真核细胞生物膜系统.ppt

神奇的进化,精密的分工,真核细胞生物膜系统,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随机堆积而成的，而是有着严整有序的结构。生物体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，更是其功能单位。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。而细胞中的细胞器(如内质网、高尔基体、线粒体、叶绿体等)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，失去了这种有序性生命就将完结。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。自然界中每一物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.,由多分子体系进化为原始生命,生命起源最关键的一步。有两个重要问题要解决： 生物膜的产生 遗传器的起源,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，脂质体可能是原始生物膜的模型。脂质体是一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。,生物膜和生物膜系统,1、生物膜 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、核膜及细胞器的膜。 2、生物膜系统 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，在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。,生物膜系统,（1）质膜：指包围在细胞外面的细胞膜 （2）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、溶酶体等。,内膜系统和膜运输,真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达的细胞质膜系统, 将细胞分成许多膜结合的区室,包括细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、内体和分泌泡等。虽然这些区室具有各自独立的结构和功能，但它们又是紧密相关的，尤其是它们的膜结构是相互转换的，这种转换的机制则是通过蛋白质分选(protein sorting)和膜运输实现的。,膜结合细胞器的进化,原核细胞没有膜结合细胞器, 真核细胞是由原核细胞进化而来, 那么, 膜结合细胞器是如何进化的呢?,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，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重要的意义。内膜系统的形成, 使得真核细胞内部结构复杂化了, 正是这种复杂化, 保证了细胞生命活动的顺利进行。,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ER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,自装配模型(spontaneous self-assembly):该模型认为膜是自我装配的，为了验证这一模型，用纯化的脂和蛋白在体外装配时总是形成脂质体，这种脂质体与活细胞膜的一个根本区别是:脂质体的结构总是对称的, 而活细胞中膜结构则是不对称的。 更新模型: 该模型认为膜的合成通过不断地将脂和蛋白插入已有的膜，即由已有膜的生长而来。这一模型比较符合细胞膜结构的动态性质, 由于细胞的胞吞和胞吐作用以及小泡运输,使膜处于动态平衡状态, 这样膜也就不必重新合成,而是在原有的基础上不断更新。,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，内质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的：内质网膜 高尔基体膜 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。 1、直接联系 2、间接联系,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,1、膜融合是细胞融合（如植物体细胞杂交，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。 分泌蛋白 ：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白质。,各种生物膜在功能上的联系,2、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,各种生物膜在功能上的联系,3、结论 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、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,生物膜系统的作用和意义,1、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、能量交换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。 2、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