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02 植物细胞.ppt

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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。

第一章植物细胞篇章页,标示本章沿结构、组成与酶三条主线展开
第一章内容导航页,列出基本结构、化学组成、催化系统与本章小结四个板块
细胞基本概念页,说明细胞是结构与功能基本单位及原生质的组成与作用
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第1页:第一章 植物细胞

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。

第2页:第一章内容导航

  • 植株由细胞构成
  • 细胞结构
  • 化学组成
  • 催化系统

第3页:细胞与原生质

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。

原生质
构成细胞的基本生命物质,主要由水分、蛋白质、核酸、脂类、糖类和无机盐组成,是植物生长发育的物质基础;以细胞质、细胞膜、细胞核的形式存在,三者合称原生质体。

细胞核是细胞的核心,控制植物的生长发育过程。

第4页:细胞壁组成导航

  • 胞间层
  • 初生壁
  • 次生壁
  • 胞间连丝

第5页:细胞壁分层结构

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。

第6页:细胞壁的化学组成

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。

第7页:胞间连丝与共质体

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。

第8页:胞间连丝超微结构

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。

第9页:细胞膜与单位膜

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。

  • 稳定胞内环境
  • 控制物质出入
  • 接受胞外信息
  • 参与细胞识别

第10页:细胞质与细胞器

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。

胞基质
无色透明的胶体物质,含蛋白质、核酸、糖类、脂类及水、钾、钠、钙、镁、氯离子和气体等,为细胞器提供环境与物质,其流动称胞质运动。

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。

第11页:叶绿体结构

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。

第12页:线粒体结构

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。

第13页:内质网

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。

第14页:高尔基体

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。

第15页:核糖体

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)。

第16页:细胞核组成导航

  • 核膜
  • 核质
  • 核仁

第17页:核膜与核孔

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。

第18页:核质与染色质

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。

第19页:核仁

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。

第20页:后含物

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。

第21页:糊粉粒

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。

第22页:淀粉粒

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。

第23页:脂肪

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。

第24页:晶体

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。

第25页:细胞化学组成概述

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。

第26页:蛋白质的化学组成

蛋白质占原生质干重的50%,分子量约1万至100万道尔顿。

蛋白质的元素组成
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%

第27页:蛋白质的基本单位:氨基酸

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。

第28页:蛋白质的一级结构

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。

第29页:蛋白质的性质

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)使蛋白质沉淀。
变性
蛋白质在极端温度或pH下结构与性质发生变化。
复性
变性蛋白质在适当条件下恢复天然形式。

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。

第30页:核酸概述

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。

第31页:核酸的化学组成

DNA与RNA的化学组成比较
组成RNADNA
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

第32页:核酸的分子结构

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。

第33页:核酸的生理功能

核酸的类型与生理功能
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

第34页:脂类的种类

  • 真脂:甘油与三分子脂肪酸结合而成
  • 磷脂:甘油结合两分子脂肪酸与磷酸基团
  • 糖脂:甘油结合两分子脂肪酸与糖基

脂类是细胞重要的贮藏物质和结构成分。

第35页:糖类

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。

  • 单糖:三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖、七碳糖
  • 低聚糖:麦芽糖、蔗糖
  • 多糖:淀粉、纤维素、果胶质、半纤维素

第36页:细胞催化系统概述

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。

第37页: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。

第38页:酶的化学组成

  • 单成分酶:仅由蛋白质构成
  • 双成分酶:由酶蛋白与辅助因子(辅酶、辅基、金属离子)组成

第39页: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、不易透析分离的辅助因子。

常见的辅酶和辅基:NAD、NADP、FMN、FAD、辅酶A、血红素(铁卟啉)、AMP、ADP、ATP。

第40页:辅酶NAD与NADP

  • NAD: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

第41页:辅基FMN与FAD

  • FMN:黄素单核苷酸
  • FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸

第42页:辅酶A

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。

第43页:血红素(铁卟啉)

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。

第44页:AMP、ADP与ATP

  • AMP:一磷酸腺苷
  • ADP:二磷酸腺苷
  • ATP:三磷酸腺苷

第45页:酶中的金属离子

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+。

第46页:酶的命名与分类

酶的命名有习惯命名法与国际系统命名法。

酶的分类及反应通式
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

第47页:酶的作用机理导航

  • 酶的中间产物理论
  • 酶的活性中心
  • 酶的催化机理

第48页:中间产物理论

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。

第49页:酶的活性中心

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:

催化基团
决定酶的催化能力(高效性)
结合基团
决定酶与哪些底物结合(专一性)

活性中心之外维持构象的基团称非活性中心。

第50页:酶的催化机理

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。

第51页:酶促反应影响因素导航

  • 底物浓度
  • 酶的浓度
  • 温度
  • pH值
  • 抑制剂
  • 激活剂

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。

第52页:底物浓度与米氏常数

米氏方程:V=Vmax[S]/(Km+[S])。

Km(米氏常数)
反应速率达到最大速率一半时的底物浓度。

底物浓度较低时,V与[S]成正比;底物浓度过大时,V趋近Vmax。

第53页: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)。

第54页:温度对酶促反应的影响

温度升高反应速率加快,但过高会使酶蛋白变性、速率降低。

  • t<T时,V随t升高而增加
  • t=T时,V=Vmax
  • t>T时,V随t升高而减小
Q10(温度系数)
温度每提高10℃所增加的反应速率倍数。

第55页:pH值对酶促反应的影响

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。

第56页:酶的激活剂

激活剂
能提高酶活性的物质。
  • 无机离子:Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Zn2+、Co2+、Cr3+、Fe2+、Cl-
  • 有机分子:抗坏血酸(Vc)、半胱氨酸、亚硫酸钠、谷胱甘肽

第57页:酶的抑制剂

抑制剂
能使酶活性下降或丧失的物质。
  • 无机离子:Ag+、Hg2+、Pb2+
  • 化学物质:CO、H2S、氰化物、砷化物(砒霜)、氟化物、有机磷

第58页:本章小结

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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