生物膜系统
生物膜系统的作用
生物膜系统的作用
生物膜系统是由一层透明的生物活性膜制成的人工地表。
它具有多种功能，可以进行水处理、污染源控制、采气、厌氧处理等。
首先，生物膜系统可以用于水处理。
生物膜对水中的有害有机物具有很强的吸附作用，可以吸附大量的有机物质，同时能够避免水质的污染。
此外，它还具有保护水质的功能，可以抑制病原体的滋生，使水质更卫生、更安全。
其次，生物膜系统可以用于污染源控制。
可以将污染源分解成小型物质，然后由生物膜吸附在平面上，使其不能再污染水体，从而达到污染控制的作用。
此外，它还可以用于采气，即从地下水体中提取氧气。
因为生物膜表面具有微孔，可以使水中的氧气通过微孔渗透到空气中，从而实现采气的效果。
最后，生物膜系统还可以用于厌氧处理。
由生物膜形成的地表可以有效抑制对厌氧环境不利的微生物，从而达到净化水体的目的。
总之，生物膜系统有很多作用，可以有效控制污染源、保护水质、采气、厌氧处理等，有助于提高水质、净化水体、保护环境。
生物膜系统的概念
生物膜系统的概念
生物膜系统是一种复杂的生命体系，在生物学和生态学领域中占据重要地位。
它是由微生物、植物和动物等生物体在各种生境中形成的一种薄而粘性的多层结构，具有独特的功能和特性。
生物膜的特点
生物膜通常是由生物体分泌的黏液或胞外物质形成的，具有粘附力强、稳定性
高和抗外界干扰能力强的特点。
生物膜的形成除了需要适宜的生境条件外，还受到微生物种类、密度和相互关系等因素的影响。
生物膜的功能
生物膜系统在自然界中扮演着重要的角色，包括但不限于以下几个方面：
1.保护作用：生物膜可以保护生物体免受外界环境的干扰和损害，帮
助生物体维持稳定的内部环境。
2.共生关系：生物膜系统中的多种微生物之间存在共生关系，通过互
相促进或相互制约的方式维持整个系统的平衡。
3.物质循环：生物膜系统中微生物通过代谢作用参与毒素降解、有机
物分解等过程，促进界面物质循环。
4.生态平衡：生物膜系统在维持水域、土壤和其他生境的生态平衡方
面扮演着重要的角色，对环境稳定性和生物多样性的保持起到至关重要的作用。
生物膜在环境保护中的应用
由于生物膜系统具有独特的功能和特性，近年来在环境保护领域得到了广泛应用。
例如，在水处理、土壤修复、污染物降解等方面，生物膜系统的应用已经成为一种有效的生态环境修复技术。
结语
总的来说，生物膜系统是一种复杂而神奇的生命体系，其在自然界中扮演着不
可或缺的角色。
对于我们理解生物学和生态学的原理，以及应用于环境保护等方面都具有重要的意义。
希望通过对生物膜系统的深入研究和应用，能够更好地保护我们的环境，维护生态平衡，实现人与自然的和谐发展。
细胞器和生物膜系统
核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
04
【高考母题变式】
变式2 表格信息应用 游离的核糖体主要合成_______的蛋白质，而附着在 内质网上的核糖体主要合成分泌蛋白(胞外蛋白)， 但_______内的水解酶是由附着在内质网上的核糖体 合成的。
细胞内
溶酶体
【备考方法规律】 “三看法”解读分泌蛋白的形成
具有一定的流动性
【特别提醒】
01
游离的核糖体与附着在内质网上的核糖体合成的蛋白质种类不同：前者合成的是胞内蛋白，后者合成的是分泌蛋白。
02
细胞器膜可相互转化：由于各种膜的化学组成成分和结构基本相同，有的可以直接相互转化，有的需要以囊泡的形式间接转化。
03
具有空间结构的蛋白质并不是在核糖体上形成的：核糖体上合成多肽，具有空间结构的蛋白质的形成需要内质网和高尔基体的参与。
【解析】选D。抗体属于分泌蛋白，首先在附着于内质网上的核糖体上，氨基酸发生脱水缩合反应生成分泌蛋白的肽链，肽链进入内质网进行加工，然后在高尔基体内进一步加工、修饰等，所以D选项正确。
变式1 表格信息迁移
01
写出与分泌蛋白的合成与运输密切相关的细胞器：
02
_________________________________。
与细胞分裂有关—发出 星射线，牵引染色体
动物或低等植物
rRNA＋蛋白质组成
两个垂直的中心粒 在细胞分裂间期复制
原核细胞和真核细胞
3.细胞器归纳总结（细胞器≠细胞结构）
①分布
植物特有的细胞器(结构)
动物和低等植物特有细胞器
说明：动、植物细胞最可靠的区别：细胞壁
②结构
无膜结构的细胞器
单层膜结构的细胞器（结构）
生物膜系统的功能
生物膜系统的功能
生物膜系统是一种可分离、可控制的技术，它可以通过利用膜层来实现多种功能：
一、净化水源
1、净化水质：利用生物膜系统可以有效地去除低溶解性有机物，以及有害的重金属离子，改善水的可用性和安全性。
2、抑制细菌：生物膜层能够有效阻止细菌滋生和滋生，防止细菌和病毒侵入污水。
二、处理废水
1、废水处理：利用生物膜过滤，可以有效去除废水中的悬浮颗粒、有机物等，把废水处理成符合环保标准的净水，可以再次使用或排放。
2、去除有害物质：生物膜可以有效地去除有害物质，如砷、汞、生殖毒素和低溶解有机物，使废水在外部环境中无害化。
三、回用及利用
1、废水再利用：利用生物膜系统，可以有效去除废水中的悬浮颗粒、有机物和病毒，然后进行处理，使其可以用于再利用或排放。
2、复合型可再生物质：利用生物膜系统进行废水处理，可以将其中的有机物质转化为可再生物质，可以用于能源发电和其他用途。
3、生物油品：利用生物膜过滤废水，可以提取其中的油类物质，将其转化为可再生的生物油，可以用于能源生产。
生物膜系统详细讲解
生物膜系统详细讲解英文回答：A biofilm is a complex community of microorganisms that adhere to surfaces and form a protective matrix of extracellular polymeric substances (EPS). This matrix provides structural integrity to the biofilm and allows for communication and cooperation among the microorganisms within it.Biofilms can form on various surfaces, including medical devices, pipes, and even natural environments like rocks and plants. They are commonly found in environments with moisture, such as water systems and the human body. In fact, biofilms are estimated to be responsible for over 80% of all microbial infections in humans.The formation of a biofilm begins with the attachment of individual microorganisms to a surface. Once attached, these microorganisms start to produce EPS, which acts as aglue to hold the biofilm together. As the biofilm grows, more microorganisms join the community and contribute to the EPS production.Within the biofilm, microorganisms communicate through a process called quorum sensing. This allows them to coordinate their activities and respond collectively to changes in their environment. For example, if a nutrient source becomes limited, the microorganisms in the biofilm can adjust their metabolic activities to ensure their survival.Biofilms are highly resistant to antibiotics and immune responses, making them difficult to treat. The EPS matrix provides a physical barrier that prevents antimicrobial agents from reaching the microorganisms within the biofilm. Additionally, the microorganisms in the biofilm can change their gene expression and become more resistant to antibiotics.One example of a biofilm-related infection is dental plaque. Dental plaque is a biofilm that forms on thesurface of teeth and can lead to tooth decay and gum disease. The bacteria in the plaque produce acids thaterode the enamel, causing cavities. Regular brushing and flossing help to disrupt the biofilm and prevent thebuildup of plaque.中文回答：生物膜是一种复杂的微生物群落，它附着在表面上，并形成一层保护性的胞外聚合物物质（EPS）基质。
3.2生物膜系统
1.不同生物膜的化学组成成分基本相同。 不同生物膜的化学组成成分基本相同。 不同生物膜的化学组成成分基本相同 2.每种成分的含量不同（主要是蛋白质）。 每种成分的含量不同（主要是蛋白质）。 每种成分的含量不同
推论： 推论：
膜的功能活动主要由蛋白质来承担。 膜的功能活动主要由蛋白质来承担。
膜功能的强弱取决于蛋白质的种类和数量 即膜的功能越强蛋白质的种类和数量越多
2、生物膜的物质组成 、
分析下列生物膜的成分， 分析下列生物膜的成分，得出什么结论
蛋白质(质量分数%) 脂类(质量分数%) 糖类(质量分数%) 蛋白质(质量分数%) 脂类(质量分数%) 糖类(质量分数%) 膜 人红细胞膜 大鼠肝细胞核膜 内质网膜 线粒体外膜 线粒体内膜 49 59 67 52 76 43 35 33 48 24 8 2.9 含量很少 含量很少 含量很少
3、观察各种膜在结构上的联系
线粒体外膜 核膜 内质网膜 外膜） （外膜） 出 小 芽 泡 高尔基体膜 细胞膜
小泡
4、生物膜系统在功能上的联系 、 用3H标 记亮氨 酸，注 入豚鼠 胰腺分 泌细胞
3 min
17 min
117 min
核糖体 合 成 蛋 白 质
内质网
高尔基体
细胞膜
糖基 质, 质, 质 体 质
№3：将细胞分隔成许多小区室， №3：将细胞分隔成许多小区室，使各 化学反应能同时进行而不互相干扰。 种化学反应能同时进行而不互相干扰。
1.下列有关生物膜的叙述，不正确的（ A ） 下列有关生物膜的叙述，不正确的（ 下列有关生物膜的叙述 A、各种生物膜的化学组成和结构完全相同 、 B、不同细胞器或细胞结构的生物膜之间是 、 可相 互转变的 C、生物膜的研究已经进入到分子水平 、 D、细胞内的生物膜既各司其职，又相互协作 、细胞内的生物膜既各司其职， 共同完成细胞的生理功能
生物膜系统名词解释
生物膜系统名词解释
生物膜系统是指存在于细胞内的一种由磷脂双分子层构成的三维网状结构。
这个网络把膜蛋白和膜脂质紧密地联系起来，它不但决定着膜蛋白本身的流动性及其与其他组分的相互作用，而且还通过蛋白之间的相互识别、相互结合以及形成特异性的分泌调节系统等方式对生命活动进行调控。
由此可见，生物膜系统具有多功能性。
一般认为，生物膜包括细胞表面的脂质体（lipid）和细胞器膜上的膜蛋白（membrane protein）两部分。
前者称为膜脂双分子层，后者称为膜蛋白或膜系统。
两者共同组成了一个复杂的膜系统。
生物膜系统
细胞内的生物膜在结构上具有 细胞内的生物膜在结构上具有 结构上 一定的连续性。 一定的连续性。
1.分泌蛋白的运输方向? 1.分泌蛋白的运输方向 分泌蛋白的运输方向? 核糖体→ 核糖体→内质网 高尔基体 → →细胞膜 细胞膜（ →具膜小泡 →细胞膜（外） 2.这些分泌物通过哪种方式 2.这些分泌物通过哪种方式 被运输到细胞外? 被运输到细胞外? 外排
3 1 2
7 6 5 4 8
4、 从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网，放人含有 、 从某腺体的细胞中，提取出附着有核糖体的内质网， 放射性标记的氨基酸的培养液中。 放射性标记的氨基酸的培养液中。培养液中含有核糖体和内质网完 成其功能所需的物质和条件。很快连续取样， 成其功能所需的物质和条件。很快连续取样，并分离核糖体和内质 测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况， 网。测定标记的氨基酸出现在核糖体和内质网中的情况，结果如图 所示。 请回答：（ ：（1）放射性氨基酸首先在核糖体上大量累积,最 所示。 请回答：（ ）放射性氨基酸首先在核糖体上大量累积 最 核糖体是蛋白质合成的场所 。（ 。（2） 可能的解释 是________________________________。（ ）放射性 氨基酸继在核糖体上积累之后,在内质网中也出现 在内质网中也出现， 氨基酸继在核糖体上积累之后 在内质网中也出现，且数量不断增 蛋白质进入内质网 最可能的解释是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（ 实验中， ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（3） 多，最可能的解释是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。（ ）实验中， 细胞质基质 培养液相当于细胞中的______________________________。 培养液相当于细胞中的 。
细胞膜、核膜以及由膜围绕而成的细胞器， 细胞膜、核膜以及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， 在结构和功能上是紧密联系的统一整体，它们所 形成的结构体系 叫做生物膜系统。 生物膜系统 核膜 具膜细胞器
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细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性，它 们之间的联系可表示为（用箭头和文字表示）：
3.生物膜系统的功能
第一，细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的 区室，使得细胞内能够同时进行多种化学反应， 保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。
第二，为酶提供附着位点，为各种化学反应的顺 利进行创造了有利条件。 第三，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内 环境，对物质运输、能量交换和信息传递的过程 中也起着决定性的作用。
D ）
B.5 C.7 D.6
4、在奶牛的乳腺细胞中，与酪蛋白的合成与分泌有 密切关系的细胞结构是( D ) A.核糖体、线粒体、中心体、染色体 B.线粒体、内质网、高尔基体、纺锤体 C.核糖体、线粒体、高尔基体、中心体 D.核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 5、下列细胞中，同时含叶绿体和中心体的是( A．心肌细胞 B．团藻细胞 C．叶肉细胞 D．根毛细胞
2．关于细胞器的界定，目前有两种意见，其中
之一认为，细胞器是细胞内以膜和细胞质隔离的
相对独立的结构。根据这种界定，下列哪种结构
不能称为细胞器
A．细胞核 C．内质网 B．核糖体
（
B
）
D．高尔基体
3．细胞中许多具膜结构的细胞器在化学组成上
很相似，其中与高尔基体的化学组成最相似的细
胞器是（
A．线粒体 C．内质网
阅读课本P55“资料分析”，思考问题？
1、分泌蛋白是在哪里合成的？ 核糖体 2、分泌蛋白从合成至分泌到细胞外，经过了哪些细胞 器或细胞结构？ 描述分泌蛋白的合成和运输 过程 ？
核糖体→内质网→高尔基体→细胞膜
分泌蛋白的合成、运输和分泌过程
氨基酸
核糖体 线 粒 体 （ 供 能 ） 内质网
（囊泡）
脱水缩合
研究生物膜的重要意义
（模拟生物膜）
海水净化装置：模拟生物膜选择性透过原理， 对海水、污水进行净化获得纯净淡水。
模拟生物膜
（血液透析膜）
医学上根据生物膜的结构、功能原理， 可以研制出许多种代用的人体组织与器官。
1.组成生物膜系统的生物膜是指：（
A 在结构是直接相连的生物膜
B 细胞内所有生物膜 C 具有单层膜的细胞器 D 具有双层膜的细胞器
B)
1、在胰岛细胞中，与合成和分泌胰岛素有关的一
组细胞器是（
C ）。
A. 线粒体、中心体、高尔基体、内质网
B. 核糖体、内质网、叶绿体、高尔基体
C.核糖体、内质网、高尔基体、线粒体
D.核糖体、内质网、高尔基体、中心体
2 .在一定的时间内使用某种动物细胞吸收放射性同位 素标记的氨基酸,经检查发现放射性同位素,依次先后 出现在图中的1、2、3、4、5、6、7、8部位。 请据图回答。 分泌蛋白 [1]的功能 __________, 合成蛋白质 在[3 ]________ 是______________, 中合 高尔基体 成糖蛋白。 [3]是来自_____________ 内质网的囊泡。
（1）图中的[7]是
7 6
5 4 3 1
2
高尔基体 (2) 在图中[4]_____ ___中形成的是成熟蛋
白线粒体供给。 （4）此动物细胞对[7]具有合成和分泌 __________功 能。
巩固练习
1.植物细胞中由两层膜与细胞质分开的细胞器是 （A） A．线粒体和叶绿体 B．线粒体 C．线粒体和细胞核 D．线粒体、叶绿体和细胞核
在一定时间内使某种动物胰腺细胞合成并分泌酶原颗 粒的大致过程。请据图回答：
图3-5
（ 3）酶原颗粒的运输、加工和分泌是以 囊泡 形式进 行的；其过程中需要消耗能量，与能量的生成关系密切的 线粒体 细胞器是[ 5 ] 。
由此可以看出，细胞内的生物膜 结构和功能上有一定的连续性。
C
） B．叶绿体 D．核糖体
4 ．对细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述，
错误的是
（
D）
A．主要由蛋白质、脂质和少量糖类组成
B．磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架
C．不同生物膜的蛋白质的种类和数量不同 D ．内质网膜能形成高尔基体膜，说明两者化学 组成完全相同
5、下列关于生物膜系统在细胞中作用的叙述中，不正确 的是（D ）。 A. 细胞膜在细胞与外部环境进行物质运输、能量转换和 信息传递的过程中起着决定性作用 B. 许多重要的化学反应都在生物膜上进行 C. 生物膜将各种细胞器分隔开，使细胞内能够同时进行
分泌蛋白的合成和运输（实验）
• 科学家在豚鼠的 时间 胰腺腺泡细胞中 3min 3 注射 H标记的亮氨 酸，通过这个标 17min 记追踪亮氨酸在 117min 细胞中的运行和 变化的过程。
位置
附着有核糖体的内质 网 高尔基体
靠近细胞膜内侧的囊 泡和释放到细胞外的 分泌物中
分泌蛋白的合成和运输的过程
B
）
2.细胞内各种生物膜的结构和组成的叙述,错误的是
D
A主要由蛋白质、脂类和少量糖类组成 B磷脂双分子层是各种生物膜的基本骨架 C不同生物膜上的蛋白质的种类和数量不同 D内质网膜能生成高尔基体膜，说明两者化学组成完 全相同
3、一分子CO2从叶肉细胞的线粒体基质中扩散出来， 进入一相邻细胞的叶绿体基质中，共穿越过的生物膜 层数是（ A.4
多种化学反应
D. 各种生物膜在功能上互相独立，互不影响
6 、一种细胞器的部分生物膜转移到另一细胞器
的方式是（ D ）。
A. 随着细胞质的流动到达特定部位
B. 从高尔基体到内质网
C. 从内质网直接到达细胞膜
D. 通过形成具有膜的囊泡而转移
7、在一定时间内使某种动物胰腺细胞合成并分泌酶原 颗粒的大致过程。请据图回答：
多肽
加工（折叠、组装）
较成熟蛋白质（具有空间结构）
再加工
高尔基体
（囊泡）
成熟蛋白质
分泌（胞吐作用）
细胞膜
分泌蛋白 3、分泌蛋白合成和分泌的过程中需要能量吗？能量 由哪里提供？ 需要，能量由线粒体提供
思考：在分泌蛋白形成过程中，内质网膜、高尔基体 膜、细胞膜面积前后如何变化？
高尔基体：总的膜面积基本不变
核膜 内质网膜 细胞膜
内质网膜
外接： 细胞膜
内接： 细胞核膜
细胞器膜、细胞膜和核膜共同构成了细胞的 生物膜系统。 主要成分：磷脂、蛋白质和少量的糖类
2.生物膜在功能上协调配合
追踪定位方法——同位素标记法 科学家的实验：
什么叫做分泌蛋白？ 分泌蛋白：是由细胞内附着在内质网上的 核糖体合成后，分泌到细胞外起作用的蛋 白质。如消化酶、抗体、部分激素等。
(1)在胰腺细胞内部，酶蛋白的合成场所是[ 1 ]上 的 核糖体 ；将酶蛋白运输到加工场所的细胞器 是 内质网 。
在一定时间内使某种动物胰腺细胞合成并分泌酶原颗 粒的大致过程。请据图回答：
(2)对酶蛋白进行加工组装的场所是[ 3 ] 高尔基体 ；直 接参与酶原颗粒的分泌过程的结构还[ 4 ] 细胞膜 。