[理学]生物膜.ppt

 彭思睿 阳杰 沈风 崔旺主 郭仲利 侯莉华 二OO九年五月 生物膜的定义生物膜的组成结构生物膜的功能生物膜的研究与应用 什么是生物膜？ 广义：细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。 狭义：镶嵌有蛋白质和糖类（统称糖蛋白）的磷脂双分子层，起着划分和分隔细胞和细胞器的作用，是一种选择性的半透膜。 例：细胞膜、核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基器膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等。 A 细胞膜 B腔膜 C线粒体膜 D消化泡（次级溶酶体） E 内质网膜 F 分泌泡 生物膜系统 生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有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。 细胞就像一台复杂而精巧的生命机器，各个部件虽然作用不同，但是衔接得非常巧妙，因而整台机器能够灵活运转。细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，就是这台“机器”中一些功能相关的“部件”，它们都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，构成了生物膜系统。 科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时 ，用3H标记亮氨酸，注入豚鼠胰腺分泌细胞，3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分泌物中。 细菌（微生物）生物膜 细菌在复杂多变的环境（如营养成分缺乏、特别是铁等金属离子的缺乏）下，通过产生外部多糖被膜多聚物，使细菌相互粘连形成的膜状物。在自然界、某些工业生产环境（如发酵工业和废水处理）以及人和动物体内，绝大多数细菌是附着在有生命或者无生命的物质表面，以生物膜方式生长。细菌生物膜是细菌在机体表面形成高度组织化的多细胞结构。如牙菌斑生物膜。 生物膜法 生物膜法，在污水处 理应用中，设置微生物生 长聚集的载体，在充氧的 条件下，微生物在载体表 面聚附着形成生物膜，生 物膜中的微生物吸收分解 水中的有机物，使污水得 到净化，同时微生物也得 到增殖，生物膜随之增厚。 生物膜的定义生物膜的组成结构生物膜的功能生物膜的研究与应用 生物膜的结构组成 化学组成 所有生物膜几乎都是由蛋白质和脂类两大物质组成。还含有少量糖、金属离子和水（15%-20%）。 1、甘油磷脂 主要是磷酸甘油二脂。甘油中第1，2位 碳原子与脂肪酸酯基（主要是含16碳的软脂 酸和18碳的油酸）相连，第3位碳原子则与 磷酸酯基相连。不同的磷脂，其磷酸酯基组 成也不相同。 2、膜蛋白 膜蛋白是生物膜实施功能的基本场所。 根据在膜上的定位情况： 外周蛋白 内在蛋白 生物膜的定义生物膜的组成结构生物膜的功能生物膜的研究与应用 生物膜的功能是什么？ 1、运输功能 跨过生物膜的物质运送是生物膜的主要功能之一 。物质运送可分为被动运送和主动运送两大类。被动运送是物质从高浓度一侧，顺浓度梯度的方向，通过膜运送到低浓度一侧的过程，这是一个不需要外界供给能量的自发过程。而物质的主动运送，是指细胞膜通过特定的通道或运载体把某种分子(或离子)转运到膜的另一侧去。这种转运有选择性，通道或运载体能识别所需的分子或离子，能对抗浓度梯度，所以是一种耗能过程。 单向转运 同向协同转运 异向协同转运 吞噬作用 物质被质 膜吞入并以膜 衍生出的脂囊 泡形成（物质 在囊泡内）被 带入到细胞内 的过程。 2、信息识别与传递 人和高等动物借助各种感受器与内外环境发生联系，这个过程和膜的可兴奋性分不开。神经细胞膜上的Na+、K+-ATP酶和Na+通道、K+通道等离子通道造成跨膜的离子浓度梯度,以及膜兴奋时Na+、K+等离子跨膜通透速率的改变,这些过程导致电兴奋延膜传递。 细胞之间除通过物理接触直接通讯外，还能靠局部化学介体（神经生长因子、组胺等）、激素及神经递质等化学信号分子进行间接的信息传递。如肽类激素与动物细胞质膜外侧的特异性受体结合后，改变了后者的构象，在膜上作扩散运动时通过膜上G蛋白的偶联,引起膜内侧腺苷酸环化酶发生构象变化,于是催化ATP生成环腺苷酸(cAMP)。cAMP作为第二信使，激活一系列细胞内的蛋白激酶，导致众多的细胞学反应。 3、能量转换 虽然ATP也可在可溶性酶系统中合成,但极大多数是产生在一些特定的膜上，它们称为“能量转换膜”──线粒体内膜、类囊体膜以及细菌、蓝绿藻等原核细胞的质膜。尽管这些膜在进行 ATP合成