生物膜
生物膜的结构和功能
生物膜的结构和功能生物膜是一种存在于生物界各类生物体表面或内部的具有特殊结构和功能的薄膜状结构。
它由生物体的细胞膜组成，包括生物大分子和非生物分子。
通过细胞间的相互作用，生物膜维持生物体的完整性，同时参与到许多重要的生物过程中。
本文将从生物膜的结构和功能两个方面进行阐述。
一、生物膜的结构1. 膜脂质层生物膜中最基本的组成部分是膜脂质层。
膜脂质层主要由磷脂、甘油脂和类固醇等有机物组成。
磷脂是膜脂质层中含量最高的成分，它由两个疏水性脂肪酸和一个亲水性磷酸甘油醇通过酯键结合形成。
甘油脂是由甘油和脂肪酸通过酯键结合形成的；而类固醇则存在于膜脂质层内部，起到增强膜的稳定性和流动性的作用。
2. 蛋白质组分生物膜中的其他重要组成部分是蛋白质。
膜脂质层与蛋白质相互作用，两者之间形成了复杂的网络结构。
蛋白质在生物膜中有许多重要的功能，如通道蛋白质负责物质的运输，受体蛋白质用于信号传导，酶蛋白质用于催化反应。
此外，膜蛋白还起到了维持生物膜结构的稳定性和保护功能。
3. 糖类组分糖类是生物膜的另一个重要组成部分。
它们通过与蛋白质和脂质相互作用，形成糖蛋白和糖脂复合物，这些复合物参与了细胞间的相互识别和信号传导。
糖类还能起到保护细胞膜的作用，增强细胞膜的稳定性。
二、生物膜的功能1. 细胞辨识和相互识别生物膜上的特定糖蛋白和糖脂能够识别特定的配体或信号分子，从而实现细胞间的辨识和相互识别。
这种相互作用在细胞信号传导、免疫识别和受精过程中起到重要的作用。
2. 物质运输生物膜中的通道蛋白质可以选择性地允许特定离子或分子通过，从而实现物质的运输。
这种运输过程对细胞内外物质的平衡和代谢活动至关重要。
3. 生物反应的催化和调控生物膜中的酶蛋白质能够催化生物反应的进行，从而参与到细胞代谢和能量转化过程中。
膜蛋白还能够通过信号传导调控细胞内外的生物反应。
4. 细胞结构和稳定性的维持生物膜具有良好的柔韧性和可塑性，可以适应细胞形态的变化。
生物膜
生物膜的微生物相：细菌：细菌是微生物膜的主体，其种类受基质类型、附着生长状况、pH、温度等的影响；异养菌是生物膜中的主要细菌，可分为好氧异养菌、厌氧呼吸型异养菌、厌氧异养菌、兼性厌氧菌四类。
常见的细菌种类有：球衣菌、动胶菌、硫杆菌属、无色杆菌属、产碱菌属、八叠球菌属、亚硝化单胞菌属、硝化杆菌属等。
真菌：真核生物，大多数具有丝状形态。
当污水中有机物的成分变化、负荷增加、温度下降、pH降低和DO下降时，容易滋生丝状菌。
藻类：受阳光照射的生物膜中藻类为主要成分。
藻类主要限于生物膜反应器中上表层部分、数量少，对污水处理净化作用不大。
原生动物：原生动物在成熟的生物膜中不断捕食生物膜表面的细菌，从而保持生物膜的活性起作用。
后生动物：轮虫类、线虫类、昆虫类等。
观察生物膜中的微生物相可检查、判断生物膜反应器的运转情况及污水处理效果。
不同生物膜反应器生物的分布不同，需进行研究，好氧方面研究较深入一些，厌氧生物膜微生物的分布研究还应深入。
影响微生物附着的因素总结：裁体表面性质：载体的类型、表面化学特性、载体浓度、载体形状大小、载体比表面积、粗糙度和孔隙；微生物的性质：微生物种类、表面化学特性、形状与大小、微生物的浓度、培养时间和条件；环境的性质：pH值、离子强度、水力学特征、竞争物种的存在，温度协调物种的存在、接触时间。
影响微生物在载体表面附着的因素很多，影响机制十分复杂，仍需进一步深入研究。
生物膜反应器的稳定运行方面的研究已取得不少进展。
但厌氧生物膜反应器的启动还处于研究之中并且是经验性的。
对于废水中微生物所需要的有关营养物、环境条件方面的知识的了解有助于选择适宜微生物生长最佳条件。
厌氧微生物其生长速率低，对环境要求严格，难于附着到固体表面等原因使厌氧生物膜反应器的启动比好氧困难。
通过选择合适的载体，采用适宜的接种方式的启动策略，可以加速厌氧生物膜反应器的启动。
生物膜法的不足：需要填料和支撑结构，在不少情况下基建投资超过活性污泥法；出水常常携带较大的脱落的生物膜片，大量非活性细小悬浮物分散在水中使处理水的澄清度降低；活性生物量较难控制，在运行方面灵活性差；载体材料的比表面积小时，BOD容积负荷有限；若采用自然通风供氧，在生物膜内层往往形成厌氧层，从而缩小了具有净化功能的有效容积。
生物膜的主要作用
生物膜的主要作用生物膜是一种由生物体产生的薄膜，它在生物体的生命活动中起着重要的作用。
生物膜具有多种功能，包括保护、交流、吸附和信号传递等。
以下将详细介绍生物膜的主要作用。
1. 保护作用生物膜可以保护生物体的内部结构和组织免受外界环境的侵害。
它形成一个屏障，阻止有害物质、病原微生物和机械损伤等对生物体的侵害。
例如，人体皮肤是一种生物膜，它可以防止细菌、病毒和尘埃等进入人体。
2. 交流作用生物膜可以促进细胞之间的交流和信号传递。
细胞表面的生物膜上存在多种受体和通道蛋白，它们可以识别和传递外界信号，如激素、神经递质和细胞因子等，从而调节细胞的生理活动。
这种信号传递是细胞内外信息交流的重要途径。
3. 吸附作用生物膜可以吸附和固定溶解在水中的有机物、无机物和微生物等。
生物膜的表面具有丰富的微观孔隙和化学吸附位点，可以吸附和富集环境中的营养物质和其他生物体。
这种吸附作用对维持生物体的生存和繁衍具有重要意义。
4. 信号传递作用生物膜可以通过细胞内外的信号传递分子，将外界信号转化为细胞内的生理反应。
生物膜上的受体和通道蛋白可以感知外界刺激，并通过信号转导途径将信息传递到细胞内部。
这种信号传递作用参与了细胞的生长、分化、凋亡和代谢等生理过程。
5. 营养吸收作用生物膜可以通过其特殊的结构和功能，促进营养物质的吸收和利用。
例如，肠道上皮细胞表面的微绒毛就是一种生物膜，它具有丰富的表面积和吸收位点，可以增加营养物质的吸收效率。
这种吸收作用对于维持生物体的正常生长和发育至关重要。
生物膜在生物体的生命活动中扮演着重要角色。
它不仅可以保护生物体免受外界环境的侵害，还可以促进细胞之间的交流和信号传递，吸附和富集环境中的物质，以及促进营养物质的吸收和利用。
生物膜的多功能性使得生物体能够适应和应对不同的生存环境，为生命的延续提供了重要支持。
生物膜是什么 如何消除生物膜
证书
1)微生物附着；
2)固定并成膜；
3)快速增长；
生物膜造成重复污染
生物膜形成后会向四周环境释放微生物，造成持续的微生物污染。例如管道内壁的生物膜会持续污染流经管道的饮水、物料，造成严重的二次污染。
生物膜存在于哪些场所
生物膜形成于水系统的边界（干区和湿区的交界处—例如：洗漱台的排水管），同时也存在于水系统中（罐体、管道、灌装机以及与水有接触的表面）。
由于奥克泰士卓越的品质，很快在食品、饮用水、制药、日化、农牧业等领域得到迅速推广和应用。
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具体信息请咨询奥克泰士中国经销商：济南辰宇环保科技有限公司
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生物膜也叫生物被膜，英文名称Biofilm formation，生物膜由微生物分泌的胞外聚合物（EPS），一层薄薄的黏液层组成，形成一种水凝胶或基质，保护微生物免受外部影响和消毒措施。在正常情况下，生物膜可以抵抗大多数化学杀菌剂的攻击。
生物膜图示
生物膜的生长阶段
从图中可以看到，生物膜形成过程中大致有3个阶段：
如何消除生物膜？
生物膜具有极高的抗性，对消毒剂来说是一个真正的挑战。
想要消除生物膜，需要采用对生物膜具有强力作用的消毒剂，该消毒剂应能强力破除生物膜并杀灭生物膜内部的全部类型微生物。
德国Oxytech/奥克泰士消毒剂能够强力消除生物膜，解决生物膜造成的微生物污染危害。
生物膜
总 脂 量 鞘 磷 脂
磷 脂 酰 胆 碱
膜外层
生物膜的内层和外层 具有不同的脂组成。 具有不同的脂组成。
磷 脂 酰 丝 氨 酸
磷 脂 膜内层 酰 乙 醇 胺膜内层（二）膜分子结构的流动性
膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 膜的流动性主要是指膜脂及膜蛋白流动性。 膜脂及膜蛋白流动性 合适的流动性对生物膜表现其正常功能十 分重要. 分重要.
简单扩散（ 简单扩散（Simple diffusion）：没有电荷或水 ） 溶性的小分子 小分子（ 乙醇） 溶性的小分子（水、氧、CO2、乙醇）以自由 扩散的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧 的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧； 扩散的方式从浓度高的膜一侧进入低的一侧； 不需要能量供应，也没有膜蛋白的协助膜。 不需要能量供应，也没有膜蛋白的协助膜。 协助扩散（ 协助扩散（Facilitated diffusion）：与简单扩 ） 散类似，但有膜蛋白的协助， 散类似，但有膜蛋白的协助，特异性较强 离子通道（ ）：通道蛋白 离子通道（Ionic channel）：通道蛋白形成有选择性开 ）：通道蛋白形成有选择性开 关的跨膜通道，这个通道一般与离子的转运有关， 关的跨膜通道，这个通道一般与离子的转运有关，称 离子通道
鞘磷脂
H H O CH3 CH3C-(CH2)12-C C- C- C- CH2-O-P-O-CH2-CH2-N+-CH3 H OH N-H N鞘氨醇 OCH3 O C 胆碱鞘磷脂 R1
鞘氨醇作骨架 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺） 分子中有亲水的磷酸化的头部（胆碱或乙醇胺）和 疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇， 疏水的两个碳氢链，其中一条来自鞘氨醇，另一条 来自脂肪酸。 来自脂肪酸。 脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。 脂肪酸以酰胺键连在鞘氨醇上。
生物膜的结构与功能
生物膜的结构与功能生物膜是一种由生物分子组成的薄膜，在生物学中起着至关重要的作用。
它们存在于各种生物体内，包括细菌、植物和动物。
生物膜具有多种结构和功能，对于维持生命的正常运作起着重要作用。
一、生物膜的结构生物膜的基本结构由磷脂双分子层组成，其中磷脂分子的疏水部分相互靠近，而疏水性较低的亲水部分暴露在膜表面。
这一结构通常被称为磷脂双层结构。
在磷脂双层中，蛋白质、糖类和胆固醇等可嵌入其中，并与磷脂分子相互作用。
这些嵌入物与磷脂分子一起形成了复杂的生物膜结构。
蛋白质在生物膜中起着支持和调节功能，而糖类则发挥着识别和粘附的作用。
胆固醇则是增加生物膜的稳定性。
二、生物膜的功能1. 细胞保护与界限生物膜作为细胞的外部边界，具有选择性渗透性，能够控制物质的进出。
它能够允许某些分子跨越膜，而对其他分子则形成障碍。
这种选择性渗透性使得细胞能够保持内部环境的稳定，并排除有害物质的侵入。
2. 细胞信号传导生物膜上嵌入的蛋白质能够与外界信号分子相互作用，并将信号传递到细胞内部。
这种信号传导机制在调节细胞生长、分化和应激反应等方面起重要作用。
通过改变蛋白质的构象和导致相关的细胞反应，生物膜能够将不同类型的信号转化为细胞内的生物化学信号。
3. 细胞黏附与聚集生物膜表面的糖类分子能够与其他细胞或病原体的分子结合，从而促进细胞的附着和聚集。
这对于细胞间相互沟通以及形成组织和器官结构至关重要。
此外，生物膜上的蛋白质与胆固醇也能够相互作用，参与细胞间的黏附和聚集过程。
4. 跨膜运输与分子转运生物膜允许物质在细胞内外之间进行跨膜运输。
通过蛋白质通道或转运蛋白，生物膜能够控制离子、小分子以及其他生化物质的通量。
这种跨膜运输保证了细胞内外环境的化学平衡，并参与细胞代谢过程。
三、生物膜的重要性生物膜是维持细胞生存和功能的关键，对于细胞内外环境之间的互动起到了至关重要的作用。
通过选择性渗透性和信号传导功能，生物膜能够实现细胞内外环境的动态平衡，并响应外界刺激。
名词解释生物膜
名词解释生物膜
生物膜是一种由生物体产生的薄膜状结构，由细胞或微生物聚集在一起形成的。
生物膜具有复杂的化学组成和结构，由脂质、蛋白质和多糖等分子组成。
这些分子通过非共价作用相互结合，并与细胞内外环境相互作用。
生物膜在生物体的生理过程中扮演着重要的角色，包括限制物质的进出、维持细胞结构的完整性、传递信号以及参与细胞间相互作用等。
生物膜的研究对于理解细胞生物学、微生物学、生物医学等领域具有重要意义。
生物膜的结构
生物膜的结构生物膜是指由脂质和蛋白质组成的细胞表面的透明薄膜。
它起到了保护细胞，调节细胞及其内外环境之间的定向交换作用，是保护细胞结构和功能的重要组成部分。
生物膜由一系列反应和蛋白质、脂质组成的组成单位组成，构成生物膜的基本结构。
生物膜由三种基本元素，即蛋白质、脂质和糖质组成。
蛋白质占绝大多数，可以分为两大类：外分子性蛋白质和内分子性蛋白质。
外分子性蛋白质包括外糖蛋白、外糖原和细胞外碳水化合物；内分子性蛋白质包括激酶、内糖蛋白、膜特异蛋白、受体蛋白、核酸结合蛋白和其他蛋白质。
脂质包括多糖脂、多肽脂和多芳香脂，其中多糖脂最多，如磷脂，脂多糖，表皮糖等。
糖质是一类生物膜的组成成分，由多种糖类构成，重要的有糖原和肽基糖类等。
生物膜的结构具有多层特性，分为海绵结构和单分子结构两种。
海绵结构是由脂质分子、蛋白质分子和糖质分子层层叠加构成的复合物，其外层由脂质分子和糖质分子组成，由此构成了完整的海绵结构；内层由大量蛋白质分子与脂质或糖质分子在空间位置上互相连接，形成一种独特的大分子网络。
单分子结构是一种重复、多样化的结构，它是由多肽链结合形成的三维结构，有足够的空间可以调控分子的空间结构，以及它们之间的结合力。
生物膜的结构对于细胞的功能具有重要意义。
它可以保护细胞，维持细胞的稳定性；调节细胞和环境之间的物质交换，控制外源物质和营养物质的进入和排出；维持细胞功能，有助于细胞外物质被调控，进而影响细胞内激酶、受体、细胞析蛋白等重要蛋白质的功能。
另外，生物膜结构也可以分析病毒的结构和功能，以及相关的分子活性和信号转导作用。
总的来说，生物膜的结构是细胞结构和功能的重要部分，它可以保护细胞，使细胞能够正常运作，并调节细胞与环境之间的定向交换，影响细胞功能和其他生物学过程。
因此，对生物膜结构的研究具有重要意义，可以为进一步深入理解细胞的结构和功能提供重要结论。
生物膜的结构与功能
06
CATALOGUE
生物膜的应用与展望
生物膜在医学领域的应用
药物传递
生物膜作为药物载体，可以实现药物的定向传递和缓释，提高治 疗效果和降低副作用。
组织工程
生物膜可作为组织工程中的支架材料，为细胞提供生长和分化的 三维环境，促进组织再生和修复。
人工器官
利用生物膜材料可以构建人工器官，如人工血管、人工心脏瓣膜 等，用于替代或辅助病变器官的功能。
03
CATALOGUE
生物膜的功能
物质运输功能
01
选择性吸收
生物膜可以选择性地吸收对细胞 有益的营养物质，如葡萄糖、氨 基酸等。
02
03
排斥有害物质
物质转运
生物膜能够阻止对细胞有害的物 质进入，如毒素、重金属离子等 。
通过膜蛋白的介导，生物膜可以 实现各种离子、小分子和大分子 的跨膜转运。
信息传递功能
细胞壁
位于植物细胞的最外层，对细胞具有支持和保护的作用；细胞壁由纤维素和果 胶构成，使相邻细胞彼此连合，形成统一整体。
细胞核与细胞器膜
细胞核
真核细胞的细胞核包括核膜、核仁和染色质等结构，是遗传信息库，也是细胞代谢和遗传的控制中心 。
细胞器膜
包括内质网膜、高尔基体膜、线粒体膜、叶绿体膜等，这些生物膜将细胞内各种细胞器分隔开，使得 细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞生命活动高效、有序地进行。
生物膜在生物工程领域的应用
生物分离
生物膜具有选择性透过 性，可用于生物分离过 程，如血液透析、超滤 等，实现生物大分子和 细胞的分离纯化。
酶固定化
将酶固定在生物膜上， 可以提高酶的稳定性、 重复利用性和催化效率 ，广泛应用于生物工程 中的催化反应。
生物膜的结构和功能
生物膜的结构和功能生物膜是一种由生物大分子构成的薄层结构，包括细胞膜、细菌群体、海洋、土壤和植物表面的层，生物膜的结构和功能起着至关重要的作用。
在细胞和群体级别中，生物膜的结构和功能可以影响单个生物体的行为和能力，同时也可以影响整个群体及其环境的生态影响力。
生物膜的结构生物膜的结构可以分为两大部分：表面聚集层和背景膜层。
表面聚集层是由一种或多种聚集物质组成的膜，形成了生物膜的表面。
大多数细胞都有这种结构，在生物膜上形成了一个类似于网络的结构，它所含的聚合物和含水基团对于细胞的外部环境具有选择性渗透性，能够选择让某些物质通过膜障，而阻止其他物质通过。
背景膜层是由疏水性分子、水性和油性成分和各种其他生物分子（蛋白质、多糖体等）共同形成的膜。
背景膜层具有一定的机械强度和流动性，因此可以保护细胞或群体不被破坏，同时也能释放物质和接受其他物质来在膜障外化学反应。
生物膜的功能生物膜不仅仅是一种屏障，还有许多重要的生物学功能。
1. 水通道和质子通道水通道和质子通道依赖于膜上嵌入的特定分子，以便给跨膜物质的运输提供通道。
由于水的运动速度很快，这些通道允许细胞通过将组织液和分子运输到跨膜物质之间，促进内部分子的交换。
2. 离子和小分子物质的通道膜通过蛋白通道和嘌呤核苷酸激活的蛋白质，来刺激离子流动的通道。
通过这些通道，细胞可以调节其内部的离子平衡并控制溶液的酸碱度，从而维持体内环境的稳定性。
3. 防御机制生物膜可以作为防御机制。
在抗菌研究中，土壤细菌可能就会形成顽固的群体，因此生物膜可以成为细胞抵御艰难环境和外部敌人的工具。
4. 商业应用生物膜的结构和功能已被应用于各种用途。
作为可持续性产品的例子，生物膜可以用于生产生物传感器，这是一种极其灵敏的检测器。
它可用于检测物质的存在，从而在实验室和医疗领域中有很大的应用潜力。
总结生物膜是一种重要的生物学组织，在细胞和群体级别中发挥重要作用。
生物膜的结构和功能影响单个生物体的行为、能力和环境生态，同时也影响整个群体及其环境的生态影响力。
生物膜的组成及其生物功能与调控
生物膜的组成及其生物功能与调控生物膜可以被定义为细胞表面的一种无定形结构，它由一层或多层的蛋白质、脂质、糖等生物分子组成。
生物膜广泛存在于细菌、真菌、植物和动物细胞中，不仅起到物理保护、营养转运和感应信号等基本功能，在病原体的感染、生物污染和药物抵抗等方面也具有重要作用。
本文将简要介绍生物膜的组成、生物功能及其调节机制。
一、生物膜的组成生物膜主要由脂质、蛋白质和多糖等组成。
其中，磷脂是构成生物膜的基本成分。
细胞膜中的磷脂主要是由甘油-磷脂（Glycerophospholipids）和鞘氨醇磷酸酯（Sphingomyelins）等两类磷脂组成。
磷脂进一步被分成极性头和非极性尾两部分。
磷脂极性头部分通常是一个磷酸基和一个有机碱的化合物构成，而非极性尾部一般是两个长碳链，这些长碳链很容易聚集在一起，形成单分子层。
除脂质外，膜结合蛋白也是生物膜的主要成分之一。
膜蛋白不仅负责物质的转运，还起着识别和传递信息的作用。
广义上，膜蛋白可以被分为两类：一类贯通整个膜层，称为跨膜蛋白；另一类则只占膜层的一部分，称为外周膜蛋白。
在人类基因组中，膜蛋白占据了总蛋白质的25%以上。
此外，在细菌和某些真菌和植物细胞中，生物膜还包含多糖成分。
多糖通常是复杂的碳水化合物，包含多种单糖。
这些糖类可以通过磷酸化或合并到蛋白质或脂质中来，从而形成复合多糖，例如N-乙酰葡聚糖。
细胞膜中其他成分如胆固醇、甘油、无机离子等也会影响膜的物理和生化性质。
这些组分在不同生物物种中呈现出高度保守性，但也具有一定变异性，从而导致生物膜的多样性和功能分化。
二、生物膜的生物功能生物膜广泛存在于各种生物体中，对其生命功能具有重大影响。
生物膜的主要功能包括以下几个：物理保护、营养转运、细胞识别、信号传递和凝聚作用等。
1.物理保护生物膜是保护细胞的第一道屏障，它可以减缓外界热、寒、强酸、强碱、微生物、污染物等对细胞的损害，避免机体受到不良影响。
多数生物膜内侧靠近细胞的一侧是疏水的，外侧则是亲水的；因此，在介质中形成的生物膜是双层结构，在水中会自发形成有限大小的内膜颗粒体，从而保护细胞表面免受不同介质中的化学攻击。
生物膜介绍
＊约占膜蛋白的70-80%，蛋白的部分或全部嵌在双层脂膜的疏 水层中。 ＊这类蛋白的特征是不溶于水，主要靠疏水键与膜脂相结合， 而且不容易从膜中分离出来。 ＊内在蛋白与双层脂膜疏水区接触部分，由于没有水分子的影 响，多肽链内形成氢键趋向大大增加，因此，它们主要以-螺 旋和-折叠形式存在，其中又以-螺旋更普遍。
50
占 25 总 量 的 百 分 比 25
50
外层
磷
磷 脂 酰 乙 醇
脂 酰 丝 氨 酸
胺
内层
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2、生物膜的流动性（fluidity）
（1） 膜脂的流动性 膜脂的几种运动方式
侧向扩散：同一平面上相邻的脂分子交换位置 旋转运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行快速旋转 摆动运动：膜脂分子围绕与膜平面垂直的轴进行左右摆动 伸缩震荡：脂肪酸链沿着与纵轴进行伸缩震荡运动 翻转运动：膜脂分子从脂双层的一层翻转到另一层
证实了膜蛋白的运动
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2.生物膜的结构模型
双层脂分子构成（E. Gorter, F. Grendel, 1925) 三明治结构模型 (H. Davson, J. F. Daneilli, 1935) 单位膜模型 (J. D. Robertson, 1959) 流动镶嵌模型 (S. J. Singer, G. Nicolson, 1972) 脂筏模型 (Simon, 1988)
生物膜介绍
生物膜（biomembranes）
细胞具有多种膜系统
细胞中的多种膜结构统称生物膜，包括细胞外周膜和细胞内膜。
动物细胞的结构
植物细胞的结构
生物膜的组成
＊生物膜的化学组成 生物膜主要由蛋白质和脂组成，此外还有糖类、无机盐、
金属离子和水。
生物膜是什么如何消除生物膜
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如何消除生物膜？
生物膜具有极咼的抗性，对消毒剂来说是一个真正的挑战。
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生物膜也叫生物被膜，英文名称Biofilm formation，生物膜由微生物分泌的胞外聚合物（EPS），—层
薄薄的黏液层组成，形成一种水凝胶或基质，保护微生物免受外部影响和消毒措施。在正常情况下，生 物膜可以抵抗大多数化学杀菌剂的攻击。
生物膜图示
生物膜的生长阶段
从图中可以看到，生物膜形成过程中大致有3个阶段：
1）微生物附着；
2）固定并成膜；
3）快速增长；
生物膜造成重复污染
生物膜形成后会向四周环境释放微生物，造成持续的微生物污染。例如管道内壁的生物膜会持续污染流 经管道的饮水、物料，造成严重的二次污染。
生物膜存在于哪些场所
生物膜形成于水系统的边界（干区和湿区的交界处一例如：洗漱台的排水管），同时也存在于水系统中 （罐体、管道、灌装机以及与水有接触的表面）。
生物膜结构和功能
生物膜结构和功能
生物膜是由微生物细胞、细胞外基质和附着在基质上的其他微生物组成的复杂结构。
它通常存在于各种水体和土壤中，如水体中的生物膜可以在水表面形成一层薄膜，也可以附着在水下物体表面形成一层薄膜。
生物膜的形成是微生物生长、繁殖和代谢的结果。
生物膜的结构包括三个层次：
1.外层：是由微生物细胞、细胞外基质和附着在基质上的其他微生物组成的。
2.中层：是由细胞外基质、基质蛋白和基质糖组成的。
3.内层：是由基质、基质蛋白和基质糖组成的。
生物膜的功能包括：
1.提供微生物生长和繁殖的环境：生物膜提供了微生物生长和繁殖所需的营养物质和生存空间。
2.保护微生物免受外部环境的影响：生物膜的外层可以防止微生物受到外部环境的影响，如紫外线辐射和氧化剂的伤害。
3.参与微生物的代谢和物质交换：生物膜中的微生物细胞可以通过细胞外基质和基质蛋白进行物质交换，参与微生物的代谢和物质合成。
4.参与污染物的去除：生物膜可以通过吸附、生物降解和生物转化等方式参与污染物的去除和降解。
总之，生物膜是微生物生长和繁殖的复杂结构，具有保护微生物、参与微生物代谢和物质交换以及参与污染物的去除等多种功能。
生物膜
生物膜介绍：本文介绍了什么是生物膜以及它们在阻碍伤口愈合过程中所起到的重要作用。
此外，还探讨了可能的干预方法，旨在清除或减少生物膜，并预防其在伤口再次形成。
什么是生物膜：生物膜是一种微生物群落复合体，由细菌和真菌组成。
微生物能合成并分泌一种保护性基质，通过它将生物膜牢固的附着在活体或非活体表面。
生物膜是一种动态的异种群落复合体，处于不断变化的状态，它们可能由单一种群细菌或真菌组成，大多数情况下，由多种群组成，比如包含多种多样的菌群。
基本上，可将生物膜描述成细菌隐藏在一层厚厚的黏滑的保护层中，保护层由糖类和蛋白质组成。
生物膜保护层可保护微生物免受来自外界的危害。
生物膜与伤口有什么联系？一直以来都认为生物膜可在医疗器械表面形成，例如导尿管、气管插管、鼓膜通气管、骨科与胸部植入物、角膜接触镜、子宫内避孕器（IUDs）以及缝合线。
它们是导致潜在的细菌感染和慢性炎症的主要原因，如牙周炎、囊性纤维化、慢性痤疮以及骨髓炎。
生物膜还常见于伤口，并在某种程度上会延迟伤口愈合进程。
通过电子显微镜对慢性伤口与急性伤口的活组织检查发现，60%的慢性伤口含有生物膜结构，而急性伤口只有6%含有生物膜结构。
据报道，生物膜是导致多种慢性炎症性疾病的主要因素，那么极有可能几乎所有的慢性伤口上至少有部分创面含有生物膜菌群。
生物膜是如何形成的？阶段一：可逆的表面粘附微生物通常被认为处于孤立的自由漂浮状态（如浮游型）。
然而，在自然条件下，大部分微生物倾向于粘附在物体表面上，并最终形成生物膜。
最初的粘附是可逆的。
阶段二：永久性表面粘附随着细菌的繁殖，它们粘附的更加牢固（定植），发生变异，改变基因表达模式以提高生存能力。
这通常是一种被称为细菌群感效应（Quorum sensing）的细菌通讯的结果。
阶段三：黏滑保护性基质/生物膜一旦牢固地附着在表面上，细菌开始分泌一种包围基质，即细胞外聚合物（EPS）。
这是一种保护性基质或称为“黏质物”。
生物膜的研究及应用
生物膜的研究及应用“生物膜”这一概念由美国科学家Sutherland于1952年提出，是指由一层或多层细胞外多糖（EPS）组成的底层结构，它们可以覆盖很大的表面面积，具有高度的生物附着性。
生物膜在生命科学领域中具有重要的研究和应用价值。
本文将围绕生物膜的研究和应用进行探讨。
一、生物膜的种类和结构生物膜的种类非常多样，以细菌为例，常见的生物膜有包囊、菌顶、半透明物等。
生物膜的构成成分包括多糖、蛋白质、脂质、核酸等，同时生物膜中还含有微生物和菌群，这些元素共同构成了复杂的生物膜结构。
生物膜的研究从结构、化学组成和生物学三个层面进行分析，其中生物学层面是研究生物膜形成、生长机制和功能。
化学组成分析是通过碳、氮、磷、硫等元素的含量分析生物膜化学组成的变化，而结构分析则是基于显微技术发展的高科技手段。
二、生物膜的功能生物膜的功能是非常重要的，它们在生态系统中扮演了多种角色。
最常见的功能是附着功能，这是在外界条件相对固定的情况下，单细胞生物对周边环境快速适应和适应的本质机制。
除此之外，生物膜还可以提供一定的保护性功能，维持生态平衡，还有一些生物膜可以转化为其他物质或形态。
在生物膜的研究中，附着功能是最受关注的研究领域，因为附着功能是评估生物膜效果的重要指标。
这种附着能力是由其不同类型的可变因素、细胞组成和表面结构来调节的。
三、生物膜的应用由于生物膜具有显著的附着和保护性能，其应用领域也非常广泛。
其中应用较广泛的领域是水处理领域和医疗器械领域。
水处理领域中，生物膜可以用作城市污水处理系统中的生物反应器。
在这个系统中，处理过程是由微生物菌群负责的，它们可以通过产生胞外多糖等物质，形成生物膜。
这种系统因为可以富集处理效果良好的微生物，所以具有处理污水效果较好的特点。
在医疗器械领域中，利用生物膜的优异性能能有效提高器械表面的抗菌和生物附着性能。
此外，生物膜也可以用于皮肤和口腔病患者治疗中。
四、总结生物膜在生命科学领域中有重要的研究和应用价值。
生物膜的应用
生物膜的应用生物膜是由细胞或微生物在固体表面或液体界面上形成的一层薄膜，它在生物学和工程学领域具有广泛的应用。
本文将介绍生物膜的应用，并探讨其在不同领域中的作用和潜力。
一、环境生物膜的应用环境生物膜是指在自然环境中形成的一种具有生物活性的薄膜。
它在水处理、废水处理、土壤修复等环境领域中具有重要作用。
例如，在水处理中，生物膜可以用来去除水中的有机物和无机物，提高水质；在废水处理中，生物膜反应器可以实现高效的有机物降解和氮、磷去除；在土壤修复中，生物膜可以修复受到污染的土壤，降解有害物质。
医学生物膜是指在人体内部或外部形成的一种具有生物活性的薄膜。
它在医学领域中有着广泛的应用。
例如，在组织工程中，生物膜可以作为人工血管、人工皮肤等生物材料，用于修复受损的组织和器官；在药物输送中，生物膜可以用作药物的载体，控制药物的释放速度和位置；在细胞培养中，生物膜可以提供生长环境，促进细胞的增殖和分化。
三、能源生物膜的应用能源生物膜是指在能源转化过程中形成的一种具有生物活性的薄膜。
它在能源领域中具有重要的应用潜力。
例如，在生物燃料电池中，生物膜可以作为催化剂，促进有机物的氧化反应；在生物发酵中，生物膜可以提高发酵速率和产物质量；在生物能源生产中，生物膜可以用于生物质转化和生物气体的采集。
四、食品生物膜的应用食品生物膜是指在食品加工和存储过程中形成的一种具有生物活性的薄膜。
它在食品领域中有着重要的应用价值。
例如，在食品包装中，生物膜可以作为一种可降解的包装材料，减少对环境的污染；在食品保鲜中，生物膜可以抑制微生物的生长，延长食品的保质期；在食品加工中，生物膜可以改善食品的质地和口感。
生物膜在环境、医学、能源和食品等领域中都具有重要的应用价值。
随着科学技术的不断发展，生物膜的应用潜力将会进一步扩大。
我们有理由相信，生物膜将为人类社会的可持续发展和健康生活做出更大的贡献。
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生物膜生物中除某些病毒外，都具有生物膜。
真核细胞除质膜（又称细胞膜）外，还有分隔各生物膜种细胞器的膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、叶绿体膜、液泡、过氧化酶体膜等，其中内膜系统包括核膜、内质网膜、溶酶体膜、高尔基体膜、液泡（包括内体和分泌泡)，但不包括线粒体膜和叶绿体膜。
生物膜形态上都呈双分子层的片层结构，厚度约5～10纳米。
其组成成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类通过共价键结合在脂质或蛋白质上。
不同的生物膜有不同的功能[1]。
其分子形态包括一个亲水性的极性头部和疏水性的脂肪酰链尾部。
这种两亲性特性维持了膜结构的稳定性。
亲水性头部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，这种作用称为疏水相互作用。
脂质分子的双分子层排列实质上是一种熵（熵的定义式是：dS=dQ/T）的效应，满足热力学的稳定性要求，是溶液中氢键、分子间的范德瓦耳斯力、色散力等作用的综合结果。
具有两条疏水性尾巴的磷脂分子在水相中彼此形成稳定的双分子层；对于只有一条疏水性尾巴的去垢剂、溶血磷脂等两亲性分子，则形成微团的结构；而那些尾部截面积大于头部的磷脂，则往往能形成另一种相──六角形Ⅱ相脂质的堆积特性及其形成的结构]就形成双分子层的“脂质-水”系而言,根据浓度、温度、溶液中离子种类和pH等,又会形成L(脂肪酰链呈液状自由运动的片层)、L[beta]（脂肪酰链呈直伸状且和膜面成一定倾角的片层）、L[beta]（脂肪酰链呈垂直于膜面的直伸状片层）、P[beta](膜面呈波纹弯曲的片层)等各种相。
生物膜的脂质组成种类繁多，而且，还包含一定数量的胆固醇，所以“相”的类别多而复杂。
2结构编辑流体镶嵌模型（fluid mosaic model）：针对生物膜的结构提出的一种模型。
在这个模生物膜型中，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[1]。
3常见细胞器编辑种类1 2 3 4 5 6 7 8项目细胞器线粒体叶绿体高尔基体内质网液泡溶酶体核糖体中心体有无膜结构双层膜，分外膜和内膜双层膜，形成囊泡状和管状结构，内有腔单层膜单层膜单层膜单层膜无无主要功能有氧呼吸产生能量的主要场所光合作用的场所与动物细胞分泌的形成及植物细胞细胞壁形成有关粗面型内质网是核糖体的支架；滑面型内质网与糖类和脂质的合成及分泌作用有关储存物质进行渗透作用，维持植物细胞紧张度能分解衰老损伤的细胞器，吞噬并杀死侵入细胞的病毒或病菌把氨基酸合成蛋白质的场所与细胞有丝分裂有关，形成纺锤体，牵引染色体向细胞两极移动都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关都与能量转换有关完成功能的主要结构或成分在内膜、基质和基粒中有许多种与有氧呼吸有关的酶基粒中进行光反应，基质中进行暗反应扁平囊和小囊泡由膜构成的管道系统液泡膜及其内的细胞液多种水解酶蛋白质和RNA两个相互垂直的中心粒分布所有的动植物细胞中绿色植物的叶肉细胞及幼嫩茎的皮层细胞中大多数动植物细胞中，一般位于核附近大多数动植物细胞，广泛分布于细胞质的基质中所有的植物细胞中所有的动植物细胞中所有的动植物细胞及原核生物中动物细胞及低等植物细胞中，常在核附近[1]4膜蛋白编辑内在膜蛋白（integral membrane protein）：插入脂双层的疏水核和完全跨生物膜越脂双层的膜蛋白。
外周膜蛋白（peripheral membrane protein）：通过与膜脂的极性头部或内在的膜蛋白的离子相互作用和形成氢键与膜的内或外表面弱结合的膜蛋白。
通道蛋白（channel protein）：是带有中央水相通道的内在膜蛋白，它可以使大小适合的离子或分子从膜的任一方向穿过膜。
（膜）孔蛋白（pore protein）：其含意与膜通道蛋白类似，只是该术语常用于细菌。
[1]5详细信息编辑相关概念通透系数（permeability coefficient）：是离子或小分子扩散过脂双层膜能力的生物膜一种量度。
通透系数大小与这些离子或分子在非极性溶液中的溶解度成比例。
被动转运（passive transport）：那称为易化扩散。
是一种转运方式，通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上，然后被转运过膜，但转运是沿着浓度梯度下降方向进行的，所以被动转达不需要能量的支持。
主动转运（active transport）：一种转运方式，通过该方式溶质特异的结合于一个转运蛋白上然后被转运过膜，与被动转运运输方式相反，主动转运是逆着浓度梯度下降方向进行的，所以主动转运需要能量的驱动。
在原发主动转运过程中能源可以是光，ATP或电子传递；而第二级主动转运是在离子浓度梯度下进行的。
协同运输（contransport）：两种不同溶质的跨膜的耦联转运。
可以通过一个转运蛋白进行同一方向（同向转运）或反方向（反向转运）转运。
胞吞（作用）（endocytosis）：物质被质膜吞入并以膜衍生出的脂囊泡形成（物质在囊泡内）被带入到细胞内的过程[1]。
细胞膜的作用和意义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。
[1]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刺激的蛋白质，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。
一个进生物膜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。
[1]跨过生物膜的物质运送是生物膜的主要功能之一。
物质运送可分为被动运送和主动运送两大类。
被动运送是物质从高浓度一侧，顺浓度梯度的方向，通过膜运送到低浓度一侧的过程，这是一个不需要外界供给能量的自发过程。
而物质的主动运送，是指细胞膜通过特定的通道或运载体把某种分子（或离子）转运到膜的另一侧去。
这种转运有选择性，通道或运载体能识别所需的分子或离子，能对抗浓度梯度，所以是一种耗能过程。
在膜的主动运送中所需要的能量只能由物质所通过的膜或膜所属的细胞来供给。
在细胞膜的这种主动运送中，很重要且研究得很充分的是关于Na+，K+的主动运送。
包括人体细胞在内的所有动物细胞，其细胞内液和外液中的Na+，K+浓度有很大不同。
以神经和肌肉细胞为例，正常时膜内K+浓度约为膜外的30倍，膜外Na+浓度约为膜内的12倍。
这种明显的浓度差的形成和维持，与细胞膜的某种功能有关，而此功能要靠新陈代谢生物膜的正常进行。
例如，低温、缺氧或一些代谢抑制剂的使用，会引起细胞内外Na+，K+正常浓度差的减小，而在细胞恢复正常代谢活动后，上述浓度差又可恢复。
很早就有人推测，各种细胞的细胞膜上普遍存在着一种称为钠钾泵的结构，简称钠泵，它们的作用就是能够逆着浓度差主动地将细胞内的Na+移出膜外，同时将细胞外的K+移入膜内，因而形成和保持了Na+和K+在膜两侧的特殊分布。
后来大量科学实验证明，钠泵实际上就是膜结构中的一种特殊蛋白质，它本身具有催化ATP水解的活性，可以把ATP分子中的高能键切断而释放能量，并利用此能量进行Na+，K+的主动运送。
因此钠泵就是这种被称为Na+-K+依赖式A TP 酶的蛋白质。
细胞膜上的钙泵也是一种A TP酶，它能把细胞内过多的Ca2+转移到细胞外去。
[1]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。
细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。
生物中除某些病毒外，都具有生物膜。
真核细胞除质膜（又称细胞膜）外，还有分隔各种细胞器的内膜系统，包括核膜、线粒体膜、内质网膜、生物膜溶酶体膜、高尔基器膜、叶绿体膜、过氧化酶体膜等。
生物膜形态上都呈双分子层的片层结构，厚度约5～10纳米。
其组成成分主要是脂质和蛋白质，另有少量糖类通过共价键结合在脂质或蛋白质上。
不同的生物膜有不同的功能。
质膜和物质的选择性通透、细胞对外界信号的识别作用、免疫作用等密切有关；神经细胞膜与肌细胞膜是高度分化的可兴奋膜，起着电兴奋、化学兴奋的产生和传递作用；叶绿体内的类囊体膜与光合细菌膜、嗜盐菌的紫膜起着将光能转换为化学能的作用，而线粒体内膜与呼吸细菌膜则能将氧化还原过程中释放出的能量用于合成腺苷三磷酸(A TP）；内质网膜则是膜蛋白、分泌蛋白等蛋白质及脂质的生物合成场所。
因而，生物膜在活细胞的物质、能量及信息的形成、转换和传递等生命活动过程中，是必不可少的结构。
[1]物理化学特性脂质的多形性生物膜的基质是极性脂质：磷脂、胆固醇和糖脂。
其分子形态包括一个亲水性的极性头部和疏水性的脂肪酰链尾部。
这种两亲性特性维持了膜结构的稳定性。
亲水性头部朝向水相，疏水性尾部避水彼此聚集，这种作用称为疏水相互作用。
脂质分子的双分子层排列实质上是一种熵的效应，满足热力学的稳定性要求，是溶液中氢键、分子间的范德瓦耳斯力、色散力等作用的综合结果。