《生物膜系统》PPT课件

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1、第三章生物膜的结构与功能3.1．生物膜功能概述(1)区隔化或房室化(compartmentalization)：生物膜是连续、环闭的薄壳体，质膜把整个细胞包裹起来，内膜系统以及核膜、线粒体膜和叶绿体膜等，把细胞分隔成相对独立的房室。在这些分隔开的区间内，各自进行着不同的生命活动。内膜实际上成为细胞向内延伸着的网络支架，把参与反应的多个元件有序地定位安置，使细胞内各种生命活动能在正确的时间和位点有组织地高效进行，把不同生化活性彼此间的干扰减少到最低。重要的酶级联反应机构大多与某种膜结构联系在一起。各类细

2、胞的不同细胞器都具有与其功能相适应的结构、形状和机械强度，这些在很大程度上也依赖于相应膜系统的组成和结构。(2)物质的跨膜运输(transport)：作为通透性屏障，生物膜一方面防止细胞与环境之间以及细胞内各房室之间的物质自由混合，否则，结果将是灾难性的；另一方面又要维持各区间物质有控制地交流。质膜和各种内膜上都有物质运输装置，调节物质的跨膜运输也就成了这些膜系统最基本的功能之一。(3)能量转换(energyconversion)：为了推动各种生命活动的进行和维持自身的结构，生物必须保证有足够的能量供

3、应。在细胞的能量转换中，生物膜起着关键性作用。植物的叶绿体类囊体膜结合的色素可吸收太阳光，把光能转换为光合电子传递链上的电子流动，最后形成同化力(NADPH和ATP)，再经光合碳素途径转换成以糖类形式储存的化学能。线粒体内膜则把能源物质氧化时释放的能量转换成可以作功的能量形式——ATP中的化学能。另外，当膜维持着某些特异离子或溶质跨膜的浓度差时，能量就储存于它的跨膜电化学梯度中。这样的膜称为“能势膜”(energizedmembranes)，其中所储存的能量可用于驱动细胞的许多重要活性。(4)细胞识别(

4、cellrecognition)细胞通过其表面的特殊受体与胞外信号物质分子或配体选择性地相互作用，触发细胞内一系列生理生化变化，最终导致细胞的总体生物学效应相应改变，这样的过程称为细胞识别。多细胞生物是由许多种不同类型细胞组成的细胞社会，每个细胞既是独立的生命单位，更是整体中的一员。因此要求在细胞之间建立和维持特殊的联系，以便协调运作，执行整体功能。例如，质膜上的某些离子通道或感受器蛋白能感知外部电信号；膜受体能识别并结合具有互补结构的特殊配体分子，如激素、细胞因子、神经递质等。不同类型的细胞带有不同的

5、受体，能对环境中不同配体的浓度变化作出相应的响应，包括改变胞内代谢；调控细胞周期或细胞分裂、分化；趋化性运动；释放某些离子或分泌某些物质；以及向细胞下达凋亡指令等。细胞表面的各种粘附分子介导细胞之间的相互识别、粘附及相互作用。包括同种同类细胞间的相互作用，如具有相同表面特征的细胞之间通过识别、粘合、聚集成器官；同种异类细胞的相互作用，如有性繁殖中配子的相互识别、粘结与融合；异种异类细胞间的相互作用，如病原菌或寄生菌与寄主细胞间的相互识别与粘合。细胞与胞外基质之间的识别与粘合近年来受到特别的关注，事实上胞

6、外基质中的许多组分还起着信息分子的作用，可通过细胞表面受体向细胞发出信号，通过信号转导系统传入细胞内，引起包括存活、分化、迁移、凋亡等在内的多种效应。图3.1列举了细胞识别的基本类型。细胞识别（归类与举例）对游离的大、小分子的识别神经递质激素、细胞因子抗原药物有害物质其它同种异类细胞间的识别单细胞生物的接合动物的受精过程植物的受粉、受精过程免疫细胞的作用同种同类细胞间的识别低等生物细胞聚集高等生物胚胎发育和分化凝血中血小板的聚集异种异类细胞间的识别细菌感染和真菌感染固氮菌对寄主植物的感染各种共生寄生过程

7、异种（异体）同类细胞间的识别输血器官移植细胞-细胞间的识别细胞-基质的识别图3.1细胞对化学物质的识别3.2.生物膜的化学组成与性质生物膜是类脂与蛋白质(包括酶)通过非共价键组装成的薄片状超分子聚合体。大多数膜还含有某些糖类物质，膜上有结合态的结构水，以及某些膜蛋白结合的金属离子。膜的组成尤其是膜脂与蛋白质的比例，因膜的种类不同而有很大差别(表3.1)。通常膜中蛋白质含量越多，其功能越复杂多样，如线粒体内膜蛋白质含量超过75%。同样，功能越简单的膜蛋白质含量越少，如神经髓鞘主要作用就是绝缘，只有3种蛋白

8、，仅占膜重量的18%。膜的类别蛋白质脂类糖类蛋白质／脂类神经髓鞘187930.23人红细胞质膜494381.0小鼠肝细胞质膜4452(5～10)0.85嗜盐菌紫膜752503.0内质网膜673302.0线粒体内膜7624(1～2)3.2菠菜叶绿体片层膜703002.3表3.1生物膜的化学组成(%)3.2.1膜脂大多数动物细胞质膜约含50%的脂类，据估算一个小的动物细胞的质膜约有109个类脂分子。构成生物膜的脂类有磷脂、糖脂、胆