕兰札尼做这个实验的目的是什么？（3）是什么物质使肉块消失了？(4)这个实验可以得出什么结论？探索鸟类的胃是否只有物理性消化，没有化学性消化？排除物理性消化的影响化学物质（后来被证明是胃蛋白酶）鸟类的胃也有化学性消化一些化学反应的条件MnO2浓H2SO4CH3CH2OH+CH3COOH

CH3COOCH2CH3+H2O2KClO32KCl+3O2乙醇醋酸乙酸乙酯一般化学反应的条件

（1）高温（2）高压（3）强酸（4）强碱（5）催化剂在化学反应里能改变其它物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在反应前后都没有变化的物质叫做

。催化剂只是改变反应速率,并不改变化学平衡催化剂细胞内外的环境是很温和的1.常温2.常压3.水溶液环境4.pH接近中性细胞内会发生一系列的化学反应，这些化学反应发生的环境条件是什么？

在这种环境状态下发生的化学反应，应该有适合的生物催化剂————

酶内容二植物细胞的催化系统一、

酶的作用细胞代谢：细胞每时每刻都进行着许多化学反应。细胞代谢离不开降低化学反应活化能的酶。分子从常态变为容易发生化学反应的活跃状态所需要的能量。活化能加入催化剂相当于给汽车找到了一条穿山隧道催化剂可以降低化学反应的活化能，而且与无机催化剂相比较，生物催化剂酶有突出的优越性——酶降低活化能的作用更显著，因而催化效率更高。酶的化学成分

酶的来源

酶的功能酶是一类生物催化剂活细胞产生的具有生物催化作用的是有机物。蛋白质是酶吗？一类大部分酶是蛋白质，也有少数是RNA。二、酶的本质什么是酶？

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H一、酶及其特点

酶：生活细胞产生的具有催化活性的蛋白质，也称生物催化剂。化学特点：催化剂，蛋白质，生物催化剂。作用特点：高效催化性，高度专一性。酶---→生化反应---→生理过程---→生命活动---→植株变化二、化学组成

单成分酶----蛋白质酶

酶蛋白

双成分酶辅酶辅助因子辅基金属离子1.辅酶和辅基

辅酶：与酶蛋白结合较松，容易透析分离的辅助因子。辅基：与酶蛋白结合紧密，不易用透析法分离的辅助因子。常见的辅酶和辅基：

NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）•NADP

（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）

FMN（黄素单核苷酸）•FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）

辅酶A血红素（铁卟啉）

AMP

（腺苷一磷酸）

ADP（腺苷二磷酸）

ATP（腺苷三磷酸）

辅酶和辅基•NADNAD：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，也称辅酶I。NADP：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，也称辅酶II。FMN：黄素单核苷酸。FAD：黄素腺嘌呤二核苷酸。辅酶和辅基•FAD辅酶和辅基•辅酶A辅酶A（CoA-SH）：辅酶和辅基•血红素血红素，亦称铁卟啉。辅酶和辅基•ATPAMP：一磷酸腺苷ADP：二磷酸腺苷ATP：三磷酸腺苷2.金属离子金属离子作用：酶活性中心的组成成分酶与底物分子间的桥梁稳定活性酶分子构象常见金属离子：

Fe2+、Fe3+、Mo2+、Cu2+、Cu+、Zn2+、K+、Mg2+。

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H三、酶的命名与分类酶的命名：习惯命名法，国际系统命名法。酶的分类：氧化还原酶类AH2＋B←---→A＋BH2

转移酶类AX＋B←---→A＋BX

水解酶类AB＋HOH←---→AOH＋BH

裂解酶类A·B←---→A＋B

异构酶类A←---→B

合成酶类X＋Y＋ATP←---→XY＋ADP＋Pi

H

|HOOC—C—NH2|H

H|HOOC—C—NH2|H四、酶的作用特点1高效催化性2高度专一性结构专一性，立体异构专一性五酶的作用机理酶促反应酶的中间产物理论酶的催化机理酶的活性中心1.中间产物理论

酶与底物形成中间产物，通过降低反应的活化能来加快反应速度，酶促反应要比非催化反应多经历几个步骤。

E+S--→ES--→P+SE：酶

S：底物

P：产物第一章第三节

植物细胞催化系统

2.活性中心理论

酶分子上直接参与反应的氨基酸残基或侧链基团组成的活性空间结构称酶的活性中心，分催化基团和结合基团两部分。前者决定酶的催化能力（高效性），后者决定酶与哪些底物结合（专一性）。活性中心外维持形成活性中心构象的一些基团，称为非活性中心。3.酶的催化机理

酶是通过与底物形成中间产物，降低反应的活化能来加速化学反应速度的。酶与底物接触，酶分子通过结合基团与底物分子互补契合，催化基团催化底物分子中键断裂或形成新的化学键，底物转化为产物，产物由酶分子上脱落下来，酶又恢复到原来构象。

六、酶促反应的影响因素

酶促反应是在酶催化下的生物化学反应，底物浓度、酶的浓度、温度、pH值、抑制剂和激活剂等都会对反应速度产生影响。任何因素的改变都会引起植物体内生理生化过程失调，从而影响植物正常的生命活动。作物栽培的本质就是用人为的手段，给作物生长提供良好的环境条件。1.

底物浓度

Vmax[S]V＝

Km＋[S]Km（米氏常数）：酶促反应速率达到最大反应速率一半时底物的浓度。底物浓度较低时，Km＋[S]→Km，

VmaxV--→[S]，V与[S]成正比例关系。

Km

底物浓度过大时，Km＋[S]→[S]，V--→Vmax。2.

酶的浓度底物浓度足够大时，反应速率与酶浓度成正比。

E＋S--→ES退出3.

温度

温度影响：温度升高，反应速率加快；活性酶蛋白变性，速率降低。

t＜T时，V随t的升高而增加。

t＝T时，V＝V