生命与水课件

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、Cl1.1

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（1~10mm）较大（10~100mm）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O2，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74~84%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pKa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=pKa+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pKa1pKa2pKa3磷酸2.17.212.3柠檬酸3.14.85.4碳酸6.410.3-甘氨酰甘氨酸3.18.1-醋酸4.8--巴比妥酸3.4--Tris8.3--1.3

水是生命之源pH值与生命系统解离反应pKa蛋白质HPrH++Pr-

7.4碳酸氢盐H2CO3H++HCO3-6.1磷酸盐H2PO4H++HPO42-7.2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