淺析結(jié)構(gòu)與功能在生物學(xué)中的關(guān)系

1、 淺析結(jié)構(gòu)與功能在生物學(xué)中的關(guān)系 【摘要】 結(jié)構(gòu)與功能的研究，是生命科學(xué)研究的主題。結(jié)構(gòu)是物質(zhì)系統(tǒng)內(nèi)部的組織形式，功能則是物質(zhì)系統(tǒng)在與內(nèi)外環(huán)境的相互作用中，所表現(xiàn)出來的特性、行為、效能。結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系，總起來講是“結(jié)構(gòu)決定功能，功能反作用于結(jié)構(gòu)”，即一方面，有什么樣的結(jié)構(gòu)就產(chǎn)生什么樣的功能，而另一面，功能反作用于結(jié)構(gòu)。功能的異常發(fā)揮，會引起結(jié)構(gòu)的改變。生命科學(xué)的研究經(jīng)歷了從宏觀到微觀，從器官、組織到細(xì)胞、分子水平的研究，研究內(nèi)容均涉及它們的結(jié)構(gòu)和功能。因此，結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系確是生命科學(xué)研究主題。為了說明兩者之間的這種關(guān)系，本文將那會用拿具體的實(shí)例來說明這種關(guān)系?！娟P(guān)鍵詞】 結(jié)構(gòu) 突觸 橋粒

2、溶酶體 DNA 腎小球 一、突觸 突觸是一個神經(jīng)元的沖動傳到另一個神經(jīng)元或傳到另一細(xì)胞間的相互接觸的結(jié)構(gòu)。突觸可分為電突觸和化學(xué)突觸兩大類。電突觸在人和哺乳動物中較少，一般講的突觸是化學(xué)突觸。 電鏡下的突觸結(jié)構(gòu)是包括三部分：突觸前膜、突觸間隙和突觸后膜。突觸前部神經(jīng)元軸突終末呈球狀膨大，軸膜增厚形成突觸前膜。在突觸前膜部位的胞漿內(nèi)，含有許多突觸小泡。突觸小泡是突觸前部的特征性結(jié)構(gòu)，小泡內(nèi)含有神經(jīng)遞質(zhì)；突觸間隙是突觸前膜和突出后膜之間的狹窄間隙；突觸后膜是突觸后神經(jīng)元的胞體膜或樹突膜，后膜具有受體和化學(xué)門控的離子通道。不同突觸后膜上具有不同的受體，它能與突觸前膜釋放的神經(jīng)遞質(zhì)特異性的結(jié)合。 當(dāng)神

3、經(jīng)沖動傳至突觸前膜時，便會刺激前膜釋放含有神經(jīng)遞質(zhì)的突觸小泡到突觸間隙，并作用于后膜上的相應(yīng)受體，是突觸后膜的離子通道打開，突觸后神經(jīng)元或效應(yīng)細(xì)胞就會發(fā)生相應(yīng)的興奮或抑制。 由于突觸的單向傳遞，中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)沖動的傳遞就有一定的方向，即由傳入神經(jīng)元傳向中間神經(jīng)元，再傳向傳出神經(jīng)元，從而使整個神經(jīng)系統(tǒng)的活動能夠有規(guī)律地進(jìn)行。二、橋粒 橋粒為大小不等的點(diǎn)狀連接，分布甚廣，主要出現(xiàn)在上皮組織。從形態(tài)上來看，通過橋粒連接，兩細(xì)胞之間形成紐扣式的結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上來看，橋粒連接也是通過鈣黏著蛋白將兩個相鄰的細(xì)胞連接在一起。在構(gòu)成橋粒的兩個相鄰細(xì)胞膜的胞質(zhì)面富有電子密度較高的盤狀結(jié)構(gòu)，稱附著板。胞質(zhì)中的很多的

4、張力細(xì)絲附著在附著板上，此細(xì)絲不具有收縮性，在細(xì)胞內(nèi)這樣起著支持和固定的作用。多見于易受易受機(jī)械性刺激和摩擦較多的部位。 在某些上皮細(xì)胞的基底膜面有半橋粒結(jié)構(gòu)，即為橋粒一半的結(jié)構(gòu)，將上皮細(xì)胞固著在基底膜上。 正是由于橋粒半橋粒等連接的存在加固了上皮細(xì)胞之間以及上皮細(xì)胞與其下方的結(jié)締組織之間的連接，這樣不僅加強(qiáng)了組織的機(jī)械強(qiáng)度，更重要的是形成了組織網(wǎng)絡(luò)和組織整體。 三、溶酶體 溶酶體是真核細(xì)胞中的一種細(xì)胞器，為單層膜包被的囊狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)含多種水解酶，其主要功能是分解各種外源和內(nèi)源的大分子物質(zhì)。 溶酶體呈球形，內(nèi)容物均一，不含有明顯的顆粒物質(zhì)，外面有一層脂蛋白膜圍繞。溶酶體膜與其他的生物膜不同：首先

5、嵌有質(zhì)子泵，能將氫質(zhì)子泵溶酶體中，以維持酸性的內(nèi)環(huán)境，所產(chǎn)生的水解酶均為酸性水解酶。其次具有多種載體蛋白，用于轉(zhuǎn)運(yùn)水解產(chǎn)物。第三是膜蛋白高度糖基化，有利于防止自身膜蛋白的降解。 溶酶體具有多種功能：一是它承擔(dān)了清除無用的生物大分子、衰老的細(xì)胞器，衰老損傷和死亡的細(xì)胞以及識別并吞噬入侵的細(xì)菌病毒，起著消化和防御的功能。二是參與細(xì)胞器的更新。三是在受精過程中，精子的頂體相當(dāng)于溶酶體，它能溶解卵細(xì)胞的外被，產(chǎn)生孔道，使精子進(jìn)入卵細(xì)胞。 四、DNA DNA就是遺傳物質(zhì)脫氧核糖核酸，是所有生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)，存在于地球上所有生物的所有細(xì)胞中，直接決定生物體的遺傳。 DNA的組成單位為四種脫氧核苷酸。脫氧

6、核糖與磷酸分子借由酯鍵相連，組成其長鏈骨架，排列在外側(cè)，四種堿基排列在內(nèi)側(cè)。這些堿基沿著DNA長鏈所排列而成的序列，可組成遺傳密碼，指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成。在雙螺旋的DNA中，分子鏈?zhǔn)怯苫パa(bǔ)的核苷酸配對組成的，兩條鏈依靠氫鏈結(jié)合在一起。由于氫鏈鏈數(shù)的限制，DNA的堿基排列配對方式只能是A對T或C對G。因此，一條鏈的堿基序列就可以決定了另一條的堿基序列，因?yàn)槊恳粭l鏈的堿基對和另一條鏈的堿基對都必須是互補(bǔ)的。 DNA正是因?yàn)橛兄@樣相對穩(wěn)定的雙螺旋分子結(jié)構(gòu)，特殊情況下又能產(chǎn)生可遺傳的變異；堿基對的排列方式又多種多樣，決定了DNA種類的豐富多樣，能存儲大量的遺傳信息；特殊的堿基互補(bǔ)配對方式有決定了親子代之

7、間能保持一定的連續(xù)性。基于以上的結(jié)構(gòu)形式也就使得DNA有了作為遺傳物質(zhì)的條件。五、腎小球 腎小球是被腎小囊包被的一團(tuán)毛細(xì)血管球，腎小球是細(xì)小動脈伸入球囊后，分支成5-8個毛細(xì)血管小葉而構(gòu)成。進(jìn)入球囊的小動脈稱入球小動脈，小葉的毛細(xì)血管集合匯成出球小動脈。入球小動脈粗而直，出球小動脈細(xì)而彎曲，從而構(gòu)成了入球和出球小動脈間的壓力差。 腎小球毛細(xì)血管的結(jié)構(gòu)也較其它部位的毛細(xì)血管復(fù)雜，由內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜和上皮細(xì)胞組成，稱為濾過膜。 內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成了第一道屏障，使血細(xì)胞及一些大分子物質(zhì)受到阻攔而不被濾出。內(nèi)皮細(xì)胞表面的負(fù)電荷構(gòu)成了腎小球毛細(xì)血管壁電荷屏障的重要組成。 基底膜在內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞之間，基底膜富含硫酸類肝素帶負(fù)電荷，是腎小球?yàn)V過膜電荷屏障的重要組成。 上皮細(xì)胞貼伏于腎小球基底膜外側(cè)，細(xì)胞呈多