1、第二章第二章 生命的物質基礎生命的物質基礎沈陽農業大學植物學教研室原生質的基本概念原生質的基本概念原生質的化學組成原生質的化學組成內容提要內容提要原生質2.1 2.1 原生質的基本概念原生質的基本概念細胞是所有生命有機體的結構和功能單位。構成細胞的生命物質稱為原生質。它是細胞結構和生命活動的物質基礎。在不同的生物體中或同一生物體的不同細胞中，甚至同一細胞的不同發育時期，原生質的化學成分都存在著差異。沈陽農業大學植物學教研室原生質第二章 生命的物質基礎2.2 2.2 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室細 胞 無機化合物有機化合物 化合物 原生質主要由水、無機鹽、糖類、蛋白質

2、、脂類、核酸等化合物構成原生質化合物是細胞結構 和功能的物質基礎生物體細胞是生物體結構和功能的基本單位細胞由生命物質構成原生質分化為細胞膜、細胞質、細胞核等第二章 生命的物質基礎2.1 2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成 自然界中存在130種元素，其中只有25種是構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等14種。沈陽農業大學植物學教研室元 素第二章 生命的物質基礎2.2.1 2.2.1 原生質的元素組成原

3、生質的元素組成沈陽農業大學植物學教研室Fe(鐵)：氧的運送和酶的活性有關，缺少時，引起缺鐵性貧血。Cu(銅)：發生冠心病的主要原因，與酶的活性有關。Zn(鋅)：在青少年的發育生長，癌癥等的發病和防治起有作用。Mo(鉬)：與酶的活性、食道癌的發病率和防治有關。功能功能元 素第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室元 素2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎不同生物的細胞，其分子組成大體是相同的。沈陽農業大學植物學教研室分 子無機物：水，無機鹽等。無機物：水，無機鹽等。有機物：蛋白質，核酸，脂類，糖類等。有機物：蛋白質，核酸，脂

4、類，糖類等。組成組成2.2.1 2.2.1 原生質的分子組成原生質的分子組成第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 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，所以生命從一開始就離不開水。水是生，所以生命從一開始就離不開水。水是生命的介質，沒有水就沒有生命。命的介質，沒有水就沒有生命。水水水是極性分子，可作為溶劑參與物質代謝；水是極性分子，可作為溶劑參與物質代謝；水能在溫度升高時吸收較多的熱量，這就使細水能在溫度升高時吸收較多的熱量，這就使細胞的溫度和代謝速率得以保持穩定；胞的溫度和代謝速率得以保持穩定；水的蒸發

5、熱較高，有利于生物體保持體溫；水的蒸發熱較高，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 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎沈陽農業大學植物學教研室分 子水的表面能力水的內聚力第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子細胞中的無機鹽一般都是以離子狀態存在細胞中的無機鹽一般都是以離子狀態存在的，如的，如Na+、K K+ +、CaCa+ +等。等。無機鹽無機鹽是酶的活化因子和調節因子，如是酶的活化因子和調節因子，如MgMg+ +、CaCa+ +等；等；是合成有機物的原料，如是合成有機物的原料

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胞的可在一定程度上使細胞的pHpH保持恒定，維持細保持恒定，維持細胞正常的生命活動。胞正常的生命活動。作用作用第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子蛋白質是細胞和生物體中最重要的物質，它對生蛋白質是細胞和生物體中最重要的物質，它對生命的重要性體現在兩個字上：質與量上。命的重要性體現在兩個字上：質與量上。蛋白質蛋白質質：質：蛋白質是一切生命活動的體現者，有什么樣的蛋蛋白質是一切生命活動的體現者，有什么樣的蛋白質就能表達出什么樣的生物性狀。白質就能表達出什么樣的生

7、物性狀。重要性重要性量：量：、無機鹽、無機鹽 11.5%11.5%、糖類和核酸、糖類和核酸 11.5%11.5%、脂類、脂類 12%12%、蛋白質蛋白質 710%710%、水、水 8090%8090%原生質的各種成分比例原生質的各種成分比例第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子蛋白質的組成單體是氨基酸，組成蛋白質的常見蛋白質的組成單體是氨基酸，組成蛋白質的常見氨基酸有氨基酸有2020多種。多種。組成組成按照側鏈化學性質的不同，可以分為以下三組：按照側鏈化學性質的不同，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 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子一級結構：指多肽鏈中氨基酸數目、種類和線性排列順序。一級結構：指多肽鏈中氨基酸數目、種類和線性排列順序

9、。二級結構：指多肽鏈通過氫鍵在鏈內形成的局部規則結構。二級結構：指多肽鏈通過氫鍵在鏈內形成的局部規則結構。三級結構：在二級結構基礎上的肽鏈再折疊形成的構象。三級結構：在二級結構基礎上的肽鏈再折疊形成的構象。四級結構：組成蛋白質的多條肽鏈在天然構象空間上的排列方式四級結構：組成蛋白質的多條肽鏈在天然構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。結構結構2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎沈陽農業大學植物學教研室分 子生物的結構和性狀都與蛋白質有關，如肌肉、皮膚、生物的結構和性狀都與蛋白質有關，如肌肉、皮膚、毛發等的主要成分都是蛋白質；毛發等的主要成分都是蛋

10、白質；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；白質；蛋白質參與基因表達調節，以及氧化還原反應、電蛋白質參與基因表達調節，以及氧化還原反應、電子傳遞、神經傳遞乃至學習和記憶等多種生命活動；子傳遞、神經傳遞乃至學習和記憶等多種生命活動；細胞和生物體內各種生物化學反應中起催化作用的細胞和生物體內各種生物化學反應中起催化作用的也是蛋白質；也是蛋白質；蛋白質如蛇毒、蜂毒等是動物的攻防武器。蛋白質如蛇毒、蜂毒等是動物的攻防武器。功能功能第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子核酸是遺傳信息的存儲和傳遞

11、者。結構單體是核核酸是遺傳信息的存儲和傳遞者。結構單體是核苷酸，一個核苷酸包括一個含氮堿基、一個核糖苷酸，一個核苷酸包括一個含氮堿基、一個核糖和一個磷酸根。和一個磷酸根。核酸核酸核苷酸核苷酸2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎沈陽農業大學植物學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。分類分類比較比較分 子第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子DNADNA是遺傳信息的攜帶者；是遺傳信息的攜帶者；RNARNA在蛋白質合成中起重要作用；在蛋白質合成中起重要作用；核苷酸還可以作為化學能量攜

12、帶者，其中核苷酸還可以作為化學能量攜帶者，其中ATPATP（三磷酸腺苷）稱為能量的貨幣單位；（三磷酸腺苷）稱為能量的貨幣單位；cAMPcAMP（環腺苷一磷酸）作為重要的信號分（環腺苷一磷酸）作為重要的信號分子，在細胞信號轉導中起著重要的第二信使子，在細胞信號轉導中起著重要的第二信使作用。作用。功能功能2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎沈陽農業大學植物學教研室分 子糖類是細胞中很重要的一大類有機化合物。是生糖類是細胞中很重要的一大類有機化合物。是生命活動所需的能源，又是重要的中間產物。命活動所需的能源，又是重要的中間產物。糖類糖類分類分類單糖雙糖多糖第二章 生命的物質

13、基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子作為能源和碳源物質；作為能源和碳源物質；參與細胞的結構的組成；參與細胞的結構的組成；分子識別作用。分子識別作用。功能功能第二章 生命的物質基礎2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成沈陽農業大學植物學教研室分 子脂類不溶于水，但都能夠溶于非極性溶劑，如乙脂類不溶于水，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遠大于遠大于2。脂類脂類分類分類蠟磷脂中性脂肪2.1 原生質的化學組成原生質的化學組成第二章 生命的物質基礎沈陽農業大學植物學教研室分 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，氧化時產生的能約是糖的二倍，是貯存能的分子，氧化時產生的能約是糖的二倍，所以細胞貯存脂肪比貯存糖經濟得多；所以細胞貯存脂肪比貯存糖經濟得多；構成生物表面的保護