生物膜的功能

细胞外基质，又称为微生物被膜，是一种有组织的细菌群体，它们被细菌产生的胞外生物大分子包裹，能够粘附在有生命或无生命的物体表面。这种结构对抗生素和宿主免疫防御机制展现出高度的抵抗力，内部包含多种关键分子，例如蛋白质、多糖、DNA、RNA、肽聚糖、脂类及不饱和脂肪酸等。细胞外基质的多细胞结构形成是一个动态过程，涉及细菌初始粘附、基质发展成熟及后续扩散等阶段。

细胞外基质的存在对细胞有着多重意义。它不仅作为屏障为细胞生命活动提供稳定的外部环境，还介导细胞间的连接以及细胞与基质之间的相互作用。此外，它参与物质运输、信息跨膜传递及能量转换等功能，这些均依赖于其独特的结构设计。

在物质运输方面，细胞外基质如同一个具有高度选择性的半透性屏障，确保生长所需水分、氧气及其他营养成分能够进入细胞，同时将细胞产生的激素、毒素及酶类输出，以及代谢废物如二氧化碳和氨排出细胞。这一系列过程均与细胞外基质的运输机制紧密相关。

物质运输中的被动运输是一种无需能量的小分子物质和离子穿越细胞膜的方式。其中，简单扩散允许气体（如O2、CO2）、脂溶性激素及非电性极性小分子自由通过膜，其速率受膜两侧浓度差驱动，最终达到扩散平衡。而协助扩散则涉及膜上特定蛋白质的帮助，使得物质从高浓度一侧向低浓度一侧移动，直至平衡，同样不消耗能量。这类运输依赖于蛋白质的构象变化来完成对物质的转运。