生命与水.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,上海市精品课程系列,-,生物化学,第一章生命与水,第一章 生命与水,1.1,什么是生命,1.2,生物分子与细胞,1.3,水是生命之源,1.1,什么是生命,生命的基本特征,化学成分的同一性,生命具有严谨有序的结构,生命能自我繁殖,生命的繁殖存在遗传和变异,生命会生长发育,生命需要新陈代谢,生命有应激反应,生命存在进化,1.1,什么是生命,组成生物体的元素,化学成分的同一性,微量元素：,Mn,、,Fe,、,Co,、,Cu,、,Zn,、,Se,、,I,、,Cr,、,Si,、,V,、,F,、,B,、,Mo,、,Sn,、,Ni,、,Br,组成生物体的分子,生物大分子：,糖类、脂类、蛋白质、核酸,生物小分子：,单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸及其衍生物,基本元素：,C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,、,Ca,、,K,、,Na,、,Mg,、,Cl,1.1,什么是生命,生命具有严谨有序的结构,生命与非生命相比,具有无可比拟的、高度复杂而又严,谨有序的物质结构,。,生命的,基本结构单位,和,功能单位,是细胞，细胞以复杂,有序的物质结构来表现生命的形态和功能。,1.1,什么是生命,生命能自我繁殖,生物能通过繁殖产生出新的一代，繁殖使不能长存的,生物得以延续。,子代与母代总是基本一致。,生殖主要有,无性生殖,和,有性生殖,两种。,无性生殖,不涉及性别，没有受精过程。,有性生殖,是由两个性细胞融合为一，成为合子或受精卵，再发育成新一代个体的生殖方式。,1.1,什么是生命,生命的繁殖存在遗传和变异,遗传,在繁殖过程中，生物体把自己的,特性,传递给后代，通过遗传把生物体适应环境的特性,保留,下去。,变异,在繁殖过程中，生物体会产生与自己,不同,的后代，通过变异产生,新的特性,以应付环境变化或适应新环境。,1.1,什么是生命,生命会生长发育,生物依靠,从外界向体内吸收食物,而,生长,。,发育,是一个主要由,遗传决定,的,相对稳定,的过程。,直接发育,指幼体和成体形态结构基本相同，仅成熟与不成熟之分，生活习性，生态需求都基本一致。如鱼类、爬行类、鸟类、哺乳类动物的胚后发育过程。,变态发育,指动物幼体与成体形态结构和生活习性上所出现的一系列显著变化差别很大，而且改变的形态又是集中在短时间内完成的胚后发育过程。如昆虫纲与两栖动物。,新陈代谢是生命现象,最基本的特征之一,。,新陈代谢是生物体内化学组成的自我更新过程。,1.1,什么是生命,生命需要新陈代谢,生物体是个,开放系统,，它不断地从环境中摄入高焓低,熵的营养物质，最后转化为低焓高熵的废物排出体外。,同化作用（合成代谢）：,从外界摄取物质和能量，将它们转化为自身的物质并贮存可利用的能量。,异化作用（分解代谢）：,分解生命物质将能量释放出来，供生命活动需要。,1.1,什么是生命,生命有应激反应,生物体能接受外界刺激，并有能力对周围的环境变化,做出主动的、合乎自己目的的反应，使自己趋利避害、,趋吉避凶。,神经系统,激素分泌系统,免疫系统,1.1,什么是生命,生命存在进化,1.2,生物分子与细胞,生物分子,细胞,1.2,生物分子与细胞,生物分子,1.2,生物分子与细胞,细胞,细胞的发现,罗伯特,虎克的显微镜和观察到的细胞,列文,虎克的显微镜,1.2,生物分子与细胞,细胞的基本共性,都有由,磷脂双分子层,与,蛋白质,构成的生物膜，即细胞,膜,。,都有,两种核酸,：,DNA,与,RNA,作为遗传信息复制与转,录的载体,。,核糖体,作为蛋白质合成的机器，存在于一切细胞,。,所有细胞的增殖都以,一分为二,的方式进行分裂，遗传,物质复制加倍，均匀分配给两个子细胞,。,细胞是生物体结构和功能的基本单位。,1.2,生物分子与细胞,细胞的分类,原核细胞,真核细胞,结构简单，没有典型的细胞核和细胞器。,细菌和蓝藻属于原核细胞。,大肠杆菌,是研究和了解最多的一种。,动、植物和真菌由真核细胞构成。,结构远比原核细胞复杂。,有细胞核结构和各种细胞器。,1.2,生物分子与细胞,原核细胞,一个正在分裂的大肠杆菌,某些原核细胞的形状,1.2,生物分子与细胞,原核细胞,细胞壁,细胞膜,拟核（,DNA,）,核糖体,鞭毛,菌毛,荚膜,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,动物细胞结构图,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,植物细胞结构图,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,细胞核,内膜,核膜孔,核仁,外膜,真核细胞内,最大,的细胞器。,由,双层膜,包裹，膜上有,核膜孔,物质交换和信息传递。,包含了几乎所有的,细胞,DNA,。,染色质,/,体,由DNA、RNA和许,多特殊的蛋白质组成。,核内是进行,DNA,复制,及,转录,等,生化反应的场所，是细胞遗传,与代谢的,调控中心,。,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,细胞膜,磷脂分子,蛋白质分子,脂双层,由脂类和蛋白质构成的,双分子层结构,。,为细胞的生命活动提供稳定的,内环境,，行使物质转运、,信号传递、细胞识别等多种复杂的功能。,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,能量转换,氧化磷酸化。,存在于各种真核细胞中。,具有封闭的,两层单位膜,，内膜,向内折叠，并演化为内膜的特,化结构,嵴,。,是,三羧酸循环,、,生物氧化,、,氧,化磷酸化,等生物化学反应的场,所。,线粒体,内膜,外膜,嵴,膜间空隙,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,能量转换,光合磷酸化。,存在于藻类和植物细胞中。,具有封闭的,两层单位膜,，内膜,向内折叠，并演化为内膜的特,化结构,类囊体,。,是,光合作用,的场所。,叶绿体,外膜 内膜,核糖体,类囊体,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,内质网与核糖体,内质网膜,大亚基,核糖体,内质网腔,核糖体,小亚基,粗糙,内质网：外表面附着核糖体颗粒，合成蛋白质的场所。,平滑,内质网：在代谢和解毒上有重要作用。,高尔基体,1.2,生物分子与细胞,一种,有极性,的细胞器。,大多是由一群平滑的,单层膜,包裹,的小泡。,在蛋白质加工、分选、包装与运,输及细胞内“膜流”中起重要作用。,真核细胞,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,溶酶体,溶酶体作用的三个途径,细胞中由,膜包裹,的球状小泡。,内含许多不同的,酶,，能水解消化,细胞中不再需要,的蛋白质、多糖,和脂。,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,肌动蛋白纤维 微管 胞间连丝,微管与微丝,微管：由,微管蛋白,组装成的长管状细胞骨架结构，参与细胞形态,的维持、细胞运动和细胞分裂。,微丝：由,肌动蛋白,组成的骨架纤维，参与肌肉收缩、变形运动、,细胞分裂等活动。,1.2,生物分子与细胞,真核细胞,胞浆,细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的,胶状物,质,，含有蛋白质、核酸、糖类及其他代谢产物。,许多,中间代谢过程,都在其中进行，如糖酵解、,磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成、氨,基酸的活化、脂肪酸的合成等等。,1.2,生物分子与细胞,原核细胞与真核细胞的比较,特 征,原核细胞,真核细胞,细胞大小,较小（,110,m,m,）,较大（,10100,m,m,）,细胞膜,有（多功能性）,有,核膜,无,有,染色体,由一个环状,DNA,分子构成的单个染色体，,DNA,不与或很少与蛋白质结合,2,个染色体以上，染色体由线状,DNA,与蛋白质组成,核仁,无,有,线粒体,无,有,内质网,无,有,高尔基体,无,有,1.2,生物分子与细胞,原核细胞与真核细胞的比较,特 征,原核细胞,真核细胞,溶酶体,无,有,核糖体,70S,（,50S,与,30S,的大小亚基）,80S,（,60S,与,40S,的大小亚基）,光合作用,结构,蓝藻具有叶绿素,a,的膜层结构，细菌具有菌色素,植物叶绿体具有叶绿素,a,与,b,核外,DNA,细菌具有裸露的质粒,DNA,线粒体,DNA,，叶绿体,DNA,内膜系统,简单,复杂,细胞壁,细菌细胞壁主要成分氨基糖和壁酸,动物细胞无细胞壁，植物细胞细胞壁主要成分纤维素和果胶,细胞骨架,无,有（微管、微丝）,细胞增殖,无丝分裂（二分体、出芽）,以有丝分裂为主,1.3,水是生命之源,水的特性,水在生物体的分布及存在形式,水在生物体中的作用,生命系统是一个缓冲系统,水的特性,水是,极性分子,，既是氢键的受体，又是氢键的供体。,1.3,水是生命之源,水有,高介电常数,（,80,），是众多反应物的优良溶剂。,水是生命有机体中含量,最多,的物质，一般占体重的,60,70%,。,几乎所有的生物分子都根据它们对周围水的物理性质,和化学性质的反应，决定它们的形状，从而也决定它,们的功能。,水本身积极,参与,许多维持生命的化学反应。,水的氧化产生分子氧,O,2,，是光合作用的基本反应。,水在生物体的分布及存在形式,1.3,水是生命之源,器官,含水量,骨髓,22%,肌肉,76%,脑,7484%,心脏,79%,肝脏,70%,皮肤,72%,血液,83%,自由水,：以自由的形,式存在，能够自由流,动，是较好的溶剂和,运输工具。,结合水,：与体内的蛋,白质、黏多糖结合，,较难流动。,水在生物体中的作用,是一种良好的,溶剂,，生物体内许多物质都能溶于水,1.3,水是生命之源,能直接参加,水解,、,氧化还原,反应,在体内起着,运输物质,的作用,对于,维持机体温度,的稳定起很大作用,能起,润滑,作用,能保持植物的,固有形态,1.3,水是生命之源,缓冲溶液,生命系统是一个缓冲系统,可用于很多需要准确控制,pH,的生化实验。,一种能在加入酸或碱时抵抗,pH,值改变的溶液。,pH,值取决于溶液的,pK,a,值及盐和酸的比例。,一般而言，缓冲溶液有效的缓冲范围为其,pKa,两侧,1,个,pH,单位,。,缓冲溶液的缓冲能力是有限的，其抗,pH,值变化的能力,各不相同。只有当,C,酸,/C,碱（或,C,碱,/C,酸）在一定范,围内，溶液的缓冲性能才比较显著。,pH=pK,a,+lg,质子受体,/,质子供体,1.3,水是生命之源,生物化学中常用的缓冲溶液,酸或碱,pK,a1,pK,a2,pK,a3,磷酸,2.1,7.2,12.3,柠檬酸,3.1,4.8,5.4,碳酸,6.4,10.3,-,甘氨酰甘氨酸,3.1,8.1,-,醋酸,4.8,-,-,巴比妥酸,3.4,-,-,Tris,8.3,-,-,1.3,水是生命之源,pH,值与生命,系统,解离反应,pK,a,蛋白质,HPr H,+,+Pr,-,7.4,碳酸氢盐,H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,6.1,磷酸盐,H,2,PO,4,H,+,+HPO,4,2-,7.2,多数细胞仅能在,很窄的,pH,值范围,内进行活动,。,生物体液具有,高度缓冲性,。,生物体中有,三种,主要的缓冲体系。,在不同生物、细胞和器官中每种缓冲液体系所占的,分,量不同,。,小结,生命的特征包括：,化学成分的同一性、严谨有序的结构、能自我,繁殖、存在生长发育、遗传变异、需新陈代谢、有应激反应等。,细胞是生命的基本结构单位。,活细胞具有进行物质代谢、能量转,化、自身生长和复制及自身调控等功能。,细胞分成两大类，,原核,细胞和真核细胞。所有的细胞都被一个双分子层的质膜所包裹，,内部有细胞质、核糖体以及核或核体。,水是生物体的主要成分。,在生物体中，水以结合水和游离水两种,形态存在。在生物体内，水不仅直接参与生物化学反应，而且可,以作为溶剂，溶解各种生物分子，并起到运输物质的作用。,思考题,1.,生物体中的基本元素有哪些？哪些是最基本元素？,2.,水在生物体中的存在形式及作用是什么？,3.,简述原核细胞和真核细胞在结构上的异同。,4.,简述生命的特征。,