细胞膜的功能和生物膜的功能

细胞膜的功能和生物膜的功能,第1张

细胞膜系统指围绕细胞或细胞器的脂双层膜,由磷脂双层结合有蛋白质和胆固醇、糖脂构成,起渗透屏障、物质转运和信号转导的作用。

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。

目录 1 拼音 2 英文参考 3 概述 4 膜的组成方式 5 生物膜的功能 1 拼音

shēng wù mó

2 英文参考

Biomembrane

3 概述

生物膜是细胞和细胞器外膜的总称。微生物和动植物细胞膜、核膜、线粒体的内外膜、叶绿体膜、视细胞外段盘膜、高尔基体膜及内质网膜等均称生物膜。主要由类脂和蛋白质组成,两者的比值(重量比)因膜而异。在神经鞘膜中,类脂质含量较多,两者的比值约为4:1;在一般的膜中,蛋白质含量较多,两者的比值约为2:3~l:3。从膜上蛋白质和类脂质的分子数来看,大约一个蛋白质分子相对600~1000个类质脂分子。细胞膜上类脂质大部分是磷脂质,糖脂质较少。动物细胞的外膜上的胆固醇含量大约与磷脂质相等。膜上的蛋白质酶类有细胞色素氧化酶、腺苷三磷酸酶、琥珀酸脱氢酶、腺苷酸环化酶、胆堿乙酰化酶和各种受体蛋白质等。

生物膜是细胞是人体和其他生物体一切生命活动结构与功能的基本单位。体内所有的生理功能和生化反应,都是在细胞及其合成排泄的基质(如细胞间隙中的胶原和蛋白聚糖)的物质基础上进行的。一切动物细胞都被一层薄膜所包裹,这称作细胞膜,为生物膜的一种,它把细胞内容物和细胞的周围环境分割开来。在地球上出现有生命物质和它由简单到复杂的长期演化过程中,生物膜的出现是一次飞跃,它使细胞能够既独立于环境而存在,又能通过生物膜与周围环境进行有选择的物质交换而维持生命活动。显然,细胞要维持正常的生命活动,不仅细胞的内容物不能流失,且其化学组成必须保持相对稳定,这就需要在细胞和它的环境之间有某种特殊的屏障存在。它能使新陈代谢过程中,经常由细胞得到氧气和营养物质接受各种信息分子和离子,排出代谢产物和废物,使细胞保持稳态,这对维持细胞的生命活动极为重要。因此生物膜是一个具有特殊结构和功能的选择性通透膜,它的主要功能可归纳为:能量转换、物质运送、信息识别与传递。

生物膜是当前分子生物学、细胞生物学中一个十分活跃的研究领域。关于生物膜的结构,生物膜与能量转换、物质运送、信息传递,以及生物膜与疾病等方面的研究及用合成化学的方法制备简单模拟膜和聚合生物膜等方面不断取得新进展。另外,人们正在研究对物质具有优良识别能力的人造膜,使模仿生物膜机能的人造内脏器官,应用于医疗诊断。

4 膜的组成方式

膜是怎样由蛋白质和类脂质组成的,已经提出了几种模型,其中有丹尼利、戴维森提出并由罗伯逊修改的单位膜模型,本森、格林等提出的重复单位模型。1972年,美国生物化学家辛格和尼科尔森将丹尼利戴维森罗伯逊的模型加以修改,提出现代公认的“生物膜液态镶嵌模型”。生物膜除作为“界膜”之外,对膜内外物质的交换、能量的转换、信息的传递、神经 的传导等都起着重要作用。19世纪细胞学说的建立,使人们知道生物以细胞作为基本的活动单位。本世纪50年代以来分子生物学的发展,又揭示了细胞进行生命活动的最基本的结构形式是膜状结构。生物膜不仅将细胞或细胞器分隔成许多具有不同内涵和独特性质的隔室,使其中的微环境保持相对稳定,从而有效地控制细胞整体水平与局部水平的生命功能。生物膜的起源与进化,直接关系到细胞的起源与进化,有助于揭示生命之谜。近年来模拟生物膜的类脂双分子层结构,制出了各种人工膜,直接用于工农业生产和医药卫生事业。生物膜的研究已成为70年代以来的新兴学科之一——膜生物学。从生物膜角度研究人的生理、病理机制,特别是人体阴阳、气机变化,是正在开拓的医学研究领域。

对各种膜性结构的化学分析表明,膜主要由脂质、蛋白质和糖类等物质组成。生物膜所具有的各种功能,在很大程度上决定于膜内所含的蛋白质;细胞和周围环境之间的物质、能量和信息的交换,大多与细胞膜上的蛋白质有关。细胞膜蛋白质就其功能可分为以下几类:一类是能识别各种物质,在一定条件下有选择地使其通过细胞膜的蛋白质如通道蛋白;另一类是分布在细胞膜表面,能“辨认”和接受细胞环境中特异的化学性 的蛋白质,这统称为受体;还有一大类膜蛋白质属于膜内酶类,种类甚多;此外,膜蛋白质可以是和免疫功能有关的物质。总之,不同细胞都有它特有的膜蛋白质,这是决定细胞在功能上的特异性的重要因素。一个进行着新陈代谢的活细胞,不断有各种各样的物质(从离子和小分子物质到蛋白质大分子,以及团块性物质或液体)进出细胞,包括各种供能物质、合成新物质的原料、中间代谢产物、代谢终产物、维生素、氧和CO2等进出细胞,它们都与膜上的特定的蛋白质有关。

5 生物膜的功能

高中生物细胞膜的功能是:将细胞与环境分隔开,保证细胞内部环境的相对稳定、控制物质出入细胞、进行细胞间信息交流、还有分泌,排泄,和免疫等功能。

细胞膜主要是由磷脂构成的富有弹性的半透性膜,膜厚7~8nm,对于动物细胞来说,其膜外侧与外界环境相接触。其主要功能是选择性地交换物质,吸收营养物质,排出代谢废物,分泌与运输蛋白质。

构成细胞膜的成分有磷脂,糖蛋白,糖脂和蛋白质。磷脂双分子层是构成细胞膜的基本支架。细胞膜的主要成分是蛋白质和脂质,含有少量糖类。其中部分脂质和糖类结合形成糖脂,部分蛋白质和糖类结合形成糖蛋白。

细胞膜主要由脂质(主要为磷脂)、蛋白质和糖类等物质组成;其中以蛋白质和脂质为主。在电镜下可分为三层,即在膜的靠内外两侧各有一条厚约25nm的电子致密带,中间夹有一条厚25nm的透明带,总厚度约70~75nm左右这种结构不仅见于各种细胞膜,细胞内的各种细胞器膜如:线粒体、内质网等也具有相似的结构。

生物膜在结构与功能上都具有两侧不对称性。以物质传送为例,某些物质能以很高速度通过膜,另一些则不能。像海带能从海水中把碘浓缩3万倍。生物膜的选择性通透使细胞内pH和离子组成相对稳定,保持了产生神经、肌肉兴奋所必需的离子梯度,保证了细胞浓缩营养物和排除废物的功能。生物膜的另一重要功能是细胞间或细胞膜内外的信息传递。在细胞表面,广泛地存在着一类称为受体的蛋白质。激素和药物的作用都需通过与受体分子的特异性结合而实现。癌变细胞表面受体物质的分布有明显变化。细胞膜的表面性质还对细胞分裂繁殖有重要的调节作用。

生物膜的基本特征包括流动性和不对称性。生物膜上的磷脂分子和大部分蛋白质分子都具有流动性,细胞的物质运输、细胞识别、信号转导等功能都与生物膜的流动性有关,不对称性是指膜脂和膜蛋白在生物膜上分布是不对称的,生物膜的不对称性是生物膜执行复杂的、在时间和空间上有序的各种生理活动的保证。

生物膜具有流动性,可以和其它的磷脂双分子层融合,可以进行胞吞胞吐来运送大分子物质,如蛋白质等。细胞核具有选择通过性,可以按照细胞的需要运送物质(主动运输),具有脂溶性,可以使脂溶性物质直接通过(脂肪,维生素等)。细胞内外的渗透压差会导致细胞失水或膨胀,也是因为它的半透性。生物膜可以为很多生化反应提供场所,如呼吸作用的第三阶段,光合作用的光反应等。

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生物膜是镶嵌有蛋白质的脂双层,起着划分和分隔细胞和细胞器的作用。生物膜也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位。

流体镶嵌模型是针对生物膜的结构提出的一种模型。在这个模型中,生物膜被描述成镶嵌有蛋白质的流体脂双层,脂双层在结构和功能上都表现出不对称性。有的蛋白质“镶“在脂双层表面,有的则部分或全部嵌入其内部,有的则横跨整个膜。另外脂和膜蛋白可以进行横向扩散。

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