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神奇的進(jìn)化 精密的分工 真核細(xì)胞生物膜系統(tǒng) 生物有機(jī)體的進(jìn)化 生物有機(jī)體并非是用各種不同的有機(jī)的和無(wú)機(jī)的分子隨機(jī)堆積而成的 而是有著嚴(yán)整有序的結(jié)構(gòu) 生物體的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)就是細(xì)胞 已知的所有生物除了病毒之外都是由細(xì)胞組成的 細(xì)胞不僅是生物體的結(jié)構(gòu)單位 更是其功能單位 有了細(xì)胞 就如同將有機(jī)體進(jìn)行了功能分區(qū) 不同類(lèi)型的組織中的細(xì)胞執(zhí)行不同功能 而細(xì)胞中的細(xì)胞器 如內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線(xiàn)粒體 葉綠體等 又用生物膜進(jìn)一步地將細(xì)胞分為功能亞區(qū) 功能分區(qū)使得生命活動(dòng)能夠有序地進(jìn)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(xì)胞組成了組織 由不同組織又構(gòu)成器官 再由器官組成個(gè)體 自然界中每一物種的個(gè)體并非單獨(dú)存在的 在個(gè)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(jìn)化為原始生命 生命起源最關(guān)鍵的一步 有兩個(gè)重要問(wèn)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?xì)胞 生物膜的基本結(jié)構(gòu)就是磷脂分子雙層上鑲嵌著動(dòng)態(tài)的功能蛋白質(zhì)分子 一般認(rèn)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(xì)胞樣結(jié)構(gòu) 由脂質(zhì)分子雙層包圍著一個(gè)含水的小室構(gòu)成 通常將磷脂放在水中進(jìn)行超聲處理就能得到脂質(zhì)體 一般認(rèn)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(guò)長(zhǎng)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(xì)胞內(nèi)的化學(xué)組成相似 基本結(jié)構(gòu)大致相同的膜的統(tǒng)稱(chēng) 包括細(xì)胞膜 核膜及細(xì)胞器的膜 2 生物膜系統(tǒng)細(xì)胞膜 核膜以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線(xiàn)粒體等由膜圍繞而成的細(xì)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(xì)胞的生物膜系統(tǒng) 生物膜系統(tǒng) 1 質(zhì)膜 指包圍在細(xì)胞外面的細(xì)胞膜 2 內(nèi)膜系統(tǒng) 指真核細(xì)胞中 在結(jié)構(gòu) 功能或發(fā)生上相關(guān)的 由膜圍繞而成的細(xì)胞器或細(xì)胞結(jié)構(gòu) 如核膜 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 高爾基體 線(xiàn)粒體 葉綠體 溶酶體等 內(nèi)膜系統(tǒng)和膜運(yùn)輸 真核細(xì)胞在進(jìn)化上一個(gè)顯著特點(diǎn)就是形成了發(fā)達(dá)的細(xì)胞質(zhì)膜系統(tǒng) 將細(xì)胞分成許多膜結(jié)合的區(qū)室 包括細(xì)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(dú)立的結(jié)構(gòu)和功能 但它們又是緊密相關(guān)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(jī)制則是通過(guò)蛋白質(zhì)分選 proteinsorting 和膜運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)的 膜結(jié)合細(xì)胞器的進(jìn)化 原核細(xì)胞沒(méi)有膜結(jié)合細(xì)胞器 真核細(xì)胞是由原核細(xì)胞進(jìn)化而來(lái) 那么 膜結(jié)合細(xì)胞器是如何進(jìn)化的呢 內(nèi)膜系統(tǒng)的進(jìn)化 真核細(xì)胞的膜結(jié)合細(xì)胞器的進(jìn)化有兩種途徑 一種是線(xiàn)粒體和葉綠體的進(jìn)化模式 即內(nèi)共生途徑 對(duì)于內(nèi)膜系統(tǒng)來(lái)說(shuō) 則是通過(guò)細(xì)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(duì)于細(xì)胞的生命活動(dòng)具有十分重要的意義 內(nèi)膜系統(tǒng)的形成 使得真核細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜化了 正是這種復(fù)雜化 保證了細(xì)胞生命活動(dòng)的順利進(jìn)行 內(nèi)共生學(xué)說(shuō) 一種關(guān)于真核細(xì)胞起源的假說(shuō) 由美國(guó)生物學(xué)家馬古利斯 LynnMargulis 于1970年出版的 真核細(xì)胞的起源 一書(shū)中正式提出 她認(rèn)為 好氣細(xì)菌被變形蟲(chóng)狀的原核生物吞噬后 經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期共生能成為線(xiàn)粒體 藍(lán)藻被吞噬后經(jīng)過(guò)共生能變成葉綠體 螺旋體被吞噬后經(jīng)過(guò)共生能變成原始鞭毛 核膜和ER膜進(jìn)化的可能途徑 關(guān)于核膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)化的可能途徑的假說(shuō) 細(xì)菌中的DNA是同膜結(jié)合在一起的 通過(guò)質(zhì)膜的內(nèi)陷將DNA包裹在一個(gè)膜結(jié)構(gòu)中 并逐漸形成兩層核膜 在古代的細(xì)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(jìn)化形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 這一模型較好地說(shuō)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(rèn)為膜是自我裝配的 為了驗(yàn)證這一模型 用純化的脂和蛋白在體外裝配時(shí)總是形成脂質(zhì)體 這種脂質(zhì)體與活細(xì)胞膜的一個(gè)根本區(qū)別是 脂質(zhì)體的結(jié)構(gòu)總是對(duì)稱(chēng)的 而活細(xì)胞中膜結(jié)構(gòu)則是不對(duì)稱(chēng)的 更新模型 該模型認(rèn)為膜的合成通過(guò)不斷地將脂和蛋白插入已有的膜 即由已有膜的生長(zhǎng)而來(lái) 這一模型比較符合細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性質(zhì) 由于細(xì)胞的胞吞和胞吐作用以及小泡運(yùn)輸 使膜處于動(dòng)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(chǔ)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(xì)胞膜是可以相互轉(zhuǎn)變的 真核細(xì)胞中 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外連細(xì)胞膜 內(nèi)連核膜 中間還與許多細(xì)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(xì)胞結(jié)構(gòu)之間相互聯(lián)系 成為一個(gè)統(tǒng)一整體 此外 高爾基體膜 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜 細(xì)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(xì)胞膜 由此可見(jiàn) 細(xì)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(xì)胞融合 如植物體細(xì)胞雜交 高等生物的受精過(guò)程 的關(guān)鍵 也與大分子物質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞的內(nèi)吞作用和外排作用密切相關(guān) 通過(guò)膜之間的聯(lián)系 使細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器在獨(dú)立完成各自生理功能的同時(shí) 又能有效的協(xié)調(diào)工作 保證細(xì)胞生命活動(dòng)的正常進(jìn)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(xì)胞內(nèi)合成后 分泌到細(xì)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(xì)胞分泌物形成的過(guò)程圖解 各種生物膜在功能上的聯(lián)系 3 結(jié)論細(xì)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(xì)胞這臺(tái)高度精密的生命機(jī)器能夠持續(xù) 高效地運(yùn)轉(zhuǎn) 生物膜系統(tǒng)的作用和意義 1 細(xì)胞膜不僅使細(xì)胞具有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境 同時(shí)在細(xì)胞與環(huán)境之間進(jìn)行物質(zhì)運(yùn)輸 能量交換和信息傳遞的過(guò)程中也起著決定性的作用 2 細(xì)胞的許多重要的化學(xué)反應(yīng)都在生物膜上進(jìn)行 細(xì)胞內(nèi)的廣闊的膜面積為酶提供了大量的附著位點(diǎn) 為各種化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行創(chuàng)造了有利條件 干擾 保證了細(xì)胞的生命活動(dòng)高效 有序地進(jìn)行 3 細(xì)胞內(nèi)的生物膜把細(xì)胞分隔成一個(gè)個(gè)小的區(qū)室 如各種細(xì)胞器 這樣就使得細(xì)胞內(nèi)能夠同時(shí)進(jìn)行多種化學(xué)反應(yīng) 而不會(huì)相互影響 THEEND THANKYOU