真核細胞生物膜系統(tǒng).ppt

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神奇的進化 精密的分工 真核細胞生物膜系統(tǒng) 生物有機體的進化 生物有機體并非是用各種不同的有機的和無機的分子隨機堆積而成的 而是有著嚴整有序的結(jié)構(gòu) 生物體的結(jié)構(gòu)基礎就是細胞 已知的所有生物除了病毒之外都是由細胞組成的 細胞不僅是生物體的結(jié)構(gòu)單位 更是其功能單位 有了細胞 就如同將有機體進行了功能分區(qū) 不同類型的組織中的細胞執(zhí)行不同功能 而細胞中的細胞器 如內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線粒體 葉綠體等 又用生物膜進一步地將細胞分為功能亞區(qū) 功能分區(qū)使得生命活動能夠有序地進行 失去了這種有序性生命就將完結(jié) 執(zhí)行同一功能的細胞組成了組織 由不同組織又構(gòu)成器官 再由器官組成個體 自然界中每一物種的個體并非單獨存在的 在個體之上還有種群 群落等不同層次的生命結(jié)構(gòu)形式 由多分子體系進化為原始生命 生命起源最關鍵的一步 有兩個重要問題要解決 生物膜的產(chǎn)生遺傳器的起源 生物膜的產(chǎn)生 只有界膜變成了生物膜 多分子體系才有可能演變?yōu)樵技毎?生物膜的基本結(jié)構(gòu)就是磷脂分子雙層上鑲嵌著動態(tài)的功能蛋白質(zhì)分子 一般認為 脂質(zhì)體可能是原始生物膜的模型 脂質(zhì)體是一種人工制造的細胞樣結(jié)構(gòu) 由脂質(zhì)分子雙層包圍著一個含水的小室構(gòu)成 通常將磷脂放在水中進行超聲處理就能得到脂質(zhì)體 一般認為原始海洋中肯定有磷脂形成 有磷脂就易形成脂質(zhì)體 脂質(zhì)體嵌入糖蛋白等功能蛋白質(zhì) 經(jīng)過長期演變就可能發(fā)展為原始的生物膜 生物膜和生物膜系統(tǒng) 1 生物膜指細胞內(nèi)的化學組成相似 基本結(jié)構(gòu)大致相同的膜的統(tǒng)稱 包括細胞膜 核膜及細胞器的膜 2 生物膜系統(tǒng)細胞膜 核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線粒體等由膜圍繞而成的細胞器 在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體 它們形成的結(jié)構(gòu)體系 叫做細胞的生物膜系統(tǒng) 生物膜系統(tǒng) 1 質(zhì)膜 指包圍在細胞外面的細胞膜 2 內(nèi)膜系統(tǒng) 指真核細胞中 在結(jié)構(gòu) 功能或發(fā)生上相關的 由膜圍繞而成的細胞器或細胞結(jié)構(gòu) 如核膜 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線粒體 葉綠體 溶酶體等 內(nèi)膜系統(tǒng)和膜運輸 真核細胞在進化上一個顯著特點就是形成了發(fā)達的細胞質(zhì)膜系統(tǒng) 將細胞分成許多膜結(jié)合的區(qū)室 包括細胞核 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 溶酶體 內(nèi)體和分泌泡等 雖然這些區(qū)室具有各自獨立的結(jié)構(gòu)和功能 但它們又是緊密相關的 尤其是它們的膜結(jié)構(gòu)是相互轉(zhuǎn)換的 這種轉(zhuǎn)換的機制則是通過蛋白質(zhì)分選 proteinsorting 和膜運輸實現(xiàn)的 膜結(jié)合細胞器的進化 原核細胞沒有膜結(jié)合細胞器 真核細胞是由原核細胞進化而來 那么 膜結(jié)合細胞器是如何進化的呢 內(nèi)膜系統(tǒng)的進化 真核細胞的膜結(jié)合細胞器的進化有兩種途徑 一種是線粒體和葉綠體的進化模式 即內(nèi)共生途徑 對于內(nèi)膜系統(tǒng)來說 則是通過細胞質(zhì)膜的內(nèi)陷分化途徑形成的 內(nèi)膜系統(tǒng)的形成對于細胞的生命活動具有十分重要的意義 內(nèi)膜系統(tǒng)的形成 使得真核細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜化了 正是這種復雜化 保證了細胞生命活動的順利進行 內(nèi)共生學說 一種關于真核細胞起源的假說 由美國生物學家馬古利斯 LynnMargulis 于1970年出版的 真核細胞的起源 一書中正式提出 她認為 好氣細菌被變形蟲狀的原核生物吞噬后 經(jīng)過長期共生能成為線粒體 藍藻被吞噬后經(jīng)過共生能變成葉綠體 螺旋體被吞噬后經(jīng)過共生能變成原始鞭毛 核膜和ER膜進化的可能途徑 關于核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進化的可能途徑的假說 細菌中的DNA是同膜結(jié)合在一起的 通過質(zhì)膜的內(nèi)陷將DNA包裹在一個膜結(jié)構(gòu)中 并逐漸形成兩層核膜 在古代的細菌中一些核糖體也是附著在質(zhì)膜上 隨著質(zhì)膜的內(nèi)陷和核膜的形成 核糖體就結(jié)合在核膜的外膜上逐漸進化形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 這一模型較好地說明了為什么核膜是雙膜結(jié)構(gòu) 而且在外膜上有核糖體的存在 膜的生物發(fā)生 自裝配模型 spontaneousself assembly 該模型認為膜是自我裝配的 為了驗證這一模型 用純化的脂和蛋白在體外裝配時總是形成脂質(zhì)體 這種脂質(zhì)體與活細胞膜的一個根本區(qū)別是 脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)總是對稱的 而活細胞中膜結(jié)構(gòu)則是不對稱的 更新模型 該模型認為膜的合成通過不斷地將脂和蛋白插入已有的膜 即由已有膜的生長而來 這一模型比較符合細胞膜結(jié)構(gòu)的動態(tài)性質(zhì) 由于細胞的胞吞和胞吐作用以及小泡運輸 使膜處于動態(tài)平衡狀態(tài) 這樣膜也就不必重新合成 而是在原有的基礎上不斷更新 各種生物膜在結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 高爾基體膜和細胞膜是可以相互轉(zhuǎn)變的 真核細胞中 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外連細胞膜 內(nèi)連核膜 中間還與許多細胞器膜相連 其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔還與內(nèi)外兩層核膜之間的腔相通 從而使細胞結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系 成為一個統(tǒng)一整體 此外 高爾基體膜 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 細胞膜 還是可以相互轉(zhuǎn)化的 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜高爾基體膜細胞膜 由此可見 細胞內(nèi)的生物膜在結(jié)構(gòu)上具有一定的連續(xù)性 1 直接聯(lián)系2 間接聯(lián)系 各種生物膜在結(jié)構(gòu)上的聯(lián)系 1直接聯(lián)系 2間接聯(lián)系 各種生物膜在功能上的聯(lián)系 1 膜融合是細胞融合 如植物體細胞雜交 高等生物的受精過程 的關鍵 也與大分子物質(zhì)進出細胞的內(nèi)吞作用和外排作用密切相關 通過膜之間的聯(lián)系 使細胞內(nèi)各種細胞器在獨立完成各自生理功能的同時 又能有效的協(xié)調(diào)工作 保證細胞生命活動的正常進行 例如分泌蛋白的形成 分泌蛋白 是指酶 抗體 部分激素等在細胞內(nèi)合成后 分泌到細胞外起作用的蛋白質(zhì) 各種生物膜在功能上的聯(lián)系 2 以分泌蛋白的合成和分泌為例 豚鼠胰臟腺泡細胞分泌物形成的過程圖解 各種生物膜在功能上的聯(lián)系 3 結(jié)論細胞內(nèi)的各種生物膜在功能上既有明確分工 又有緊密聯(lián)系 各種生物膜相互配合 協(xié)同工作 才使得細胞這臺高度精密的生命機器能夠持續(xù) 高效地運轉(zhuǎn) 生物膜系統(tǒng)的作用和意義 1 細胞膜不僅使細胞具有一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 同時在細胞與環(huán)境之間進行物質(zhì)運輸 能量交換和信息傳遞的過程中也起著決定性的作用 2 細胞的許多重要的化學反應都在生物膜上進行 細胞內(nèi)的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點 為各種化學反應的順利進行創(chuàng)造了有利條件 干擾 保證了細胞的生命活動高效 有序地進行 3 細胞內(nèi)的生物膜把細胞分隔成一個個小的區(qū)室 如各種細胞器 這樣就使得細胞內(nèi)能夠同時進行多種化學反應 而不會相互影響 THEEND THANKYOU