简述内膜系统的结构和功能

第二节；生态系统的结构和功能

教学目标

1．了解生态系统的组成成分及生态系统的营养结构，理解生态系统四种组分的功能地位及相互关系，理解营养结构与功能的关系，掌握营养级的概念以及营养级与食物链的关系。

2．通过指导学生归纳生态系统的组成成分及分析生态系统的营养结构，培养学生分析综合和推理的思维能力。

3．通过了解生态系统各组分的相互关系及食物网，渗透普遍联系的辩证观点的教育；通过了解生态系统的组成成分，渗透“人是生态系统中一员”的观点，从而对学生进行生态观点的教育。

重点、难点分析

1．生态系统生物功能类群及其地位是本节的教学重点，因为：

（1）生态系统的组成可分为非生物部分和生物部分两大部分，生物成分中，生产者、消费者和分解者，是依据它们各自代谢类型以及在生态系统中的功能特征而划分的。因此，将它们统称为三大功能类群，它们在生态系统中的功能和地位各不相同。

（2）三大功能类群之间以及它们与非生物部分之间的关系，构成了生态系统的营养关系，是研究生态系统营养结构的基础。

（3）三大功能类群之间以及它们与非生物部分之间的联系，是渗透普遍联系辩证观点的教育素材，人作为消费者的一员，是渗透“人是生态系统中一员”观点的教育素材。

2．生态系统营养结构的教学内容也是本节的重点知识，因为：

（l）尽管生态系统的类型多种多样，范围有大有小，但它们组分中生产者、消费者与分解者之间的关系，归根到底是食物的关系，也就是吃与被吃的关系。生态系统内各种生物之间的这种复杂的营养关系构成了食物链、食物网，这就是生态系统的营养结构。

（2）食物链与食物网是生态系统功能的结构基础，生态系统的物质和能量就是沿着食物链（网）的各个营养级而流动的。掌握了有关生态系统营养结构的知识，就为理解生态系统的功能等知识打下了必要的基础。

（3）生态系统营养结构的分析过程，利于培养学生的分析综合和推理的思维能力；食物链和食物网概念中渗透着普遍联系的辩证观点。

一、简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能（画出通用结构图、各部分硬件组成和实现的功能）

答：按照DCS各组成部分的功能分布，所有设备分别处于四个不同的层次，自下而上分别是：现场控制级、过程控制级、过程管理级和经营管理级。与这四层结构相对应的四层局部网络分别是现场网络、控制网络、监控网络和管理网络。

1）现场控制级设备的任务主要完成过程数据采集与处理；直接输出操作命令、实现分散控制；完成与上级设备的数据通信，实现网络数据库共享；完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等。

2）过程控制级的主要功能是采集过程数据，进行数据转换与处理；对生产过程进行监测和控制，输出控制信号，实现反馈控制、逻辑控制、顺序控制和批量控制功能；现场设备及 I/O 卡件的自诊断；与过程操作管理级进行数据通信。

3）过程管理级的主要设备有操作站、工程师站和监控计算机等。

操作站是操作人员与DCS相互交换信息的人机接口设备，是DCS的核心显示、操作和管理装置。工程师站是为了控制工程师对DCS进行配置、组态、调试、维护所设置的工作站。工程师站的另一个作用是对各种设计文件进行归类和管理，形成各种设计、组态文件，如各种图样、表格等。监控计算机的主要任务是实现对生产过程的监督控制，如机组运行优化和性能计算，先进控制策略的实现等。根据产品、原材料库存以及能源的使用情况，以优化准则来协调装置间的相互关系，以实现全企业的优化管理。

4）经营管理级是全厂自动化系统的最高一层。主要功能是监视企业各部门的运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发，帮助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其计划目标。它从系统观念出发，从原料进厂到产品的销售，市场和用户分析、定货、库存到交货，生产计划等进行一系列的优化协调，从而降低成本，增加产量，保证质量，提高经济效益。

（集散控制系统的体系结构图）

集散控制系统的硬件结构

细胞的内膜系统

◆ 内膜系统是指细胞质内结构、功能、发生上相关的膜性细胞器，包括内质网、高尔基体、溶酶体、过氧化物酶体、各种有膜的转运小泡及核膜等。内膜系统的各细胞器形成相互分隔的封闭性区室，执行专一功能，使各细胞器之间既相互依存，又高度协调，大大提高了细胞的代谢效率。内膜系统中内质网和高尔基体参与蛋白质脂质的合成，加工分选和运输，一方面用于装配细胞自身结构，一方面分泌活性物质到细胞外完成功能活动。溶酶体主要负责细胞内外物质消化。

◆ 内质网 内质网是由封闭的膜系统围成的腔相互沟通形成的网状结构。内质网膜与核膜外层相连，与向内折叠的细胞质膜相连，在细胞内形成一个相互沟通的片层网状结构，将细胞基质分隔成许多区域，使不同的代谢反应在特定环境中进行。内质网不仅在蛋白质和脂质合成上起重要作用，也是其他膜性细胞器如高尔基复合体和溶酶体的来源。

高尔基体 高尔基体在哺乳动物细胞核附近，紧靠中心粒。高尔基复合体是蛋白质修饰、分选和水解、加工场所，又是分泌物质的转运站，同时还参与膜的转化过程

溶酶体 溶酶体是单层膜包裹多种酸性水解酶的囊泡状细胞器主要功能是进行细胞内的消化作用。溶酶体的异噬作用参与机体营养、防御等功能活动，自噬作用是细胞代谢的重要方式。初级溶酶体是在高尔基体的反侧以出牙的形式出现，组成溶酶体的各类水解酶都是先由粗面内质网附着核糖体合成，并在内质网腔中经过N-连接糖基化修饰，然后转到高尔基复合体等的一系列过程中形成的。

过氧化物酶体 过氧化物酶体是由一层单位膜包裹的含有多种氧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶，一般认为其主要功能是氧化和解毒作用。过氧化物酶体来自粗面内质网、原有过氧化物酶体或游离核糖体。

◆ 内膜系统各系胞器之间不是相互孤立的，而是结构、功能、发生上紧密相关，表现出整体性和相关性。

在化学组成上，内质网膜、高尔基体膜、细胞质膜逐渐加厚。三者包含一些共同蛋白质，但内质网含的蛋白质种类多而复杂，细胞膜蛋白种类最少，高尔基复合体的蛋白质种类介于前两者之间。同样，对于膜脂类也存在这样的过渡关系。

内膜系统各细胞器在结构和功能上的联系

细胞的生物膜系统包括细胞膜，细胞核膜以及内质网，高尔基复合体，线粒体等由膜围绕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是细胞的生物膜系统。可根据在细胞中的位置分为质膜和内膜系统。而内膜系统指真核细胞中在结构功能或发生上相关联，由膜围绕而成的细胞器或细胞结构，如核膜内质网，高尔基体，线粒体，叶绿体，溶酶体等

各生物膜在结构上的联系有直接联系和间接联系。直接联系是真核细胞中，内质网外连细胞膜，内连核膜，中间还与许多细胞器膜相连，其内质网腔还与内外两层核膜之间的腔相连，从而使细胞结构之间相互联系，成为一个统一的整体，此外，高尔基体膜，内质网膜，细胞膜，还是可以相互转化的。各种生物膜在功能上的联系，膜融合是细胞融合(如植物细胞杂交，高等生物的受精过程)的关键，也与大分子物质进出细胞的内吞作用和外排作用密切相关，通过膜之间的相互联系，使细胞内各种细胞器在独立完成各种生理功能的同时，又能有效的协调工作，保证细胞生命活动的正常进行，例如分泌蛋白的形成。

另外，从形态上线粒体和叶绿体是双层膜，其起源一般是内共生，外膜和内膜上有不同的酶，比如线粒体的内膜通透性很差，上面有大量质子泵和细胞色素，辅酶Q等，是将有氧呼吸过程产生的大量能量，通过氧化磷酸化而偶联到ATP上，而叶绿体也同样是在内膜上，将搜集的光能用来裂解水，再用得到的质子梯度将能量固定，失去膜结构，这两个细胞器的功能就无从发挥。

而内质网和高尔基体是单层膜，内质网分为粗面和滑面，通常认为粗面内质网因为附着核糖体，是制造蛋白质的主要位置，事实上，核糖体之所以要附着在内质网上，是因为合成的蛋白质是膜蛋白，需要根据穿膜系列在内质网上固定并修饰，修饰的主要场所就是内质网和高尔基体，包括糖基化，甲基化等等。而高尔基体也负责合成蛋白质的转运，蛋白质上有各种定位序列，就是在高尔基体里被分选到不同的膜上小体，从而转运到细胞的不同位置，而细胞膜上的蛋白质，也是在这里形成包被小体，运送到膜上的。这里需要提到溶酶体溶酶体也是在高尔基体上分泌出来，逐渐成熟的，一般是和细胞内吞的小泡结合，好多病毒就是有逃逸机制，在内吞小泡和溶酶体结合之前，就识别内吞小泡的PH下降，就先逃逸了。而溶酶体如果裂解了，细胞就也会遭殃，这是细胞凋亡的主要步骤之一。