生物膜的结构与功能幻灯片.ppt

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1、生物膜的结构与功能第1页，共69页，编辑于2022年，星期一生物膜生物膜n n生命的起源与进化中最重大的事件之一，是区别周围环生命的起源与进化中最重大的事件之一，是区别周围环生命的起源与进化中最重大的事件之一，是区别周围环生命的起源与进化中最重大的事件之一，是区别周围环境的特殊液体成分并被膜所包裹，同时膜又可以吸收周境的特殊液体成分并被膜所包裹，同时膜又可以吸收周境的特殊液体成分并被膜所包裹，同时膜又可以吸收周境的特殊液体成分并被膜所包裹，同时膜又可以吸收周围的营养物质并将膜内的废物排出去，如此演化出具生围的营养物质并将膜内的废物排出去，如此演化出具生围的营养物质并将膜内的废物排出去，如此演化

2、出具生围的营养物质并将膜内的废物排出去，如此演化出具生命力的细胞。因此，命力的细胞。因此，命力的细胞。因此，命力的细胞。因此，膜是生命最基础的结构膜是生命最基础的结构膜是生命最基础的结构膜是生命最基础的结构。n n细胞中所有由脂类和蛋白质等成分组成的膜细胞中所有由脂类和蛋白质等成分组成的膜细胞中所有由脂类和蛋白质等成分组成的膜细胞中所有由脂类和蛋白质等成分组成的膜包括细胞膜、包括细胞膜、包括细胞膜、包括细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、核膜、线粒体膜和类囊体内质网膜、高尔基体膜、核膜、线粒体膜和类囊体内质网膜、高尔基体膜、核膜、线粒体膜和类囊体内质网膜、高尔基体膜、核膜、线粒体膜和类囊体膜等等膜等

3、等膜等等膜等等统称为生物膜统称为生物膜统称为生物膜统称为生物膜。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第2页，共69页，编辑于2022年，星期一1 1生物膜的结构生物膜的结构2 2生物膜的功能生物膜的功能3 3原核细胞与真核细胞原核细胞与真核细胞燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第3页，共69页，编辑于2022年，星期一一、生物膜的结构一、生物膜的结构1.1.膜的结构膜的结构2.2.膜蛋白膜蛋白3.3.膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”燕山大学环境与化学工程

4、学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第4页，共69页，编辑于2022年，星期一1.膜的结构膜的结构n n18951895，Charles Charles OvertonOverton提出膜是由脂提出膜是由脂提出膜是由脂提出膜是由脂类组成的。类组成的。类组成的。类组成的。n n19251925，GorterGorter与与与与GrendelGrendel提出细胞膜实际提出细胞膜实际提出细胞膜实际提出细胞膜实际上是一种上是一种上是一种上是一种磷脂的双分子层磷脂的双分子层磷脂的双分子层磷脂的双分子层结构结构结构结构，因为只有这种双，因为只有这种双，因为只

5、有这种双，因为只有这种双分子层结构才可能稳定分子层结构才可能稳定分子层结构才可能稳定分子层结构才可能稳定于细胞内外均为极性液于细胞内外均为极性液于细胞内外均为极性液于细胞内外均为极性液体的环境中。体的环境中。体的环境中。体的环境中。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第5页，共69页，编辑于2022年，星期一2.膜蛋白膜蛋白n n对膜的化学分析证明，膜的主要成分是磷对膜的化学分析证明，膜的主要成分是磷脂和脂和蛋白质蛋白质。n n1935年，年，H.Davson和和J.Danielli提出提出“三三明治明治”模型。模型。燕山大学

6、环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第6页，共69页，编辑于2022年，星期一2.膜蛋白膜蛋白n n按照膜蛋白的位置及其与脂分子的结合方式与结合牢固按照膜蛋白的位置及其与脂分子的结合方式与结合牢固按照膜蛋白的位置及其与脂分子的结合方式与结合牢固按照膜蛋白的位置及其与脂分子的结合方式与结合牢固的程度，膜蛋白可分为：的程度，膜蛋白可分为：的程度，膜蛋白可分为：的程度，膜蛋白可分为：内内内内在膜蛋白在膜蛋白在膜蛋白在膜蛋白(integral membrane protein)(integral membrane protein)是一些嵌入膜

7、内或是一些嵌入膜内或是一些嵌入膜内或是一些嵌入膜内或部分嵌入膜内的蛋白，它们与膜结合紧密，一般需要用部分嵌入膜内的蛋白，它们与膜结合紧密，一般需要用部分嵌入膜内的蛋白，它们与膜结合紧密，一般需要用部分嵌入膜内的蛋白，它们与膜结合紧密，一般需要用除垢剂等破坏膜脂的双分子层后才能将它们解离下来。除垢剂等破坏膜脂的双分子层后才能将它们解离下来。除垢剂等破坏膜脂的双分子层后才能将它们解离下来。除垢剂等破坏膜脂的双分子层后才能将它们解离下来。外在膜蛋白外在膜蛋白外在膜蛋白外在膜蛋白(periphera lmembrane protein)(periphera lmembrane protein)是一些位

8、于是一些位于是一些位于是一些位于膜某一侧表面的蛋白，它们往往以非共价键的形式与内在膜蛋膜某一侧表面的蛋白，它们往往以非共价键的形式与内在膜蛋膜某一侧表面的蛋白，它们往往以非共价键的形式与内在膜蛋膜某一侧表面的蛋白，它们往往以非共价键的形式与内在膜蛋白相互连接和作用，一般不需要破坏膜脂的双分子层就可以把白相互连接和作用，一般不需要破坏膜脂的双分子层就可以把白相互连接和作用，一般不需要破坏膜脂的双分子层就可以把白相互连接和作用，一般不需要破坏膜脂的双分子层就可以把它们从膜上分离下来。它们从膜上分离下来。它们从膜上分离下来。它们从膜上分离下来。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山

9、大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第7页，共69页，编辑于2022年，星期一2.膜蛋白膜蛋白燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院n n内内内内在膜蛋白大多是跨膜蛋白。具有两性在膜蛋白大多是跨膜蛋白。具有两性在膜蛋白大多是跨膜蛋白。具有两性在膜蛋白大多是跨膜蛋白。具有两性分子性质的蛋白质的疏水区域与脂双层分子性质的蛋白质的疏水区域与脂双层分子性质的蛋白质的疏水区域与脂双层分子性质的蛋白质的疏水区域与脂双层中脂类分子的疏水尾部相互作用，而蛋中脂类分子的疏水尾部相互作用，而蛋中脂类分子的疏水尾部相互作用，而蛋中脂类分子

10、的疏水尾部相互作用，而蛋白质的亲水区域暴露在膜的一侧或两侧。白质的亲水区域暴露在膜的一侧或两侧。白质的亲水区域暴露在膜的一侧或两侧。白质的亲水区域暴露在膜的一侧或两侧。n n内在膜蛋白的跨膜部分可以包含一内在膜蛋白的跨膜部分可以包含一内在膜蛋白的跨膜部分可以包含一内在膜蛋白的跨膜部分可以包含一个或多个个或多个个或多个个或多个 螺旋螺旋螺旋螺旋结结构，可以排列成封构，可以排列成封构，可以排列成封构，可以排列成封闭闭的的的的 筒，也可以以多个筒，也可以以多个筒，也可以以多个筒，也可以以多个结结构域形成大的构域形成大的构域形成大的构域形成大的蛋白蛋白蛋白蛋白质质复合物跨膜。复合物跨膜。复合物跨膜。复

11、合物跨膜。第8页，共69页，编辑于2022年，星期一2.膜蛋白的主要作用膜蛋白的主要作用n n作为转运蛋白，起物质运输作用，输送无机或有机作为转运蛋白，起物质运输作用，输送无机或有机作为转运蛋白，起物质运输作用，输送无机或有机作为转运蛋白，起物质运输作用，输送无机或有机分子跨膜进入膜的另一侧；分子跨膜进入膜的另一侧；分子跨膜进入膜的另一侧；分子跨膜进入膜的另一侧；n n作为酶，催化发作为酶，催化发作为酶，催化发作为酶，催化发生在膜表面的重要代谢反应；生在膜表面的重要代谢反应；生在膜表面的重要代谢反应；生在膜表面的重要代谢反应；n n作为细胞表面受体或天线蛋白，敏感地接收膜表作为细胞表面受体或天

12、线蛋白，敏感地接收膜表作为细胞表面受体或天线蛋白，敏感地接收膜表作为细胞表面受体或天线蛋白，敏感地接收膜表面的化学信息；面的化学信息；面的化学信息；面的化学信息；燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第9页，共69页，编辑于2022年，星期一2.膜蛋白的主要作用膜蛋白的主要作用n n作为细胞表面的标志，被其他细胞所识别；作为细胞表面的标志，被其他细胞所识别；作为细胞表面的标志，被其他细胞所识别；作为细胞表面的标志，被其他细胞所识别；n n作为细胞表面的附着连接蛋白，与其他细胞相互结作为细胞表面的附着连接蛋白，与其他细胞相互结作为

13、细胞表面的附着连接蛋白，与其他细胞相互结作为细胞表面的附着连接蛋白，与其他细胞相互结合；合；合；合；n n作为锚蛋白，起固定细胞骨架的作用。作为锚蛋白，起固定细胞骨架的作用。作为锚蛋白，起固定细胞骨架的作用。作为锚蛋白，起固定细胞骨架的作用。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第10页，共69页，编辑于2022年，星期一3.膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院细细细细胞胞胞胞冰冰冰冰冻冻冻冻蚀蚀蚀蚀刻刻刻刻实实实实验验验验第

14、11页，共69页，编辑于2022年，星期一膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”特点特点1.1.磷脂双分子层构成了膜的基本结构，磷脂分子非极性的磷脂双分子层构成了膜的基本结构，磷脂分子非极性的磷脂双分子层构成了膜的基本结构，磷脂分子非极性的磷脂双分子层构成了膜的基本结构，磷脂分子非极性的“尾尾尾尾”向着内侧疏水区。而磷脂分子极性的向着内侧疏水区。而磷脂分子极性的向着内侧疏水区。而磷脂分子极性的向着内侧疏水区。而磷脂分子极性的“头头头头”向着外侧，暴向着外侧，暴向着外侧，暴向着外侧，暴露于两侧的亲水区。各种球形膜蛋白以不同的镶嵌形式与磷露于两侧的亲水区。各种球形膜蛋白以不同的镶嵌形式与磷露于两侧的

15、亲水区。各种球形膜蛋白以不同的镶嵌形式与磷露于两侧的亲水区。各种球形膜蛋白以不同的镶嵌形式与磷脂双分子层相结合，有的附着在膜的表面，有的全部或部分脂双分子层相结合，有的附着在膜的表面，有的全部或部分脂双分子层相结合，有的附着在膜的表面，有的全部或部分脂双分子层相结合，有的附着在膜的表面，有的全部或部分嵌入膜中，有的贯穿于膜双分子层。也有糖类附着在膜的外嵌入膜中，有的贯穿于膜双分子层。也有糖类附着在膜的外嵌入膜中，有的贯穿于膜双分子层。也有糖类附着在膜的外嵌入膜中，有的贯穿于膜双分子层。也有糖类附着在膜的外侧，与膜脂类或膜蛋白的亲水端结合，构成糖脂和糖蛋白。侧，与膜脂类或膜蛋白的亲水端结合，构成

16、糖脂和糖蛋白。侧，与膜脂类或膜蛋白的亲水端结合，构成糖脂和糖蛋白。侧，与膜脂类或膜蛋白的亲水端结合，构成糖脂和糖蛋白。这种特殊结构体现了膜结构的有序性。这种特殊结构体现了膜结构的有序性。这种特殊结构体现了膜结构的有序性。这种特殊结构体现了膜结构的有序性。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第12页，共69页，编辑于2022年，星期一3.膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第13页，共69页，编辑于2022年，星期一膜的膜的“

17、流动镶嵌模型流动镶嵌模型”特点特点2.2.磷脂双分子层既有其分子排列的有序性，又有脂类的流动特性。这磷脂双分子层既有其分子排列的有序性，又有脂类的流动特性。这磷脂双分子层既有其分子排列的有序性，又有脂类的流动特性。这磷脂双分子层既有其分子排列的有序性，又有脂类的流动特性。这种流动性表现为膜内部磷脂和蛋白质分子的位置是不固定的，他们种流动性表现为膜内部磷脂和蛋白质分子的位置是不固定的，他们种流动性表现为膜内部磷脂和蛋白质分子的位置是不固定的，他们种流动性表现为膜内部磷脂和蛋白质分子的位置是不固定的，他们在膜的水平方向甚至在垂直方向都可以流动、翻转和变化。同时膜在膜的水平方向甚至在垂直方向都可以流

18、动、翻转和变化。同时膜在膜的水平方向甚至在垂直方向都可以流动、翻转和变化。同时膜在膜的水平方向甚至在垂直方向都可以流动、翻转和变化。同时膜的分子组成也可以发生变化。的分子组成也可以发生变化。的分子组成也可以发生变化。的分子组成也可以发生变化。3.3.膜脂与膜蛋白在膜上的排列具有不对称性，主要表现在内外两层脂膜脂与膜蛋白在膜上的排列具有不对称性，主要表现在内外两层脂膜脂与膜蛋白在膜上的排列具有不对称性，主要表现在内外两层脂膜脂与膜蛋白在膜上的排列具有不对称性，主要表现在内外两层脂类分子的种类和含量有很大差异，蛋白质分子在膜内外两层分布的类分子的种类和含量有很大差异，蛋白质分子在膜内外两层分布的类

19、分子的种类和含量有很大差异，蛋白质分子在膜内外两层分布的类分子的种类和含量有很大差异，蛋白质分子在膜内外两层分布的位置和数量有很大差异，膜内外两侧面伸出的氨基酸残基的种类和位置和数量有很大差异，膜内外两侧面伸出的氨基酸残基的种类和位置和数量有很大差异，膜内外两侧面伸出的氨基酸残基的种类和位置和数量有很大差异，膜内外两侧面伸出的氨基酸残基的种类和数量也有很大差异。糖脂与糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非细数量也有很大差异。糖脂与糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非细数量也有很大差异。糖脂与糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非细数量也有很大差异。糖脂与糖蛋白上的糖基一般只分布于膜的非细胞质侧。胞质侧。胞质侧

20、。胞质侧。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第14页，共69页，编辑于2022年，星期一3.膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第15页，共69页，编辑于2022年，星期一膜的膜的“流动镶嵌模型流动镶嵌模型”特点特点n n膜的有序性、流动性和不对称性对于生物膜适应于膜内外环境的变膜的有序性、流动性和不对称性对于生物膜适应于膜内外环境的变膜的有序性、流动性和不对称性对于生物膜适应于膜内外环境的变膜的有序性、流动性和不对称性对

21、于生物膜适应于膜内外环境的变化、具有选择透性及物质的跨膜运输、电子传递和信号的传导等具化、具有选择透性及物质的跨膜运输、电子传递和信号的传导等具化、具有选择透性及物质的跨膜运输、电子传递和信号的传导等具化、具有选择透性及物质的跨膜运输、电子传递和信号的传导等具有重要意义。它们保证了膜功能的不对称性和方向性，保证了细胞有重要意义。它们保证了膜功能的不对称性和方向性，保证了细胞有重要意义。它们保证了膜功能的不对称性和方向性，保证了细胞有重要意义。它们保证了膜功能的不对称性和方向性，保证了细胞代谢活动即物质的交换与能量的转换在高度有序的状态下进行。代谢活动即物质的交换与能量的转换在高度有序的状态下进

22、行。代谢活动即物质的交换与能量的转换在高度有序的状态下进行。代谢活动即物质的交换与能量的转换在高度有序的状态下进行。n n在磷脂双分子层中，磷酸胆碱一端为亲水的头，两个脂肪酸在磷脂双分子层中，磷酸胆碱一端为亲水的头，两个脂肪酸在磷脂双分子层中，磷酸胆碱一端为亲水的头，两个脂肪酸在磷脂双分子层中，磷酸胆碱一端为亲水的头，两个脂肪酸一端为疏水的尾，脂肪酸不饱和双键的电子分布特点是的双一端为疏水的尾，脂肪酸不饱和双键的电子分布特点是的双一端为疏水的尾，脂肪酸不饱和双键的电子分布特点是的双一端为疏水的尾，脂肪酸不饱和双键的电子分布特点是的双键处发生扭曲弯折，造成不饱和脂肪酸与相邻的不含双键的键处发生扭

23、曲弯折，造成不饱和脂肪酸与相邻的不含双键的键处发生扭曲弯折，造成不饱和脂肪酸与相邻的不含双键的键处发生扭曲弯折，造成不饱和脂肪酸与相邻的不含双键的饱和脂肪酸不能紧密平行排列，因此可增加膜的流动性。饱和脂肪酸不能紧密平行排列，因此可增加膜的流动性。饱和脂肪酸不能紧密平行排列，因此可增加膜的流动性。饱和脂肪酸不能紧密平行排列，因此可增加膜的流动性。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第16页，共69页，编辑于2022年，星期一二、生物膜的功能二、生物膜的功能1.1.物质的跨膜运输物质的跨膜运输2.2.生物膜的其他功能生物膜的其他功

24、能燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第17页，共69页，编辑于2022年，星期一1.物质的跨膜运输物质的跨膜运输n n生物膜具有选择透性，即不同的物质透过生物膜具有选择透性，即不同的物质透过膜的难易程度不同。膜的难易程度不同。n n膜的选择透性取决于磷脂双分子层对该物膜的选择透性取决于磷脂双分子层对该物质的阻碍程度和膜上转运蛋白的状态。质的阻碍程度和膜上转运蛋白的状态。n n镶嵌在膜上的一些镶嵌在膜上的一些特殊的转运蛋白在一定特殊的转运蛋白在一定的条件下可以帮助那些原来不能透过膜的的条件下可以帮助那些原来不能透过膜的物质进行

25、跨膜运输。物质进行跨膜运输。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第18页，共69页，编辑于2022年，星期一1.物质的跨膜运输物质的跨膜运输n n物质的跨膜运输可归纳为两类形式物质的跨膜运输可归纳为两类形式被动运被动运输输(passive transport)主动运输主动运输(active transport)燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第19页，共69页，编辑于2022年，星期一被动运输被动运输n n分子随机运动导致的分子随机运动导致的分子随机运动导

26、致的分子随机运动导致的简单扩散简单扩散简单扩散简单扩散(simple diffusion)(simple diffusion)是是是是物质跨膜被动运输的一种最主要的方式。物质跨膜被动运输的一种最主要的方式。物质跨膜被动运输的一种最主要的方式。物质跨膜被动运输的一种最主要的方式。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院n n相对分子质量小或脂相对分子质量小或脂相对分子质量小或脂相对分子质量小或脂溶性强的物质溶性强的物质溶性强的物质溶性强的物质(如氧气、如氧气、如氧气、如氧气、烃类、乙醇、水分子烃类、乙醇、水分子烃类、乙醇、水分子烃类

27、、乙醇、水分子等等等等)一般都以这种简单一般都以这种简单一般都以这种简单一般都以这种简单扩散的被动运输方式扩散的被动运输方式扩散的被动运输方式扩散的被动运输方式做跨膜运动。做跨膜运动。做跨膜运动。做跨膜运动。第20页，共69页，编辑于2022年，星期一植物细胞发生质壁分离植物细胞发生质壁分离植物细胞发生质壁分离植物细胞发生质壁分离的原因是由水的简单扩的原因是由水的简单扩的原因是由水的简单扩的原因是由水的简单扩散即渗透作用散即渗透作用散即渗透作用散即渗透作用(osmosis)(osmosis)。从浓度高的一侧向浓度低的从浓度高的一侧向浓度低的从浓度高的一侧向浓度低的从浓度高的一侧向浓度低的一侧运

28、输、不需要消耗能量一侧运输、不需要消耗能量一侧运输、不需要消耗能量一侧运输、不需要消耗能量的运输方式叫做自由扩散。的运输方式叫做自由扩散。的运输方式叫做自由扩散。的运输方式叫做自由扩散。将分离得到的细胞置于生理盐将分离得到的细胞置于生理盐将分离得到的细胞置于生理盐将分离得到的细胞置于生理盐水中，可维持细胞内外相同的水中，可维持细胞内外相同的水中，可维持细胞内外相同的水中，可维持细胞内外相同的渗透压渗透压渗透压渗透压(osmotic pressure)(osmotic pressure)，保持细胞内外水平衡。保持细胞内外水平衡。保持细胞内外水平衡。保持细胞内外水平衡。燕山大学环境与化学工程学院燕

29、山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第21页，共69页，编辑于2022年，星期一被动运输被动运输n n易化扩散易化扩散易化扩散易化扩散(facilitated diffusion)(facilitated diffusion)是被动运输的另一种形式，是指是被动运输的另一种形式，是指是被动运输的另一种形式，是指是被动运输的另一种形式，是指在细胞膜上的跨膜蛋白质协助下，一些非脂溶性物质或亲水性物在细胞膜上的跨膜蛋白质协助下，一些非脂溶性物质或亲水性物在细胞膜上的跨膜蛋白质协助下，一些非脂溶性物质或亲水性物在细胞膜上的跨膜蛋白质协助下，一些非脂溶性物质或亲水性

30、物质，如氨基酸、某些糖和金属离子等，顺浓度梯度或电化学梯度质，如氨基酸、某些糖和金属离子等，顺浓度梯度或电化学梯度质，如氨基酸、某些糖和金属离子等，顺浓度梯度或电化学梯度质，如氨基酸、某些糖和金属离子等，顺浓度梯度或电化学梯度(electrochemical gradient)(electrochemical gradient)不消耗能量进入膜内。不消耗能量进入膜内。不消耗能量进入膜内。不消耗能量进入膜内。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院n n在易化扩散过程中膜蛋白起在易化扩散过程中膜蛋白起在易化扩散过程中膜蛋白起在易化扩

31、散过程中膜蛋白起着通道作用或载体作用，分着通道作用或载体作用，分着通道作用或载体作用，分着通道作用或载体作用，分别被称为通道蛋白别被称为通道蛋白别被称为通道蛋白别被称为通道蛋白(channel(channel protein)protein)和载体蛋白和载体蛋白和载体蛋白和载体蛋白(carrier protein)(carrier protein)。第22页，共69页，编辑于2022年，星期一主动运输主动运输n n主动运输主动运输主动运输主动运输是逆化学浓度梯度的运输方式，主动运输都需是逆化学浓度梯度的运输方式，主动运输都需是逆化学浓度梯度的运输方式，主动运输都需是逆化学浓度梯度的运输方式，主

32、动运输都需要膜蛋白的参与。在膜的两侧，物质从低浓度的一侧向高要膜蛋白的参与。在膜的两侧，物质从低浓度的一侧向高要膜蛋白的参与。在膜的两侧，物质从低浓度的一侧向高要膜蛋白的参与。在膜的两侧，物质从低浓度的一侧向高浓度一侧运输需要消耗一定的化学能量，这种化学能量贮浓度一侧运输需要消耗一定的化学能量，这种化学能量贮浓度一侧运输需要消耗一定的化学能量，这种化学能量贮浓度一侧运输需要消耗一定的化学能量，这种化学能量贮存在存在存在存在 ATPATP中。中。中。中。n n主动运输最重要的作用是保持细胞内部的一些带电离主动运输最重要的作用是保持细胞内部的一些带电离主动运输最重要的作用是保持细胞内部的一些带电离

33、主动运输最重要的作用是保持细胞内部的一些带电离子的浓度与周围环境相比有较大的差别。这种主动运子的浓度与周围环境相比有较大的差别。这种主动运子的浓度与周围环境相比有较大的差别。这种主动运子的浓度与周围环境相比有较大的差别。这种主动运输系统是靠一些特殊的膜蛋白从输系统是靠一些特殊的膜蛋白从输系统是靠一些特殊的膜蛋白从输系统是靠一些特殊的膜蛋白从ATPATP获得能量来完成获得能量来完成获得能量来完成获得能量来完成的，被称为离子泵的，被称为离子泵的，被称为离子泵的，被称为离子泵(ion pump)(ion pump)。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大

34、学环境与化学工程学院第23页，共69页，编辑于2022年，星期一物质的跨膜运输物质的跨膜运输燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院NaNa+-K-K+泵泵泵泵第24页，共69页，编辑于2022年，星期一主动运输主动运输n nNaNa+-K-K+泵通常分布在动物细胞膜上，在植泵通常分布在动物细胞膜上，在植泵通常分布在动物细胞膜上，在植泵通常分布在动物细胞膜上，在植物、细菌和真菌类的细胞膜上的主动运输物、细菌和真菌类的细胞膜上的主动运输物、细菌和真菌类的细胞膜上的主动运输物、细菌和真菌类的细胞膜上的主动运输系统是质子泵系统是质子泵系

35、统是质子泵系统是质子泵(proton pump)(proton pump)。质子泵参。质子泵参。质子泵参。质子泵参与与与与H H+的运输。的运输。的运输。的运输。n n由由由由NaNa+-K-K+泵和质子泵工作增加的电位和泵和质子泵工作增加的电位和泵和质子泵工作增加的电位和泵和质子泵工作增加的电位和贮存的能量还可以被直接用于细胞做功，贮存的能量还可以被直接用于细胞做功，贮存的能量还可以被直接用于细胞做功，贮存的能量还可以被直接用于细胞做功，包括可用来将葡萄糖、果糖、氨基酸等分包括可用来将葡萄糖、果糖、氨基酸等分包括可用来将葡萄糖、果糖、氨基酸等分包括可用来将葡萄糖、果糖、氨基酸等分子逆浓度梯度

36、方向跨膜运输，这种运输是子逆浓度梯度方向跨膜运输，这种运输是子逆浓度梯度方向跨膜运输，这种运输是子逆浓度梯度方向跨膜运输，这种运输是间接地消耗间接地消耗间接地消耗间接地消耗ATPATP，又称为，又称为，又称为，又称为协同运输协同运输协同运输协同运输。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第25页，共69页，编辑于2022年，星期一主动运输主动运输n n生物大分子或颗粒物质的跨膜运输主要靠生物大分子或颗粒物质的跨膜运输主要靠生物大分子或颗粒物质的跨膜运输主要靠生物大分子或颗粒物质的跨膜运输主要靠胞吞胞吞胞吞胞吞(endocytos

37、is)(endocytosis)和和和和胞吐胞吐胞吐胞吐(exocytosis)(exocytosis)两种形式来完成。两种形式来完成。两种形式来完成。两种形式来完成。由于胞吞和胞吐作用涉及膜的融合与断裂，也需要能由于胞吞和胞吐作用涉及膜的融合与断裂，也需要能由于胞吞和胞吐作用涉及膜的融合与断裂，也需要能由于胞吞和胞吐作用涉及膜的融合与断裂，也需要能量，因此本质上也属于主动运输过程。量，因此本质上也属于主动运输过程。量，因此本质上也属于主动运输过程。量，因此本质上也属于主动运输过程。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第26页

38、，共69页，编辑于2022年，星期一燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第27页，共69页，编辑于2022年，星期一2.生物膜的其他功能生物膜的其他功能n n信息处理信息处理n n能量转化能量转化n n化学反应的组织与控制化学反应的组织与控制燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第28页，共69页，编辑于2022年，星期一燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第29页，共69页，编辑于2022年，

39、星期一三、原核细胞与真核细胞三、原核细胞与真核细胞n n按照结构的复杂程度及进化顺序，全部细按照结构的复杂程度及进化顺序，全部细胞可归并为两类，一类是胞可归并为两类，一类是原核细胞原核细胞，另一，另一类是类是真核细胞真核细胞。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第30页，共69页，编辑于2022年，星期一1.原核细胞原核细胞n n原核细胞中，遗传物质原核细胞中，遗传物质DNA通常分布于一通常分布于一定的区域，该区域称为定的区域，该区域称为核区或拟核核区或拟核，没有，没有核膜包被。核膜包被。n n原核细胞的遗传信息量较少，内部结

40、构较原核细胞的遗传信息量较少，内部结构较简单，没有以膜为基础的具特定结构与功简单，没有以膜为基础的具特定结构与功能的能的细胞器细胞器。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第31页，共69页，编辑于2022年，星期一1.原核细胞原核细胞n n原核细胞外层是双层脂类构成的原核细胞外层是双层脂类构成的质膜质膜(plasma membrane)，质膜内的所有细胞，质膜内的所有细胞内容物称为内容物称为原生质原生质。n n有些原核细胞具有紧贴质膜外的有些原核细胞具有紧贴质膜外的细胞壁细胞壁，其主要化学成分是肽聚糖。原核细胞的细其主要化学成

41、分是肽聚糖。原核细胞的细胞壁具有保持细胞形状和保护细胞的功能。胞壁具有保持细胞形状和保护细胞的功能。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第32页，共69页，编辑于2022年，星期一第33页，共69页，编辑于2022年，星期一1.原核细胞原核细胞n n原核细胞是地球上起源最早、细胞结构最简单的生原核细胞是地球上起源最早、细胞结构最简单的生原核细胞是地球上起源最早、细胞结构最简单的生原核细胞是地球上起源最早、细胞结构最简单的生命形式。命形式。命形式。命形式。n n原核生物一般是单细胞生物体，主要包括原核生物一般是单细胞生物体，主要

42、包括原核生物一般是单细胞生物体，主要包括原核生物一般是单细胞生物体，主要包括细菌细菌细菌细菌(bacteria)(bacteria)和蓝细菌和蓝细菌和蓝细菌和蓝细菌(cyanobacteria)(cyanobacteria)，又称蓝藻，又称蓝藻，又称蓝藻，又称蓝藻(blue-(blue-green algae)green algae)。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第34页，共69页，编辑于2022年，星期一2.真核细胞真核细胞n n按照细胞的营养类型，即自养按照细胞的营养类型，即自养(autotrophy)与异养与异养

43、(heterotrophy)，可将大部分真核细，可将大部分真核细胞分为胞分为植物细胞植物细胞和和动物细胞动物细胞。n n真菌真菌(fungi)类细胞也是真核细胞，它们既类细胞也是真核细胞，它们既有植物细胞的某些特征，如有细胞壁，又有植物细胞的某些特征，如有细胞壁，又行异养生长。行异养生长。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第35页，共69页，编辑于2022年，星期一2.真核细胞真核细胞n n真核细胞内有许多由膜包被形成的具有独立特定功真核细胞内有许多由膜包被形成的具有独立特定功真核细胞内有许多由膜包被形成的具有独立特定功真核

44、细胞内有许多由膜包被形成的具有独立特定功能的能的能的能的细胞器细胞器细胞器细胞器，主要包括：细胞核、质体、线粒体、高尔，主要包括：细胞核、质体、线粒体、高尔，主要包括：细胞核、质体、线粒体、高尔，主要包括：细胞核、质体、线粒体、高尔基体、内质网、液泡基体、内质网、液泡基体、内质网、液泡基体、内质网、液泡(vacuole)(vacuole)、溶酶体、微体、溶酶体、微体、溶酶体、微体、溶酶体、微体(microbody)(microbody)。n n这些以膜为基础分化的细胞器使得真核细胞比原核细这些以膜为基础分化的细胞器使得真核细胞比原核细这些以膜为基础分化的细胞器使得真核细胞比原核细这些以膜为基础

45、分化的细胞器使得真核细胞比原核细胞复杂许多，导致了真核细胞功能的多样性。胞复杂许多，导致了真核细胞功能的多样性。胞复杂许多，导致了真核细胞功能的多样性。胞复杂许多，导致了真核细胞功能的多样性。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第36页，共69页，编辑于2022年，星期一第37页，共69页，编辑于2022年，星期一燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第38页，共69页，编辑于2022年，星期一3.真核细胞的结构与功能真核细胞的结构与功能细胞膜和细胞壁细胞膜和细

46、胞壁细胞核细胞核内膜系统内膜系统其他细胞器其他细胞器燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第39页，共69页，编辑于2022年，星期一细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁n n细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜又称质膜，指包围在细胞表面的一层极薄的膜，又称质膜，指包围在细胞表面的一层极薄的膜，又称质膜，指包围在细胞表面的一层极薄的膜，又称质膜，指包围在细胞表面的一层极薄的膜，厚度一般为厚度一般为厚度一般为厚度一般为78nm78nm，主要由脂质双分子层和蛋白质组成主要由脂质双分子层和蛋白质组成主要由脂质双分子层和蛋白质组成主要由脂质双分子层和蛋白质

47、组成。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第40页，共69页，编辑于2022年，星期一细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁n n在细胞膜上有一些作为特殊分子或离子进出细胞的在细胞膜上有一些作为特殊分子或离子进出细胞的在细胞膜上有一些作为特殊分子或离子进出细胞的在细胞膜上有一些作为特殊分子或离子进出细胞的载体蛋白和通道蛋白，因此细胞膜具有载体蛋白和通道蛋白，因此细胞膜具有载体蛋白和通道蛋白，因此细胞膜具有载体蛋白和通道蛋白，因此细胞膜具有选择透性或选择透性或选择透性或选择透性或半透性半透性半透性半透性，可有选择的让物质通过。，可有选择的

48、让物质通过。，可有选择的让物质通过。，可有选择的让物质通过。n n细胞膜还有一些起识别和接收信息作用的蛋白质，细胞膜还有一些起识别和接收信息作用的蛋白质，细胞膜还有一些起识别和接收信息作用的蛋白质，细胞膜还有一些起识别和接收信息作用的蛋白质，这些蛋白质称为这些蛋白质称为这些蛋白质称为这些蛋白质称为膜受体膜受体膜受体膜受体(receptor)(receptor)。这些受体接受外。这些受体接受外。这些受体接受外。这些受体接受外界信息后可以诱导细胞内发生相应的变化或反界信息后可以诱导细胞内发生相应的变化或反界信息后可以诱导细胞内发生相应的变化或反界信息后可以诱导细胞内发生相应的变化或反应。应。应。应

49、。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第41页，共69页，编辑于2022年，星期一细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁n n植物细胞有相当强度的细胞壁，厚度在植物细胞有相当强度的细胞壁，厚度在0.1m至至10m之间，具有支持和保护植物之间，具有支持和保护植物细胞的功能。细胞的功能。n n研究发现，细胞壁在物质吸收、转运和接研究发现，细胞壁在物质吸收、转运和接收化学信号、抵御病原菌的侵害等方面也收化学信号、抵御病原菌的侵害等方面也有重要作用。有重要作用。燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大

50、学环境与化学工程学院第42页，共69页，编辑于2022年，星期一燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院燕山大学环境与化学工程学院第43页，共69页，编辑于2022年，星期一细胞膜和细胞壁细胞膜和细胞壁n n植物细胞壁中最主要成分是植物细胞壁中最主要成分是植物细胞壁中最主要成分是植物细胞壁中最主要成分是纤维素纤维素纤维素纤维素。由葡萄糖缩合组成。由葡萄糖缩合组成。由葡萄糖缩合组成。由葡萄糖缩合组成的纤维素构成了细胞壁的结构单位的纤维素构成了细胞壁的结构单位的纤维素构成了细胞壁的结构单位的纤维素构成了细胞壁的结构单位微纤丝微纤丝微纤丝微纤丝(microfib