第一爺原生質的特性
原生質體是細胞中有生命的部分,它是由細胞核、細胞質、質體、線粒體,核蛋白體等構成的。組成原生質體的物質統稱為原生質,因此,要研究植物的生命現象,必須對原生質的特性有所了解。
一、原生質的化學成分
原生質的化學成分很複雜,由於生命活動的結果,其組成物質經常有變動。它是各種有機物和無機物的複合體,其次為有機物,另外還有少量的無機物。
原生質中的有機物種類繁多,其中主要的是蛋白質、脂類和糖類四大類,簡述如下:
(一)蛋白質是構成原生質的主要成分,占原生質中有機物的80%。它是由碳、氫、氧、氮、硫、五種元素組成的,有些蛋白質還含有磷、蛋白質由多種氨基酸組成,目前已經知道生物體內組成蛋白質的氨基酸有20種。一個蛋白質分子的氨基酸數目少的有幾十個,多的有成天上萬個。由於氮基,類和排列次序的不同,形成了各種各樣的蛋白質,所以蛋白質的種類多。蛋白質的多樣性,是生物界多樣性的基礎。
原生質中的蛋白質,一部分是形成各種細砲徽細結構的物質基礎,另一部分起生物催化劑酶的作用。
目前,已經了解的生命現象的各種特征,幾乎都和蛋白質分子的特征有關。
(二)核酸也是原生質的主要組成成分,它是由碳、氫、氧,氮和磷五種元素組成。它的結構單位是核苷酸。核酸是由許多核酸連接而成的多核苷酸。較小的核酸分子約含核苷酸80個左右,較大的核酸分子由幾萬個核苷酸組成。
根據組成成分的不同,通常核酸分為兩大類,即核糖核酸和脫氧核糖核酸以及核糖核酸主要在細胞質中,而脫氧核糖核酸主要在細膨核中。
核酸是植物體內遺傳信息的載體,與植物的遺傳和變異有密切關係。
(三)脂類主要由碳、氫、氧三種元素組成。有的脂肪還含有氧和磷。在原生質中,塒禱有真脂肪和類脂兩大類。真脂肪是植物的主要貯藏物質之一:而類脂如磷脂和糖脂常與蛋白質相結合,構成備種膜的結構,成為膜的成分。
(四)糖類又叫碳水化合物,由碳、氫、氧三種元素組成。糠類的種類很多,有單糖、雙糖和多糖。最簡單的單糖含有三個碳原子,是碳鏈最短的糖。單糖中還有五碳糖和六碳糖。植物體中的單糖主要是五碳糖(核糖)和六碳糖(葡萄糖)。雙糖是由兩個單糖脫水縮合而成的,植物體內的雙糖有蔗糖和麥芽糖等,多糖是由許多單糖分子脫水縮合而成命,植物體中最重要的多是澱粉和纖維素。
二、原生質的膠體性質
原生質是一種半透明的膠體。因為組成原生賡的蛋白質、核酸和類脂都是大分子顆粒,直徑與膠體相當,此外,這些大分芋的表麵有許多(如羧基、氨基、羥基等),具有很強的親水性,因此原生質是一種複雜的親水膠體,這些膠體具有流動性,粘性和彈性及大的表麵張力,並能產生吸附力。
原生質的膠體中,膠粒外表的水有兩種狀態。一種是,親水膠體的每個膠體粒子表麵所吸附的水分,是不餌自由活動的水,叫束縛水,這些水分與原生質結構物質相給合。另一種是,離膠粒較遠(膠粒之間),可以自由流動,容易失去的水,稱為自由水。這兩種水的比例大小,會影響原生質的粘性,例如在幹旱或寒冷的壞境下,植物細胞的自由水就會減少,而束縛的比例會相對的增加,因此原生質的粘性也增強,這時細胞的生活力減低,對不良環境的抵抗力增強。
原生質中的膠體通常有兩種狀態:凡原生質中膠粒各自分離,膠體真有流動性時,稱為溶膠而膠粒互相連接成網狀,而在兩種中保持水分,被動失去流動性時,稱為凝膠。
在生理作用及生命活動旺盛的細胞中,原生質呈溶膠狀態;而在不良環境中,親水膠體會由溶膠變成凝膠,以加強對外界環境條件的抵抗力。凝膠的粘性很強,彈性也很大,抗性較強。溶膠和凝膠因不同的條件能發生可逆的轉變,如降低溫度,原先流動的溶膠可轉變為不流動的凝膠;溫度升高,凝膠又可逆轉為溶狀。
特性也隨著發生改變。如植物在開花和生長旺盛期,原生質的特性較小,呈溶膠狀態;成熟的種子,原生質的粘性潛髙;種子幹燥時,原生質成為凝膠,彈性大,適應性強,能忍受不良環境。凝膠的吸收也很大,吸收力是凝膠吸水膨張的力量,這種吸收力決定於構成凝膠物質的親水性及外界條件(溫度、溶液濃度等)的影響。
原生質不單是親水膠體,而且含有多種複雜的微粒,在水中還溶有無機鹽、糖和氨基酸等。所以原生質是一種複雜的、含有多種微粒的膠體。每個微粒的表麵能吸附各種酶和其他物質,並進行物質的轉化。不同的膠粒表麵可以發生不同的物質和能轉化,也因為如此,原生質才可能產生複雜的生命現象。
原生質的膠體粒子如遇高溫或脫水物質如酒精、丙酮的影響,以及膠體的自然衰老,會發生凝聚現象。原生質膠體-的凝聚,會使膠體粒子與所吸附的水分子分開,粒子相聚而沉澱,膠體因而被破壞。原生質知凝聚會影響細胞的生命活動。在正常情況下,原生質的凝聚是可以複原的,但如果在過高或過低的溫度下,以及鉛、隸、銀等重金屬的處理下,原生質就會變性,變性的凝聚是不會複原的,這時候細胞歡會死亡。嚴寒、酷暑以及使用農藥不得當時,植物死亡的原因。可能是這樣引起的。
三、原生質的膜結構
用電子顯微鏡觀察細胞的原生質體,可以看到有許多膝的結構。在細胞質的表麵有一層質膜,在細胞質和液泡間有一層液泡膜,在細胞質內的許多細胞器,如內質網、葉象。體,線粒體以及細胞核中也都有膜,這些泡膜占的比例很大,約占原生質幹重的70%至80%。這些膜的基本化學成分相似。
是由類脂和蛋白-組成的,他們的基本結構也相似,稱為單位膜或生物膜。原生質―結攙中,在膜內以平行的雙分子層,運胃頭部排列在雙分子層的表麵,非極性的脂肪酸是蛋白質。但蛋白質不是平鋪在雙脂肪兩麵,而是鎮嵌在類脂層中,有的一頭露在膜的外邊;有的貫穿在雙脂肪層,兩端伸出膜外有的附著在膜的表麵。其中磷脂分子就像一個蝌蚪,黑色的頭部是它的極性基團,而兩條細長的尾巴是非極性的脂肋酸,兩側的蛋白質以波浪曲線表示。
首先,膜的結構隨―植物的年齡和環境的變化也在變化。原生質體的膜結構對植物的生活有重要的意義。首先膜貨物質的透趙有選擇能力,即能讓一些物質透過而另一些物質不能運過,並能允許一些物質進入金胞而不讓它出來,質膜和液泡膜就具有這種性質。這就保證了生活細胞能正常的與外界交換物質。但細胞死亡後,膜的這種選擇透性也就隨著消失了。
其次,細胞中膜的結構可以增加原生質體內部的表麵積,並把原生質體分隔成許多區域,各種酶能在膜上分區定,,在不同的區域中可以同財進行各種性質完全不同的生理生化變化,這就能使細胞有條不紊地進行複雜的生命活動。
第二節酶及特姓
酶是生活細胞新陳代謝的產物,是一種高分子的蛋白質。它能促進植物體內許多代謝過程的進行。呼吸作用、蛋白質、脂肪及碳本化合物等的合成與分解過程,都有酶參與但在反應過程中本身並沒有被消耗掉,反應終了時,酶被分離出來。所以,酶稱為生物催化劑。
一、酶的作用特點
酶在催化作用中主要的特點為如下三方麵:
(―)高效酶具有極髙的催化活性,遠遠超過一般催。化劑,催化效率常比一般催化劑髙一天萬倍到天億倍。例如,一分子過氧化氫酶一分鍾能催化500萬個分子的過氧化氫分解,比鐵離子催化效率高―百億倍,又如一分子澱粉酶在一分鍾內可以分解19000個澱粉分子,使它水解為麥芽糖,效率極髙。所以,隻要有少量的酶就能催化大量物質的轉化。
(二)專一性被酶催化的物是酶的底物。對底物有嚴格的選擇性,即一種酶隻能催化某一類物質的反應,甚至某種反應。例如,澱粉酶催化粉的水解隻能到麥芽糖形式為止。麥芽糖進一步水解成葡萄糖就要由麥芽糖海來催化了。但也有一些酶,可以作用於兩種以上的物質,如蛋白酶就能作用於多種蛋白質。