细胞是生物体结构和功能的基本单位，人们对许多生命现象的探索都要深入到细胞中寻求解答。细胞生物学的发展十分迅速，特别是20世纪后半叶，在生物膜、细胞骨架、细胞增殖、细胞分化、细胞凋亡与衰老、染色体结构和功能、细胞信号转导、细胞工程等研究领域取得了许多振奋人心的成就。本章选择生物膜系统和细胞工程作为代表，简要介绍细胞生物学在理论研究和应用方面的重要进展。

细胞的生物膜系统

细胞就像一台复杂而精巧的生命机器，各个部件虽然作用不同，但是衔接得非常巧妙，因而整台机器能够灵活运转。细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等细胞器，就是这台“机器”中一些功能相关的“部件”，它们都由膜构成，这些膜的化学组成相似，基本结构大致相同，统称为生物膜。

各种生物膜在结构上的联系

细胞内的各种生物膜在结构上存在着直接或间接的联系。内质网膜与外层核膜相连，内质网腔与内、外两层核膜之间的腔相通，外层核膜上附着有大量的核糖体(如图)。内质网与核膜的连通，使细胞质和核内物质的联系更为紧密。在有的细胞中，还可以看到内质网膜与细胞膜相连。内质网膜与线粒体膜之间也存在一定的联系。线粒体是内质网执行功能时所需能量的直接“供应站”，在合成旺盛的细胞里，内质网总是与线粒体紧密相依，有的细胞的内质网膜甚至与线粒体的外膜相连。

虽然高尔基体与内质网在结构上没有直接相通，但是当附着有核糖体颗粒的内质网膜连接到高尔基体膜上时，内质网膜常常失去核糖体，变成光滑的、无颗粒的膜，与高尔基体的膜极为相似。许多科学家认为，在细胞进化的过程中，高尔基体是由内质网转变而来的。

高尔基体膜在厚度和化学组成上介于内质网膜和细胞膜之间。在活细胞中，这三种膜是可以互相转变的。内质网www.rixia.cc膜通过“出芽”的形式，形成具有膜的小泡，小泡离开内质网，移动到高尔基体，与高尔基体膜融合，小泡膜成为高尔基体膜的一部分。高尔基体膜又可以突起，形成小泡，小泡离开高尔基体，移动到细胞膜，与细胞膜融合，成为细胞膜的一部分。细胞膜也可以内陷形成小泡，小泡离开细胞膜，回到细胞质中。由此可以看出，细胞内的生物膜在结构上具有一定的连续性。

生物膜的化学组成 细胞内的各种生物膜不仅在结构上相互联系，它们的化学组成也大致相同。与细胞膜类似，其他生物膜也主要由蛋白质、脂类和少量的糖类组成。但是在不同的生物膜中，这三种物质的含量是有差别的(如下表)。

生物膜 人红细胞膜 大鼠肝细胞核膜 内质网膜

蛋白质 49 59 67
脂类 43 35 33
糖类 8 2.9 含量很少
（质量分数 /%）

生物膜 线粒体外膜 线粒体内膜

蛋白质 52 76
脂类 48 trGdjpRqyB 24
糖类 含量很少 含量很少

各种生物膜在功能上的联系

科学家在研究分泌蛋白的合成和分泌时，曾经做过这样一个实验：他们在豚鼠的胰脏腺泡细胞中注射3H标记的亮氨酸，3min后，被标记的氨基酸出现在附着有核糖体的内质网中，17min后，出现在高尔基体中，117min后，出现在靠近细胞膜内侧的运输蛋白质的小泡中，以及释放到细胞外的分泌物中(如图)。这个实验说明分泌蛋白在附着于内质网上的核糖体中合成之后，是按照内质网→高尔基体→ 细胞膜的方向运输的。

在核糖体上合成的分泌蛋白，为什么要经过内质网和高尔基体，而不是直接运输到细胞膜呢？进一步的研究表明，在核糖体上翻译出的蛋白质，进入内质网腔后，还要经过一些加工，如折叠、组装、加上一些糖基团等，才能成为比较成熟的蛋白质。然后，由内质网腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹着蛋白质转移到高尔基体，把蛋白质输送到高尔基体腔内，做进一步的加工。接着，高尔基体边缘突起形成小泡，把蛋白质包裹在小泡里，运输到细胞膜，小泡与细胞膜融合，把蛋白质释放到细胞外(如图)。在分泌蛋白的合成、加工和运输的过程中，需要大量的能量，这些能量的供给，来自于细胞内的“动力站”——线粒体，线粒体内膜上含有大量的与有氧呼吸有关的酶。由此可见，细胞内的各种生物膜不仅在结构上有一定的联系，在功能上也是既有明确的分工，又有紧密的联系。各种生物膜相互配合，协同工作，才使得细胞这台高度精密的生命机器能够持续、高效地运转。

生物膜系统的概念

通过前面的介绍，我们可以看出，细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器，在结构和功能上都是紧密联系的统一整体，它们形成的结构体系，叫做细胞的生物膜系统。

物质通过细胞膜的运输方式有哪几种？参考答案

细胞的生物膜系统在细胞的生命活动中起着极其重要的作用。首先，细胞膜不仅使细胞具有一个相对稳定的内环境，同时在细胞与环境之间进行物质运输、能量交换和信息传递的过程中也起着决定性的作用。第二，细胞的许多重要的化学反应都在生物膜内或者膜表面进行。细胞内的广阔的膜面日夏养花网积为酶提供了大量的附着位点，为各种化学反应的顺利进行创造了有利条件。第三，细胞内的生物膜把细胞分隔成一个个小的区室，如各种日夏养花网细胞器，这样就使得细胞内能够同时进行多种化学反应，而不会相互干扰，保证了细胞的生命活动高效、有序地进行。

生物膜系统由生物膜构成，包括细胞膜、细胞器膜、核膜及叶绿体类囊体薄膜和囊泡（胞吞或胞吐形成的）组成，主要是对真核细胞而言；原核细胞只有上述的细胞膜，而单独的细胞膜可以称为生物膜，但不能称为生物膜系统。

生物膜系统是指有物质交换作用的生物膜构成的系统

围绕细胞或细胞器的脂双层膜，由磷脂双层结合有蛋白质和胆固醇、糖脂构成，起渗透屏障、物质转运和信号转导的作用。
细胞生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有膜围绕而成的细胞器。

1，生物膜：镶嵌有蛋白质和糖类（统称糖蛋白）的磷脂双分子层，起着划分和分隔细胞和细胞器作用生物膜，也是与许多能量转化和细胞内通讯有关的重要部位，同时，生物膜上还有大量的酶结合位点。细胞、细胞器和其环境接界的所有膜结构的总称。 2，生物膜系统是指由细胞膜、细胞核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等有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，由于细胞膜、核膜以及内质网、高尔基体、线粒体等由膜围绕而成的细胞器都涉及到细胞膜或细胞器膜，所以通常称此系统为生物膜系统。