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生物膜系統(tǒng)的聯(lián)系和交流高中生物學(xué)必修一簡略介紹了真核細(xì)胞生物膜系統(tǒng)的作用以及膜的相互聯(lián)系:那么,真核細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)有哪些方面的聯(lián)系和交流呢?真核細(xì)胞的生物膜系統(tǒng)由細(xì)胞膜、核膜和細(xì)胞器膜等組成,它們的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)很相似,在結(jié)構(gòu)和功能上緊密聯(lián)系,尤其是它們的膜結(jié)構(gòu)可以相互轉(zhuǎn)換。例如,通過蛋白質(zhì)分選和膜泡運(yùn)輸,體現(xiàn)了生物膜的聯(lián)系和交流。生物膜系統(tǒng)的出現(xiàn),是細(xì)胞在漫長的歷史演化進(jìn)程中,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷分化完善,各種生理功能逐漸提高的結(jié)果。它們形成的房室性區(qū)域化效應(yīng),使細(xì)胞內(nèi)不同的生理、生化反應(yīng)過程得以彼此獨(dú)立、互不干擾地在特定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行和完成,并有效增大了細(xì)胞內(nèi)有限空間的表面積,極大地提高了細(xì)胞整體代謝水平和功能效率。生物膜的主要化學(xué)成分是脂質(zhì)和蛋白質(zhì),化學(xué)成分在不同膜所占的比例有所不同,不同膜分布著一些標(biāo)志性的物質(zhì)。細(xì)胞膜上的脂類主要是磷脂、鞘脂和膽固醇,約占50%。蛋白質(zhì)有整合蛋白、外周蛋白、脂錨定蛋白等,約占40%~50%,還有大約2%~10%的糖類,如D-葡萄糖、D-甘露糖、唾液酸等。核膜除了含脂質(zhì)蛋白質(zhì)外,還有少量核酸,它與多數(shù)細(xì)胞器膜的糖類含量極少。溶酶體膜含有多種不同酸性的、高度糖基化的膜整合蛋白和較多的膽固醇維持溶酶體膜的穩(wěn)定性,類囊體薄膜的脂質(zhì)主要是含半乳糖的糖脂。不同生物膜蛋白質(zhì)的種類及含量也有很大差異,膜上的特殊的蛋白質(zhì)執(zhí)行著特定的功能。例如,線粒體膜含有細(xì)胞色素氧化酶、ATP合酶;類囊體膜上面有許多電子載體、ATP合酶、色素結(jié)合蛋白等;溶酶體膜含有質(zhì)子泵,可維持溶酶體中的H+濃度比細(xì)胞質(zhì)中高100倍以上;高爾基體膜上含有豐富的酶(如糖基轉(zhuǎn)移酶、氧化還原酶、磷脂酶等)??傊ど系鞍踪|(zhì)與脂質(zhì)的比例依據(jù)膜的類型、細(xì)胞類型、生物類型的不同而不同。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的胞質(zhì)溶膠面合成磷脂后,當(dāng)新合成的蛋白質(zhì)和脂類插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)已存在的膜時,膜開始生長,使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的面積越來越大。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以出芽的方式形成囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)至高爾基體、溶酶體和細(xì)胞膜上時,便擴(kuò)大了這些膜的面積。線粒體、葉綠體和過氧化物酶體,不能直接利用內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜,需要依靠磷脂轉(zhuǎn)移蛋白與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的磷脂分子結(jié)合形成復(fù)合物進(jìn)入胞質(zhì)溶膠并遇上線粒體、葉綠體、過氧化物體的膜時,復(fù)合物便將磷脂釋放出來并插入到線粒體等的膜上,擴(kuò)大它們的膜面積。核膜在形態(tài)和性質(zhì)上與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)極相似,可以看成是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的特化區(qū),核膜在細(xì)胞分裂中經(jīng)歷了規(guī)律性的解體與重建過程。核纖層蛋白形成骨架支撐在核膜的內(nèi)側(cè),使細(xì)胞核維持正常的形狀與大小。在細(xì)胞分裂的前期,MPF(有絲分裂促進(jìn)因子)使核纖層蛋白磷酸化,改變了它的結(jié)構(gòu)域,從而使核纖層蛋白解聚。解聚后的核纖層蛋白A、C分散到細(xì)胞質(zhì)中,而核纖層蛋白B仍與解體后形成的核膜小泡保持結(jié)合狀態(tài),核孔復(fù)合體也逐漸解體。到了分裂末期,結(jié)合有核纖層蛋白B的單層核膜小泡在染色質(zhì)周圍聚集,相互融合形成雙層核膜,A、C核纖層蛋白重新在核膜的內(nèi)側(cè)組裝成子細(xì)胞核的核纖層,核孔復(fù)合體重新嵌入核膜,形成子核膜。一些動物細(xì)胞的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),解體后的核膜可直接被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)吸收轉(zhuǎn)化成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。蛋白質(zhì)在核糖體上合成,有些蛋白質(zhì)剛合成不久便轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上,多肽鏈邊延伸邊穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對蛋白質(zhì)加工后,輸送給高爾基體TGN區(qū),高爾基體再出芽形成膜泡將蛋白質(zhì)分選運(yùn)輸?shù)教囟ú课?。膜泡形成時,需要一些包被蛋白裝配成彎曲的、籃球狀的格子使生物膜形成膜泡,隨后發(fā)動蛋白(亦稱縊斷蛋白)結(jié)合并水解GTP,在外凸芽生膜囊的頸部聚合形成環(huán)狀,隨著GTP的水解,發(fā)動蛋白不斷環(huán)向縊縮,直接使膜泡斷離原來的膜。COPⅡ包被的膜泡負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體運(yùn)輸物質(zhì);網(wǎng)格蛋白包被的膜泡負(fù)責(zé)從高爾基體出芽運(yùn)輸物質(zhì)到胞內(nèi)體、溶酶體、液泡和細(xì)胞膜;COPⅠ包被的膜泡負(fù)責(zé)從高爾基體到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)。各種膜泡上的馬達(dá)蛋白驅(qū)動它們以微管為軌道定向運(yùn)輸物質(zhì)。轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與正確區(qū)室的膜融合時,依賴于膜泡結(jié)合Rab蛋白誘發(fā)膜上GTP分解后,幫助Rab-GTP蛋白錨定在膜泡上,Rab-GTP蛋白與靶膜上的Rab效應(yīng)器結(jié)合,且膜泡上的v-SNARE蛋白與靶膜上的t-SNARE蛋白配對,膜泡才能與靶膜融合。GTP結(jié)合蛋白Rab主要負(fù)責(zé)控制轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與適合靶膜的錨定,v-SNARE與t-SNARE蛋白配對介導(dǎo)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡與靶膜融合。以乙酰膽堿的釋放為例,在靜息電位下,突觸小泡被鎖定在細(xì)胞骨架上不能自由移動。當(dāng)動作電位傳遞到突觸小體時,Ca2+內(nèi)流后與軸漿中的鈣調(diào)蛋白結(jié)合,激活Ca2+鈣調(diào)素蛋白依賴激酶Ⅱ,突觸小泡膜上的突觸蛋白磷酸化,與細(xì)胞骨架的結(jié)合能力減弱,并且在軸漿中Rab3蛋白的幫助下,突觸小泡沿著微管蛋白通過快速軸漿運(yùn)輸?shù)捷S突末端。這時突觸小泡上的v-SNARE蛋白與突觸前膜上的t-SNARE靶蛋白結(jié)合,突觸小泡和突觸前膜發(fā)生融合,乙酰膽堿從融合孔中釋放出來。乙酰膽堿釋放后,融合到突觸前膜的突觸小泡膜會保持其固有的重要蛋白組成,在適當(dāng)時刻被重新內(nèi)吞回軸突內(nèi)部,內(nèi)吞的囊泡重新裝填遞質(zhì),實(shí)現(xiàn)突觸小泡的循環(huán)再生。當(dāng)細(xì)胞吞噬病原體、大分子顆粒等時,細(xì)胞內(nèi)形成單層膜的吞噬體,初級溶酶體與吞噬體膜融合,溶酶體中的酶水解吞噬物,產(chǎn)生小分子運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞質(zhì),為細(xì)胞再度利用或排出細(xì)胞。當(dāng)細(xì)胞降解受損的細(xì)胞結(jié)構(gòu)時,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體形成一個雙膜的杯形結(jié)構(gòu),并不斷擴(kuò)展,衰老的細(xì)胞器從杯口進(jìn)入,接著杯口封閉形成雙層膜的自噬體,自噬體與溶酶體融合,繼而內(nèi)含物被溶酶體的酶水解消化。研究發(fā)現(xiàn),Atg家族蛋白是細(xì)胞自噬過程中關(guān)鍵的執(zhí)行因子。例如,Atg6等介導(dǎo)分離膜泡的形成,Atg5、8和12等負(fù)責(zé)介導(dǎo)膜泡的擴(kuò)展,使小囊泡逐漸發(fā)展為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。自噬作用可以幫助細(xì)胞抵抗衰老、饑餓等外界壓力,但是過度的自噬也會導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生凋亡。例、生物膜系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上是緊密聯(lián)系的統(tǒng)一整體,在細(xì)胞的生命活動中極為重要.下列說法正確的是()A.細(xì)胞膜、核膜、細(xì)胞器膜的成分和結(jié)構(gòu)完全相同,功能密切配合B.胰島素和神經(jīng)遞質(zhì)的分泌過程體現(xiàn)了膜的流動性C.糖被與細(xì)胞的保護(hù)、識別、免疫和主動運(yùn)輸?shù)扔嘘P(guān)D.用蛋白酶處理生物膜將改變其結(jié)構(gòu),但不影響選擇透過性解析:
生物膜系統(tǒng)由細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜組成,生物膜系統(tǒng)在成分和結(jié)構(gòu)上相似,結(jié)構(gòu)與功能上聯(lián)系;
生物膜主要由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成,不同生物膜的結(jié)構(gòu)不同,在成分上有差異,生物膜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是具有一定的流動性,功能特點(diǎn)是具有選擇透過性.細(xì)胞膜、核膜、細(xì)胞器膜成分和結(jié)構(gòu)相似,不是完全相同,A錯誤;胰島素和神經(jīng)遞質(zhì)通過胞
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