页数:58页文件大小:3.37 MB来源: 植物生长与环境ppt课件
本课件讲第一章植物细胞,从细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核四个层面拆解细胞结构,说明蛋白质、核酸、脂类、糖类等原生质化学组成,并介绍酶的组成、活性中心、作用机理与温度pH等影响因素。
第一篇植物生长发育的物质基础,第一章植物细胞,围绕结构、组成与酶三条主线展开。
细胞是植物体结构和功能的基本单位,植物体内所有生理活动都以细胞为单位完成。
细胞核是细胞的核心,控制植物的生长发育过程。
细胞壁由外向内依次为胞间层、初生壁、次生壁,内侧为细胞腔。相邻细胞之间靠胞间层黏连,初生壁与次生壁依次加厚。
细胞壁的主要成分是纤维素,图中展示电子显微镜下观察到的纤维素微纤丝结构状态。
胞间连丝是连接相邻两个细胞的原生质细丝。通过胞间连丝,相邻细胞乃至整个植物体的原生质连成一体,称共质体;细胞壁亦连成一体,称质外体。二者是植物短距离运输的主要途径。
胞间连丝横贯细胞壁,中央为连接管,外围与细胞膜相连,两侧与相邻细胞的内质网相通,形成细胞间物质与信息的通道。
细胞膜由脂类双分子层构成骨架,嵌入蛋白与附着蛋白分布其中,电镜下呈暗—明—暗三层结构,称单位膜。
细胞质是质膜以内、细胞核以外的原生质区域,分为胞基质和细胞器两大部分。
细胞器主要有叶绿体、线粒体、内质网、高尔基体、核糖体、溶酶体、圆球体、微体和液泡等。
叶绿体由被膜、基质、基粒、基粒片层和基质片层组成,功能是光合作用的场所。
线粒体具外膜与内膜,内膜向内折叠形成嵴,内部含基质、DNA、核糖核蛋白体与电子传递粒,功能是呼吸作用的场所。
内质网是由膜构成的管道系统,表面附着核糖核蛋白体,与胞基质和核膜相连,承担物质合成与运输。
高尔基体由一摞扁平囊泡和周围小泡组成,参与细胞分泌物的加工、包装与运输。
核糖体以大、小亚基的形式游离于胞基质中,需要时二者结合,成为细胞内合成蛋白质的场所(mRNA+蛋白质)。
核膜由内膜与外膜组成,膜上分布核孔,外膜与粗面内质网(rER)相连并附着核糖核蛋白体,核孔是核质与胞质交换的通道。
核质中的染色质由DNA与组蛋白组成核小体,分散于核液中,功能是合成mRNA和tRNA。
核仁含染色质DNA、核糖核蛋白颗粒与rRNA纤维,功能是合成核糖体的亚单位。
后含物是植物细胞新陈代谢产生的代谢中间产物和废物等,主要是蛋白质、淀粉、脂肪(油)和晶体等贮藏物质。
糊粉粒是贮藏蛋白质的后含物,常与淀粉粒一同存在于种子等贮藏器官的细胞中。
淀粉粒是植物细胞中最常见的后含物,由淀粉在造粉体中层层沉积形成。
脂肪(油)以小油滴形式存在于细胞质中,是种子等器官的重要贮藏物质。
晶体是细胞代谢废物形成的结晶状后含物,常见于液泡或细胞间隙。
植物细胞由细胞壁和原生质两部分构成。细胞壁主要成分为纤维素、果胶质和半纤维素,有的还含木质素、角质和木栓质。
原生质的基本成分包括蛋白质、核酸、脂类、糖类和无机盐,水分约占原生质组成的80%以上;蛋白质是结构物质、贮藏物质和酶的主要成分,核酸是遗传物质。
蛋白质占原生质干重的50%,分子量约1万至100万道尔顿。
| 元素 | 含量(占蛋白质干重) |
|---|---|
| 碳(C) | 50% |
| 氢(H) | 7% |
| 氧(O) | 23% |
| 氮(N) | 16% |
| 硫(S) | 3% |
蛋白质的基本结构单位是氨基酸,通式为 R-CH(NH2)-COOH。氨基酸与水合茚三酮反应生成蓝紫色化合物,是其特征反应。
蛋白质分子的一级结构指氨基酸按一定顺序以肽键(-CO-NH-)连接形成的多肽链骨架。
此外蛋白质还具有胶体性质、带电性质、溶解性质、颜色反应和特定吸收光谱。
核酸是原生质的基本组成物质之一,从动植物的高等生物到简单的病毒都含有核酸。核酸常与蛋白质结合成核蛋白,在个体发育、生长、繁殖和遗传变异中起极重要作用,决定着植物的生长发育。
| 组成 | RNA | DNA |
|---|---|---|
| 磷酸 | 磷酸 | 磷酸 |
| 戊糖 | 核糖 | 脱氧核糖 |
| 碱基 | 腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、尿嘧啶U | 腺嘌呤A、鸟嘌呤G、胞嘧啶C、胸腺嘧啶T |
DNA呈双螺旋结构,由两条脱氧核苷酸链互补配对;RNA一般为单链结构,二者在分子构型上明显不同。
| 类别 | 功能 |
|---|---|
| 脱氧核糖核酸(DNA) | 传递遗传信息 |
| 信使核糖核酸(mRNA) | 合成蛋白质的模板 |
| 核糖体核糖核酸(rRNA) | 合成蛋白质的场所 |
| 转运核糖核酸(tRNA) | 转运氨基酸 |
脂类是细胞重要的贮藏物质和结构成分。
糖类占植物体干重的60%—90%,功能是提供能量和构成结构物质。
植物的生长实质上是有机物积累的过程,由一系列生物化学反应完成。细胞中各类反应同时进行而有条不紊,靠酶系统调节控制。
酶是一种特殊的蛋白质;酶促反应具有高效性,一种酶只能催化一种或一类化学反应,即专一性。底物浓度、酶浓度、温度、pH值和金属离子都会影响反应。
酶→生化反应→生理过程→生命活动→植株变化。
常见的辅酶和辅基:NAD、NADP、FMN、FAD、辅酶A、血红素(铁卟啉)、AMP、ADP、ATP。
辅酶A(CoA-SH)是携带酰基的辅酶,在物质代谢的酰基转移与能量代谢中起重要作用。
血红素亦称铁卟啉,是细胞色素、过氧化氢酶等氧化还原酶的辅基。
金属离子的作用:构成酶活性中心的组成成分、充当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+。
酶的命名有习惯命名法与国际系统命名法。
| 类别 | 反应通式 |
|---|---|
| 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 |
酶与底物形成中间产物,通过降低反应活化能加快反应速度:
E+S → ES → P+S
E为酶,S为底物,P为产物。
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,分两部分:
活性中心之外维持构象的基团称非活性中心。
酶与底物形成中间产物、降低活化能来加速反应。底物分子诱导酶活性中心构象变化,通过结合基团互补契合,催化基团使底物化学键断裂或形成,底物转化为产物后脱落,酶恢复原有构象。
作物栽培的本质就是用人为手段给作物生长提供良好环境条件。
米氏方程:V=Vmax[S]/(Km+[S])。
底物浓度较低时,V与[S]成正比;底物浓度过大时,V趋近Vmax。
底物浓度足够大时,反应速率与酶浓度成正比(E+S → ES)。
温度升高反应速率加快,但过高会使酶蛋白变性、速率降低。
介质pH值改变酶分子构象,酶各有不同的最适pH值范围,在此范围内反应速度最大;过酸和过碱条件下酶活性完全丧失。
细胞是植物体结构和功能的基本单位,基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质和细胞核四部分;有生命的物质称原生质,是各种生命活动的场所。
控制细胞内生化反应的物质称为酶,酶是特殊的蛋白质,与相应物质共同组成酶系统;底物浓度、酶浓度、温度、环境pH值、激活剂和抑制剂直接影响酶活性。
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