真核细胞生物膜系统.ppt

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1、真核细胞生物膜系统 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望生物有机体的进化生物有机体的进化生物有机体并非是用各种不同的有机的和无机的分子生物有机体并非是用各种不同的有机的和无机的分子生物有机体并非是用各种不同的有机的和无机的分子生物有机体并非是用各种不同的有机的和无机的分子随机堆积而成的，而是有着严整有序的结构。生物体随机堆积而成的，而是有着严整有序的结构。生物体随机堆积而成的，而是有着严整有序的结构。生物体随机堆积而成的，而是有着严整有序的结构。生物体的

2、结构基础就是细胞，已知的所有生物除了病毒之外的结构基础就是细胞，已知的所有生物除了病毒之外的结构基础就是细胞，已知的所有生物除了病毒之外的结构基础就是细胞，已知的所有生物除了病毒之外都是由细胞组成的。细胞不仅是生物体的结构单位，都是由细胞组成的。细胞不仅是生物体的结构单位，都是由细胞组成的。细胞不仅是生物体的结构单位，都是由细胞组成的。细胞不仅是生物体的结构单位，更是其功能单位。更是其功能单位。更是其功能单位。更是其功能单位。有了细胞，就如同将有机体进行了有了细胞，就如同将有机体进行了有了细胞，就如同将有机体进行了有了细胞，就如同将有机体进行了功能分区，不同类型的组织中的细胞执行不同功能。功能

3、分区，不同类型的组织中的细胞执行不同功能。功能分区，不同类型的组织中的细胞执行不同功能。功能分区，不同类型的组织中的细胞执行不同功能。而细胞中的细胞器而细胞中的细胞器而细胞中的细胞器而细胞中的细胞器(如内质网、高尔基体、线粒体、如内质网、高尔基体、线粒体、如内质网、高尔基体、线粒体、如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体等叶绿体等叶绿体等叶绿体等)又用生物膜进一步地将细胞分为功能亚区。又用生物膜进一步地将细胞分为功能亚区。又用生物膜进一步地将细胞分为功能亚区。又用生物膜进一步地将细胞分为功能亚区。功能分区使得生命活动能够有序地进行，失去了这种功能分区使得生命活动能够有序地进行，失去了这种功能分区使

4、得生命活动能够有序地进行，失去了这种功能分区使得生命活动能够有序地进行，失去了这种有序性生命就将完结。有序性生命就将完结。有序性生命就将完结。有序性生命就将完结。执行同一功能的细胞组成了组执行同一功能的细胞组成了组执行同一功能的细胞组成了组执行同一功能的细胞组成了组织，由不同组织又构成器官，再由器官组成个体。自织，由不同组织又构成器官，再由器官组成个体。自织，由不同组织又构成器官，再由器官组成个体。自织，由不同组织又构成器官，再由器官组成个体。自然界中每一物种的个体并非单独存在的，在个体之上然界中每一物种的个体并非单独存在的，在个体之上然界中每一物种的个体并非单独存在的，在个体之上然界中每一物

5、种的个体并非单独存在的，在个体之上还有种群、群落等不同层次的生命结构形式还有种群、群落等不同层次的生命结构形式还有种群、群落等不同层次的生命结构形式还有种群、群落等不同层次的生命结构形式.由多分子体系进化为原始生命由多分子体系进化为原始生命 生命起源最关键的一步。有两个重要问题生命起源最关键的一步。有两个重要问题生命起源最关键的一步。有两个重要问题生命起源最关键的一步。有两个重要问题要解决：要解决：要解决：要解决：生物膜的产生生物膜的产生遗传器的起源遗传器的起源生物膜的产生生物膜的产生 只有界膜变成了生物膜，多分子体系才有可能演只有界膜变成了生物膜，多分子体系才有可能演只有界膜变成了生物膜，多

6、分子体系才有可能演只有界膜变成了生物膜，多分子体系才有可能演变为原始细胞。生物膜的基本结构就是磷脂分子双层变为原始细胞。生物膜的基本结构就是磷脂分子双层变为原始细胞。生物膜的基本结构就是磷脂分子双层变为原始细胞。生物膜的基本结构就是磷脂分子双层上镶嵌着动态的功能蛋白质分子。一般认为，脂质体上镶嵌着动态的功能蛋白质分子。一般认为，脂质体上镶嵌着动态的功能蛋白质分子。一般认为，脂质体上镶嵌着动态的功能蛋白质分子。一般认为，脂质体可能是原始生物膜的模型。脂质体是一种人工制造的可能是原始生物膜的模型。脂质体是一种人工制造的可能是原始生物膜的模型。脂质体是一种人工制造的可能是原始生物膜的模型。脂质体是一

7、种人工制造的细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室细胞样结构，由脂质分子双层包围着一个含水的小室构成。通常将磷脂放在水中进行超声处理就能得到脂构成。通常将磷脂放在水中进行超声处理就能得到脂构成。通常将磷脂放在水中进行超声处理就能得到脂构成。通常将磷脂放在水中进行超声处理就能得到脂质体。一般认为原始海洋中肯定有磷脂形成，有磷脂质体。一般认为原始海洋中肯定有磷脂形成，有磷脂质体。一般认为原始海洋中肯定有磷脂形成，有磷脂质体。一般认为原始海洋中肯定有磷脂形成，有磷脂就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功

8、能蛋白质，就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功能蛋白质，就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功能蛋白质，就易形成脂质体。脂质体嵌入糖蛋白等功能蛋白质，经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。经过长期演变就可能发展为原始的生物膜。生物膜和生物膜系统生物膜和生物膜系统1 1 1 1、生物膜、生物膜、生物膜、生物膜 指细胞内的化学组成相似、基本结构大致指细胞内的化学组成相似、基本结构大致指细胞内的化学组成相似、基本结构大致指细胞内的化学组成相似、基本结构大致相同的膜的统称。包括细胞膜、核膜及细胞相同的膜的统称。包括细胞膜、核膜及

9、细胞相同的膜的统称。包括细胞膜、核膜及细胞相同的膜的统称。包括细胞膜、核膜及细胞器的膜。器的膜。器的膜。器的膜。2 2 2 2、生物膜系统、生物膜系统、生物膜系统、生物膜系统 细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结能上是紧密联系

10、的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。构体系，叫做细胞的生物膜系统。构体系，叫做细胞的生物膜系统。构体系，叫做细胞的生物膜系统。生物膜系统生物膜系统（1 1）质膜：指包围在细胞外面的）质膜：指包围在细胞外面的细胞膜细胞膜 （2 2）内膜系统：指真核细胞中，）内膜系统：指真核细胞中，在结构、功能或发生上相关的，由膜围在结构、功能或发生上相关的，由膜围绕而成的细胞器或细胞结构，如核膜、绕而成的细胞器或细胞结构，如核膜、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体、溶酶体等。溶酶体等。内膜系统和膜运输内膜系统和膜运输真核真核细细胞在胞在进进化上一个化上一个显显著

11、著特点就是形成了特点就是形成了发发达的达的细细胞胞质质膜系膜系统统,将将细细胞分成胞分成许许多膜多膜结结合的区室合的区室,包括包括细细胞核、内胞核、内质质网、高网、高尔尔基体、溶基体、溶酶酶体、体、内体和分泌泡等。内体和分泌泡等。虽虽然然这这些些区室具有各自独立的区室具有各自独立的结结构和构和功能，但它功能，但它们们又是又是紧紧密相关密相关的，尤其是它的，尤其是它们们的膜的膜结结构是构是相互相互转换转换的，的，这这种种转换转换的机的机制制则则是通是通过过蛋白蛋白质质分分选选(protein sorting)protein sorting)和膜运和膜运输实输实现现的的。膜结合细胞器的进化膜结合细

12、胞器的进化原核细胞没有膜结合细胞器原核细胞没有膜结合细胞器,真核细胞真核细胞是由原核细胞进化而来是由原核细胞进化而来,那么那么,膜结合膜结合细胞器是如何进化的呢细胞器是如何进化的呢?内膜系统的进化内膜系统的进化真核细胞的膜结合细胞器的进化有两种途径，真核细胞的膜结合细胞器的进化有两种途径，一种是线粒体和叶绿体的进化模式，即内共一种是线粒体和叶绿体的进化模式，即内共生途径。对于内膜系统来说，则是通过细胞生途径。对于内膜系统来说，则是通过细胞质膜的内陷分化途径形成的。质膜的内陷分化途径形成的。内膜系统的形成对于细胞的生命活动具有十分内膜系统的形成对于细胞的生命活动具有十分重要的意义。内膜系统的形成

13、重要的意义。内膜系统的形成,使得真核细使得真核细胞内部结构复杂化了胞内部结构复杂化了,正是这种复杂化正是这种复杂化,保保证了细胞生命活动的顺利进行。证了细胞生命活动的顺利进行。内共生学说内共生学说一种关于真核细胞起源的假说。由美国生物学家马古利斯（LynnMargulis）于1970年出版的真核细胞的起源一书中正式提出。她认为，好气细菌被变形虫状的原核生物吞噬后、经过长期共生能成为线粒体，蓝藻被吞噬后经过共生能变成叶绿体，螺旋体被吞噬后经过共生能变成原始鞭毛。核膜和核膜和ERER膜进化的可能途径膜进化的可能途径关于核膜和内质网膜进化的可能途径的假说。细菌中的DNA是同膜结合在一起的，通过质膜的

14、内陷将DNA包裹在一个膜结构中，并逐渐形成两层核膜。在古代的细菌中一些核糖体也是附着在质膜上，随着质膜的内陷和核膜的形成，核糖体就结合在核膜的外膜上逐渐进化形成内质网。这一模型较好地说明了为什么核膜是双膜结构,而且在外膜上有核糖体的存在。膜的生物发生膜的生物发生自装配模型自装配模型自装配模型自装配模型(spontaneous self-assembly):spontaneous self-assembly):该该模型模型认为认为膜是自我装配的，膜是自我装配的，为为了了验证这验证这一模型，用一模型，用纯纯化的脂和化的脂和蛋白在体外装配蛋白在体外装配时总时总是形成脂是形成脂质质体，体，这这种脂种脂

15、质质体与活体与活细细胞膜的一个根本区胞膜的一个根本区别别是是:脂脂质质体的体的结结构构总总是是对对称的称的,而活而活细细胞中膜胞中膜结结构构则则是不是不对对称的。称的。更新模型更新模型更新模型更新模型:该该模型模型认为认为膜的合成通膜的合成通过过不断地将脂和蛋不断地将脂和蛋白插入已有的膜，即由已有膜的生白插入已有的膜，即由已有膜的生长长而来。而来。这这一模型一模型比比较较符合符合细细胞膜胞膜结结构的构的动态动态性性质质,由于由于细细胞的胞吞和胞的胞吞和胞吐作用以及小泡运胞吐作用以及小泡运输输,使膜使膜处处于于动态动态平衡状平衡状态态,这样这样膜也就不必重新合成膜也就不必重新合成,而是在原有的基

16、而是在原有的基础础上不断更新。上不断更新。各种生物膜在结构上的联系各种生物膜在结构上的联系 内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转内质网膜、高尔基体膜和细胞膜是可以相互转变的。真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，变的。真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，变的。真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，变的。真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，中间还与许多细胞器膜相连，其内质网腔还与内外中间还与许多细胞器膜相连，其内质网腔还与内外中间还与许多细胞器膜相连，其内质网腔还与内外中间还与许多细胞器膜相连，其内质

17、网腔还与内外两层核膜之间的腔相通，从而使细胞结构之间相互两层核膜之间的腔相通，从而使细胞结构之间相互两层核膜之间的腔相通，从而使细胞结构之间相互两层核膜之间的腔相通，从而使细胞结构之间相互联系，成为一个统一整体；此外，高尔基体膜，内联系，成为一个统一整体；此外，高尔基体膜，内联系，成为一个统一整体；此外，高尔基体膜，内联系，成为一个统一整体；此外，高尔基体膜，内质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的：内质网膜质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的：内质网膜质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的：内质网膜质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的：内质网膜 高尔基体膜高尔基体膜高尔基体膜高尔基体膜 细胞膜。由此可见

18、，细胞内的生物膜细胞膜。由此可见，细胞内的生物膜细胞膜。由此可见，细胞内的生物膜细胞膜。由此可见，细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。在结构上具有一定的连续性。在结构上具有一定的连续性。在结构上具有一定的连续性。1 1 1 1、直接联系、直接联系、直接联系、直接联系2 2 2 2、间接联系、间接联系、间接联系、间接联系各种生物膜在结构上的联系各种生物膜在结构上的联系 1 直接联系2 间接联系各种生物膜在功能上的联系各种生物膜在功能上的联系1 1 1 1、膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交，、膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交，、膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交，、膜融合是细胞融合（如植物

19、体细胞杂交，高等生物的受精过程）的关键，也与大分子高等生物的受精过程）的关键，也与大分子高等生物的受精过程）的关键，也与大分子高等生物的受精过程）的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞关，通过膜之间的联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各自生理功能的同时，又能有器在独立完成各自生理功能的同时，又能有器在独立完成各自生理功能的同时，又能有器在独立完成各自生

20、理功能的同时，又能有效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进行。例如分泌蛋白的形成。行。例如分泌蛋白的形成。行。例如分泌蛋白的形成。行。例如分泌蛋白的形成。分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白分泌蛋白 ：是指酶、抗体、部分激素等：是指酶、抗体、部分激素等：是指酶、抗体、部分激素等：是指酶、抗体、部分激素等在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋在细胞内合成后，分泌到细胞外起作用的蛋白质。白质。白质。白质。各种生物膜在功能上

21、的联系各种生物膜在功能上的联系2 2 2 2、以分泌蛋白的合成和分泌为例：、以分泌蛋白的合成和分泌为例：、以分泌蛋白的合成和分泌为例：、以分泌蛋白的合成和分泌为例：豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成的过程图解豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成的过程图解豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成的过程图解豚鼠胰脏腺泡细胞分泌物形成的过程图解各种生物膜在功能上的联系各种生物膜在功能上的联系3 3 3 3、结论、结论、结论、结论 细胞内的各种生物膜在功能上既有明确分细胞内的各种生物膜在功能上既有明确分细胞内的各种生物膜在功能上既有明确分细胞内的各种生物膜在功能上既有明确分工，又有紧密联系，各种生物膜相互配合、工，又有紧密联系，各种

22、生物膜相互配合、工，又有紧密联系，各种生物膜相互配合、工，又有紧密联系，各种生物膜相互配合、协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转机器能够持续、高效地运转机器能够持续、高效地运转机器能够持续、高效地运转生物膜系统的作用和意义生物膜系统的作用和意义 1 1 1 1、细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环、细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环、细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环、细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能

23、量交换境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。和信息传递的过程中也起着决定性的作用。和信息传递的过程中也起着决定性的作用。和信息传递的过程中也起着决定性的作用。2 2 2 2、细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进、细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进、细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进、细胞的许多重要的化学反应都在生物膜上进行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量

24、的附着位行。细胞内的广阔的膜面积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。干点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。干点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。干点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。3 3 3 3、细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区、细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区、细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区、细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行室，如各种细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互影响。多种化学反应，而不会相互影响。多种化学反应，而不会相互影响。多种化学反应，而不会相互影响。THE ENDTHE ENDTHANK YOU !