生命与水ppt课件.ppt

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1.11.1 什么是生命1.21.2 生物分子与细胞1.31.3 水是生命之源2.1.1 什么是生命生生命命的的基基本本特特征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3.1.1 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：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：生物大分子：糖糖类、脂、脂类、蛋白、蛋白质、核酸、核酸生物小分子：生物小分子：单糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸及其衍生物糖、脂肪酸、氨基酸、核苷酸及其衍生物基本元素：基本元素：C、H、O、N、P、S、Ca、K、Na、Mg、Cl4.1.1 什么是生命生命具有严谨有序的结构生命与非生命相比生命与非生命相比具有无可比具有无可比拟的、高度复的、高度复杂而又而又严谨有序的物有序的物质结构构。生命的生命的基本基本结构构单位位和和功能功能单位位是是细胞，胞，细胞以复胞以复杂有序的物有序的物质结构来表构来表现生命的形生命的形态和功能。和功能。5.1.1 什么是生命生命能自我繁殖生物能通生物能通过繁殖繁殖产生出新的一代，繁殖使不能生出新的一代，繁殖使不能长存的存的生物得以延生物得以延续。子代与母代子代与母代总是基本一致。是基本一致。生殖主要有生殖主要有无性生殖无性生殖和和有性生殖有性生殖两种。两种。无性生殖无性生殖不涉及性不涉及性别，没有受精，没有受精过程。程。有性生殖有性生殖是由两个性是由两个性细胞融合胞融合为一，一，成成为合子或受精卵，再合子或受精卵，再发育成新一育成新一代个体的生殖方式。代个体的生殖方式。6.1.1 什么是生命生命的繁殖存在遗传和变异遗传 在繁殖在繁殖过程中，生物体把自己的程中，生物体把自己的特性特性传递给后代，后代，通通过遗传把生物体适把生物体适应环境的特性境的特性保留保留下去。下去。变异 在繁殖在繁殖过程中，生物体会程中，生物体会产生与自己生与自己不同不同的后代，的后代，通通过变异异产生生新的特性新的特性以以应付付环境境变化或适化或适应新新环境。境。7.1.1 什么是生命生命会生长发育生物依靠生物依靠从外界向体内吸收食物从外界向体内吸收食物而而生生长。发育育是一个主要由是一个主要由遗传决定决定的的相相对稳定定的的过程。程。直接直接发育育指幼体和成体形指幼体和成体形态结构基本构基本相同，相同，仅成熟与不成熟之分，生活成熟与不成熟之分，生活习性，生性，生态需求都基本一致。如需求都基本一致。如鱼类、爬行爬行类、鸟类、哺乳、哺乳类动物的胚后物的胚后发育育过程。程。变态发育育指指动物幼体与成体形物幼体与成体形态结构构和生活和生活习性上所出性上所出现的一系列的一系列显著著变化差化差别很大，而且改很大，而且改变的形的形态又是又是集中在短集中在短时间内完成的胚后内完成的胚后发育育过程。程。如昆虫如昆虫纲与两栖与两栖动物。物。8.新新陈代代谢是生命是生命现象象最基本的特征之一最基本的特征之一。新新陈代代谢是生物体内化学是生物体内化学组成的自我更新成的自我更新过程。程。1.1 什么是生命生命需要新陈代谢生物体是个生物体是个开放系开放系统，它不断地从，它不断地从环境中境中摄入高入高焓低低熵的的营养物养物质，最后，最后转化化为低低焓高高熵的的废物排出体外。物排出体外。同化作用（合成代同化作用（合成代谢）：）：从外界从外界摄取物取物质和能量，将它和能量，将它们转化化为自身自身的物的物质并并贮存可利用的能量。存可利用的能量。异化作用（分解代异化作用（分解代谢）：）：分解生命分解生命物物质将能量将能量释放出来，供生命活放出来，供生命活动需要。需要。9.1.1 什么是生命生命有应激反应生物体能接受外界刺激，并有能力生物体能接受外界刺激，并有能力对周周围的的环境境变化化做出主做出主动的、合乎自己目的的反的、合乎自己目的的反应，使自己，使自己趋利避害、利避害、趋吉避凶。吉避凶。神神经系系统激素分泌系激素分泌系统免疫系免疫系统10.1.1 什么是生命生命存在进化11.1.2 生物分子与细胞生物分子细胞12.1.2 生物分子与细胞生物分子13.1.2 生物分子与细胞细胞细胞的发现 罗伯特伯特虎克的虎克的显微微镜和和观察到的察到的细胞胞 列文列文虎克的虎克的显微微镜14.1.2 生物分子与细胞细胞的基本共性都有由都有由磷脂双分子磷脂双分子层与与蛋白蛋白质构成的生物膜，即构成的生物膜，即细胞胞膜膜。都有都有两种核酸两种核酸：DNA 与与 RNA作作为遗传信息复制与信息复制与转录的的载体体。核糖体核糖体作作为蛋白蛋白质合成的机器，存在于一切合成的机器，存在于一切细胞胞。所有所有细胞的增殖都以胞的增殖都以一分一分为二二的方式的方式进行分裂，行分裂，遗传物物质复制加倍，均匀分配复制加倍，均匀分配给两个子两个子细胞胞。细胞是生物体胞是生物体结构和功能构和功能的基本的基本单位。位。15.1.2 生物分子与细胞细胞的分类原核原核细胞胞真核真核细胞胞 结构构简单，没有典型的，没有典型的细胞核和胞核和细胞器。胞器。细菌和菌和蓝藻属于原核藻属于原核细胞。胞。大大肠杆菌杆菌是研究和了解最多的一种。是研究和了解最多的一种。动、植物和真菌由真核、植物和真菌由真核细胞构成。胞构成。结构构远比原核比原核细胞复胞复杂。有有细胞核胞核结构和各种构和各种细胞器。胞器。16.1.2 生物分子与细胞原核原核细胞胞一个正在分裂的大一个正在分裂的大肠杆菌杆菌某些原核某些原核细胞的形状胞的形状17.1.2 生物分子与细胞原核原核细胞胞细胞壁胞壁细胞膜胞膜拟核（核（DNA）核糖体核糖体鞭毛鞭毛菌毛菌毛荚膜膜18.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞动物物细胞胞结构构图19.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞植植物物细胞胞结构构图20.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞细胞核胞核内膜内膜核膜孔核膜孔核仁核仁外膜外膜 真核真核细胞内胞内最大最大的的细胞器。胞器。由由双双层膜膜包裹，膜上有包裹，膜上有核膜孔核膜孔 物物质交交换和信息和信息传递。包含了几乎所有的包含了几乎所有的细胞胞DNA。染色染色质/体体由由DNA、RNA和和许 多特殊的蛋白多特殊的蛋白质组成。成。核内是核内是进行行DNA复制复制及及转录等等 生化反生化反应的的场所，是所，是细胞胞遗传 与代与代谢的的调控中心控中心。21.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞细胞膜胞膜磷脂分子磷脂分子蛋白蛋白质分子分子脂双脂双层 由脂由脂类和蛋白和蛋白质构成的构成的双分子双分子层结构构。为细胞的生命活胞的生命活动提供提供稳定的定的内内环境境，行使物，行使物质转运、运、信号信号传递、细胞胞识别等多种复等多种复杂的功能。的功能。22.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞 能量能量转换氧化磷酸化。氧化磷酸化。存在于各种真核存在于各种真核细胞中。胞中。具有封具有封闭的的两两层单位膜位膜，内膜，内膜 向内折叠，并演化向内折叠，并演化为内膜的特内膜的特 化化结构构嵴。是是三三羧酸循酸循环、生物氧化生物氧化、氧氧 化磷酸化化磷酸化等生物化学反等生物化学反应的的场 所。所。线粒体粒体内膜内膜外膜外膜嵴膜膜间空隙空隙23.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞 能量能量转换光合磷酸化。光合磷酸化。存在于藻存在于藻类和植物和植物细胞中。胞中。具有封具有封闭的的两两层单位膜位膜，内膜，内膜 向内折叠，并演化向内折叠，并演化为内膜的特内膜的特 化化结构构类囊体囊体。是是光合作用光合作用的的场所。所。叶叶绿体体外膜外膜 内膜内膜核糖体核糖体类囊体囊体24.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞内内质网与核糖体网与核糖体内内质网膜网膜大大亚基基核糖体核糖体内内质网腔网腔核糖体核糖体小小亚基基 粗糙粗糙内内质网：外表面附着核糖体网：外表面附着核糖体颗粒，合成蛋白粒，合成蛋白质的的场所。所。平滑平滑内内质网：在代网：在代谢和解毒上有重要作用。和解毒上有重要作用。25.高高尔基体基体1.2 生物分子与细胞 一种一种有极性有极性的的细胞器。胞器。大多是由一群平滑的大多是由一群平滑的单层膜膜包裹包裹 的小泡。的小泡。在蛋白在蛋白质加工、分加工、分选、包装与运、包装与运 输及及细胞内胞内“膜流膜流”中起重要作用。中起重要作用。真核真核细胞胞26.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞溶溶酶体体溶溶酶体作用的三个途径体作用的三个途径 细胞中由胞中由膜包裹膜包裹 的球状小泡。的球状小泡。内含内含许多不同的多不同的 酶，能水解消化，能水解消化 细胞中不再需要胞中不再需要 的蛋白的蛋白质、多糖、多糖 和脂。和脂。27.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞 肌肌动蛋白蛋白纤维 微管微管 胞胞间连丝微管与微微管与微丝 微管：由微管：由微管蛋白微管蛋白组装成的装成的长管状管状细胞骨架胞骨架结构，参与构，参与细胞形胞形态 的的维持、持、细胞运胞运动和和细胞分裂。胞分裂。微微丝：由：由肌肌动蛋白蛋白组成的骨架成的骨架纤维，参与肌肉收，参与肌肉收缩、变形运形运动、细胞分裂等活胞分裂等活动。28.1.2 生物分子与细胞真核真核细胞胞胞胞浆 细胞胞质中，除去可分辨的中，除去可分辨的细胞器以外的胞器以外的胶状物胶状物 质，含有蛋白，含有蛋白质、核酸、糖、核酸、糖类及其他代及其他代谢产物。物。许多多中中间代代谢过程程都在其中都在其中进行，如糖酵解、行，如糖酵解、磷酸戊糖途径、糖磷酸戊糖途径、糖醛酸途径、糖原的合成、氨酸途径、糖原的合成、氨 基酸的活化、脂肪酸的合成等等。基酸的活化、脂肪酸的合成等等。29.1.2 生物分子与细胞原核原核细胞与真核胞与真核细胞的比胞的比较特特 征征原核原核细胞胞真核真核细胞胞细胞大小胞大小较小（小（110m mm）较大（大（10100m mm）细胞膜胞膜有（多功能性）有（多功能性）有有核膜核膜无无有有染色体染色体由一个由一个环状状DNA分子构成的分子构成的单个染色体，个染色体，DNA不与或很少与不与或很少与蛋白蛋白质结合合2个染色体以上，染色体由个染色体以上，染色体由线状状DNA与蛋白与蛋白质组成成核仁核仁无无有有线粒体粒体无无有有内内质网网无无有有高高尔基体基体无无有有30.1.2 生物分子与细胞原核原核细胞与真核胞与真核细胞的比胞的比较特特 征征原核原核细胞胞真核真核细胞胞溶溶酶体体无无有有核糖体核糖体70S（50S与与30S的大小的大小亚基）基）80S（60S与与40S的大小的大小亚基）基）光合作用光合作用结构构蓝藻藻具具有有叶叶绿素素a的的膜膜层结构构，细菌具有菌色素菌具有菌色素植物叶植物叶绿体具有叶体具有叶绿素素a与与b核外核外DNA细菌具有裸露的菌具有裸露的质粒粒DNA线粒体粒体DNA，叶，叶绿体体DNA内膜系内膜系统简单复复杂细胞壁胞壁细菌菌细胞胞壁壁主主要要成成分分氨氨基基糖糖和和壁壁酸酸动物物细胞胞无无细胞胞壁壁，植植物物细胞胞细胞壁主要成分胞壁主要成分纤维素和果胶素和果胶细胞骨架胞骨架无无有（微管、微有（微管、微丝）细胞增殖胞增殖无无丝分裂（二分体、出芽）分裂（二分体、出芽）以有以有丝分裂分裂为主主31.1.3 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32.水的特性水是水是极性分子极性分子，既是，既是氢键的受体，又是的受体，又是氢键的供体。的供体。1.3 水是生命之源水有水有高介高介电常数常数（80），是众多反），是众多反应物的物的优良溶良溶剂。水是生命有机体中含量水是生命有机体中含量最多最多的物的物质，一般占体重的，一般占体重的6070%。几乎所有的生物分子都根据它几乎所有的生物分子都根据它们对周周围水的物理性水的物理性质和化学性和化学性质的反的反应，决定它，决定它们的形状，从而也决定它的形状，从而也决定它们的功能。的功能。水本身水本身积极极参与参与许多多维持生命的化学反持生命的化学反应。水的氧化水的氧化产生分子氧生分子氧O2，是光合作用的基本反，是光合作用的基本反应。33.水在生物体的分布及存在形式1.3 水是生命之源器官器官含水量含水量骨髓骨髓22%肌肉肌肉76%脑7484%心心脏79%肝肝脏70%皮肤皮肤72%血液血液83%自由水自由水：以自由的形：以自由的形 式存在，能式存在，能够自由流自由流 动，是，是较好的溶好的溶剂和和 运运输工具。工具。结合水合水：与体内的蛋：与体内的蛋 白白质、黏多糖、黏多糖结合，合，较难流流动。34.水在生物体中的作用是一种良好的是一种良好的溶溶剂，生物体内，生物体内许多物多物质都能溶于水都能溶于水1.3 水是生命之源能直接参加能直接参加水解水解、氧化氧化还原原反反应在体内起着在体内起着运运输物物质的作用的作用对于于维持机体温度持机体温度的的稳定起很大作用定起很大作用能起能起润滑滑作用作用能保持植物的能保持植物的固有形固有形态35.1.3 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可用于很多需要准确控制pH的生化的生化实验。一种能在加入酸或碱一种能在加入酸或碱时抵抗抵抗pH值改改变的溶液。的溶液。pH值取决于溶液的取决于溶液的pKa值及及盐和酸的比例。和酸的比例。一般而言，一般而言，缓冲溶液有效的冲溶液有效的缓冲范冲范围为其其pKa两两侧1个个pH单位位。缓冲溶液的冲溶液的缓冲能力是有限的，其抗冲能力是有限的，其抗pH值变化的能力化的能力各不相同。各不相同。只有当只有当 C酸酸/C碱（或碱（或 C碱碱/C酸）在一定酸）在一定范范围内，溶液的内，溶液的缓冲性能才比冲性能才比较显著。著。pH=pKa+lg质子受体子受体/质子供体子供体36.1.3 水是生命之源生物化学中常用的缓冲溶液酸或碱酸或碱pKa1pKa2pKa3磷酸磷酸2.17.212.3柠檬酸檬酸3.14.85.4碳酸碳酸6.410.3-甘氨甘氨酰甘氨酸甘氨酸3.18.1-醋酸醋酸4.8-巴比妥酸巴比妥酸3.4-Tris8.3-37.1.3 水是生命之源pH值与生命系系统解离反解离反应pKa蛋白蛋白质 HPr H+Pr-7.4碳酸碳酸氢盐 H2CO3 H+HCO3-6.1磷酸磷酸盐 H2PO4 H+HPO42-7.2多数多数细胞胞仅能在能在很窄的很窄的pH值范范围内内进行活行活动。生物体液具有生物体液具有高度高度缓冲性冲性。生物体中有生物体中有三种三种主要的主要的缓冲体系。冲体系。在不同生物、在不同生物、细胞和器官中每种胞和器官中每种缓冲液体系所占的冲液体系所占的分分量不同量不同。38.小结生命的特征包括：生命的特征包括：化学成分的同一性、化学成分的同一性、严谨有序的有序的结构、能自我构、能自我繁殖、存在生繁殖、存在生长发育、育、遗传变异、需新异、需新陈代代谢、有、有应激反激反应等。等。细胞是生命的基本胞是生命的基本结构构单位。位。活活细胞具有胞具有进行物行物质代代谢、能量、能量转化、自身生化、自身生长和复制及自身和复制及自身调控等功能。控等功能。细胞分成两大胞分成两大类，原核原核细胞和真核胞和真核细胞。所有的胞。所有的细胞都被一个双分子胞都被一个双分子层的的质膜所包裹，膜所包裹，内部有内部有细胞胞质、核糖体以及核或核体。、核糖体以及核或核体。水是生物体的主要成分。水是生物体的主要成分。在生物体中，水以在生物体中，水以结合水和游离水两种合水和游离水两种形形态存在。在生物体内，水不存在。在生物体内，水不仅直接参与生物化学反直接参与生物化学反应，而且可，而且可以作以作为溶溶剂，溶解各种生物分子，并起到运，溶解各种生物分子，并起到运输物物质的作用。的作用。39.思考题1.生物体中的基本元素有哪些？哪些是最基本元素？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？水在生物体中的存在形式及作用是什么？3.简述原核述原核细胞和真核胞和真核细胞在胞在结构上的异同。构上的异同。4.简述生命的特征。述生命的特征。40.