細(xì)胞的信息傳遞

細(xì)胞的信息傳遞第一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三生命與非生物物質(zhì)最顯著的區(qū)別在于生命是一個(gè)完整的自然的信息系統(tǒng)。生命現(xiàn)象是信息在同一或不同時(shí)空傳遞的現(xiàn)象，生物的進(jìn)化實(shí)質(zhì)上就是信息系統(tǒng)的進(jìn)化。第二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三要保證生物體各組分之間或環(huán)境之間相互影響和相互協(xié)調(diào)一致，必須有信息的傳遞和交流，即細(xì)胞通訊。細(xì)胞通訊的信息類型可分為3類：環(huán)境信息、遺傳信息和神經(jīng)信息。第三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第1節(jié)環(huán)境信息的傳遞第四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三問題探究當(dāng)我們用手觸摸含羞草的葉子時(shí)，那么它的所有小葉都會(huì)收縮合攏。給跳舞草唱歌，跳舞草就會(huì)翩翩起舞。用手觸摸紫薇花的樹干，樹的全身會(huì)要?jiǎng)悠饋?。環(huán)境刺激的信息如何被細(xì)胞感受并進(jìn)一步引發(fā)生物反應(yīng)的呢？第五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一胞間信號(hào)人與人之間的信息交流可以通過多種方式進(jìn)行，如面對(duì)面交談、打電話、寫信、發(fā)電子郵件、上網(wǎng)聊天等。這些方式的實(shí)現(xiàn)要依靠一些具體的信號(hào)，如聲波、文字、電磁波等。外界環(huán)境與生物體之間及細(xì)胞之間的信息交流也要通過一些具體的信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)。在細(xì)胞間通訊（生物信息傳遞）中起信號(hào)作用的是什么呢？第六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一胞間信號(hào)閱讀與分析：乙烯，植物激素仔細(xì)閱讀書上的兩組資料，你認(rèn)為起信號(hào)傳遞作用的物質(zhì)分別是什么？資料1：一箱未成熟的蘋果放上兩個(gè)星期變化也不大。如果在其中放入一只成熟的蘋果，整箱蘋果很快就變得美味可口了。這是由于成熟的蘋果能釋放出乙烯，乙烯能使蘋果很快成熟。第七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一胞間信號(hào)資料2：當(dāng)人或動(dòng)物攝取糖的量有很大波動(dòng)時(shí)，血液中的葡萄糖濃度仍能保持相對(duì)穩(wěn)定。我們都知道只是胰島素作用的結(jié)果。胰島素是由胰腺細(xì)胞分泌出來的，其釋放速率隨血液中葡萄糖濃度的升高而加快。當(dāng)胰島素分子隨血流到達(dá)肝臟或肌肉細(xì)胞時(shí)，就能把信息傳遞給它們，“通知”它們從血液中吸收葡萄糖，以糖原的形式貯藏起來，或利用消耗掉。隨著血液中葡萄糖濃度恢復(fù)正常，胰腺細(xì)胞釋放胰島素的速率也隨之減慢或暫停，以減慢葡萄糖的轉(zhuǎn)移和利用，從而保持血糖濃度的穩(wěn)定。胰島素，動(dòng)物激素第八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一胞間信號(hào)胞間信號(hào)：通過化學(xué)物質(zhì)，把代謝信息傳遞給了目的細(xì)胞，完成了細(xì)胞與細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)任務(wù)，從而影響代謝過程，這種化學(xué)物質(zhì)叫胞間信號(hào)。胞間信號(hào)（第一信使）的種類：激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長因子及NO。另外，一些物理信號(hào)（如冷、熱刺激）和生物信號(hào)（如病原菌侵染）也可以作為胞間信號(hào)向細(xì)胞傳遞信息，引起細(xì)胞發(fā)生保護(hù)性應(yīng)答反應(yīng)，避免自身受到傷害。第九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二胞間信號(hào)的受體受體：細(xì)胞表面或內(nèi)部存在類似天線的物質(zhì)（如糖蛋白、脂蛋白等），用來接收胞間信號(hào)分子，這種物質(zhì)被稱為受體。受體的特點(diǎn)：①受體是細(xì)胞表面或內(nèi)部的一種生物大分子物質(zhì)；②特異性：受體可以識(shí)別并特異地與化學(xué)信號(hào)分子（配體）結(jié)合成復(fù)合物，從而啟動(dòng)一系列生物化學(xué)反應(yīng)，最后導(dǎo)致該信號(hào)物質(zhì)產(chǎn)生特定的生物效應(yīng)。第十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二胞間信號(hào)的受體細(xì)胞表面受體模式圖第十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三三胞內(nèi)信號(hào)1.產(chǎn)生：第一信使與膜上的受體結(jié)合，激活膜上的信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)制，從而產(chǎn)生了細(xì)胞內(nèi)識(shí)別的“語言”——環(huán)腺苷酸（cAMP），因此把胞外信息傳到了胞內(nèi)。環(huán)腺苷酸即為胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)（第二信使）。2.主要類型：除環(huán)腺苷酸（cAMP）外，還有如Ca2+、1,2-二酰甘油（DAG），1,4,5-三磷酸肌醇（IP3）等。第十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三三胞內(nèi)信號(hào)3.功能：4.特性：具有明顯的通用性。(1)激活一些酶及非酶蛋白的活性，由此控制細(xì)胞的生命活動(dòng)；(2)傳遞細(xì)胞外信息，調(diào)節(jié)不同生理生化過程。包括：葡萄糖的攝取和利用、脂肪的貯存和移動(dòng)、細(xì)胞產(chǎn)物的分泌、細(xì)胞的增殖、分化和生存等。第十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三四細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：胞間信號(hào)發(fā)揮生理功能的第一步是與相應(yīng)的受體結(jié)合，然后產(chǎn)生胞內(nèi)信號(hào)，將其攜帶的信息由膜傳遞到細(xì)胞內(nèi)，最終導(dǎo)致生理效應(yīng)的表現(xiàn)。1、基本過程：胞間信號(hào)（第一信使）與受體結(jié)合胞內(nèi)信號(hào)（第二信使）攜帶信息細(xì)胞內(nèi)生理效應(yīng)的表現(xiàn)2、研究的中心問題細(xì)胞感受、轉(zhuǎn)導(dǎo)環(huán)境刺激、調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的分子途徑第十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三四細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)思考與討論：當(dāng)人們受到驚嚇或突然遇到緊急情況時(shí)，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)，其中包括立即分泌腎上腺素進(jìn)入血液、血壓升高、心率加快及心輸出量增加、糖原分解等。糖原分解為單糖是動(dòng)物運(yùn)動(dòng)所必需的，因?yàn)閱翁欠纸饪僧a(chǎn)生肌肉收縮所需的能源物質(zhì)——ATP。那么，這種應(yīng)激反應(yīng)是如何發(fā)生的？此應(yīng)激反應(yīng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程又是怎樣的呢？第十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三四細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3、實(shí)例——應(yīng)激反應(yīng)內(nèi)分泌腺外界刺激腎上腺素血液運(yùn)輸肝細(xì)胞或肌細(xì)胞(細(xì)胞膜上的腎上腺素受體)胞內(nèi)信號(hào)環(huán)腺苷酸（cAMP）增加血液或肌細(xì)胞中的葡萄糖濃度產(chǎn)生更多的能量采取行動(dòng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件第十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖第十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三

細(xì)胞識(shí)別周圍環(huán)境中存在的各種化學(xué)、物理及生物信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為細(xì)胞內(nèi)各種分子活性的變化，從而改變細(xì)胞的某些代謝過程，甚至影響細(xì)胞的基因表達(dá)，最終影響細(xì)胞的生長、發(fā)育或適應(yīng)性。四細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)第十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第2節(jié)遺傳信息的傳遞第十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三問題探討

俗話說：“龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會(huì)打洞?！?/p>

遺傳基因攜帶的遺傳信息在很大程度上決定了生物體的代謝過程和性狀的表達(dá)，那么遺傳信息如何傳遞，又是怎樣控制生物體性狀的表達(dá)呢？第二十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用1831年，布朗首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞核除了人與哺乳動(dòng)物的成熟紅細(xì)胞和植物的篩管細(xì)胞等極少數(shù)細(xì)胞外，多數(shù)真核細(xì)胞都有細(xì)胞核。植物的篩管細(xì)胞人與哺乳動(dòng)物成熟的紅細(xì)胞第二十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用任何有核細(xì)胞，去核以后就會(huì)失去固有的生活能力，很快趨于死亡。人及哺乳動(dòng)物的紅細(xì)胞成熟以后失去核，就不能再繁殖。這些現(xiàn)象表明細(xì)胞核在生命活動(dòng)中具有重要作用。那么，細(xì)胞核的主要功能是什么呢？第二十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用仔細(xì)閱讀并分析以下實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為形成傘藻再生“帽”的遺傳信息貯存于細(xì)胞的什么結(jié)構(gòu)中？閱讀與分析：傘藻的每一個(gè)藻體就是一個(gè)細(xì)胞，由假根、柄和帽組成，細(xì)胞核位于假根中。傘藻具再生能力，如果將傘藻帽切除后，從柄上還可長出一個(gè)新的傘藻帽。乙傘藻的柄嫁接在甲傘藻的假根上，結(jié)果長出了甲傘藻的“帽”。資料１第二十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第二十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三資料2美西螈核移植實(shí)驗(yàn)白美西螈卵細(xì)胞黑美西螈胚胎細(xì)胞去細(xì)胞核取核黑色個(gè)體一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用第二十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三資料３變形蟲切割、核移植實(shí)驗(yàn)死亡一段時(shí)間后植入細(xì)胞核死亡正常生活正常生活無核部分有核部分取出核死亡一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用第二十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用以上實(shí)驗(yàn)表明，細(xì)胞核是細(xì)胞內(nèi)一個(gè)非常重要的結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞的生命活動(dòng)中起主導(dǎo)作用。細(xì)胞核的功能：貯存和復(fù)制遺傳信息的主要場所，是細(xì)胞遺傳特性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中心，因此，它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中最重要的部分。細(xì)胞核在很大程度上控制著細(xì)胞的分裂、生長、分化、發(fā)育和繁殖等活動(dòng)，保證遺傳信息能穩(wěn)定地代代傳遞下去。第二十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用凡是無核的細(xì)胞，既不能生長也不能分裂，如人成熟的紅細(xì)胞。人工去核的細(xì)胞，一般不能存活太久。細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)與功能是相適應(yīng)的。細(xì)胞核的形態(tài)結(jié)構(gòu)在細(xì)胞生活周期的不同階段變化很大。典型的細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)包括核被膜、核仁、染色質(zhì)（染色體）和核基質(zhì)4部分。第二十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第二十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第三十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用核被膜：雙層膜，為選擇透過性膜。核被膜是唯一可以讓某些生物大分子物質(zhì)（如mRNA）自由通過的生物膜，因?yàn)樯厦婧秃丝住蓪幽ぶg的空隙稱為核周腔。外膜與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相連，上有核糖體。第三十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用核仁：與核糖體的形成有關(guān)。蛋白質(zhì)合成旺盛，生長活躍的細(xì)胞核仁大。核被膜和核仁在細(xì)胞分裂過程中都表現(xiàn)出周期性地消失與重建。第三十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用核基質(zhì)核孔第三十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用染色質(zhì)和染色體是同一物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期（即分裂間期和分裂期）的兩種形態(tài)。染色質(zhì)和染色體第三十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三染色質(zhì)(細(xì)胞分裂結(jié)束時(shí))染色體(細(xì)胞分裂期)高度螺旋、變短變粗解開螺旋、恢復(fù)細(xì)長絲狀

染色質(zhì)和染色體是同一種物質(zhì)在細(xì)胞不同時(shí)期的兩種存在狀態(tài)。染色質(zhì)染色體一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用第三十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三

染色體DNA蛋白質(zhì)染色質(zhì)第三十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三染色質(zhì)與染色體的異同點(diǎn)染色質(zhì)染色體相同點(diǎn)不同點(diǎn)成分主要是ＤＮＡ和蛋白質(zhì)易被堿性染料染成深色遺傳信息的主要載體特性功能出現(xiàn)時(shí)期形態(tài)分裂間期分裂期細(xì)長絲狀圓柱狀或桿狀一細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用第三十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二遺傳信息的傳遞過程細(xì)胞核是貯存遺傳信息的場所。細(xì)胞核中的染色體是遺傳信息的載體。染色體的主要成分是DNA，遺傳信息就存在于DNA上。DNA不能直接影響性狀，直接影響性狀的是蛋白質(zhì)。那么DNA中的遺傳信息又是怎樣傳遞到蛋白質(zhì)，從而控制表現(xiàn)出來的外部性狀的呢？第三十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二遺傳信息的傳遞過程科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，如果將巨型傘藻切成兩半，沒有細(xì)胞核的那半能夠保持正常的蛋白質(zhì)合成達(dá)一個(gè)多月之久。這表明蛋白質(zhì)的合成是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行的。真核生物的DNA主要集中在核中，而像DNA這樣的大分子是無法通過核孔進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中的，因此，科學(xué)家推測(cè)，必然有一種物質(zhì)，充當(dāng)DNA和蛋白質(zhì)間的信使，將DNA中的遺傳信息帶到合成蛋白質(zhì)的場所。最后研究發(fā)現(xiàn)具備這種功能的是信使RNA（mRNA）。第三十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二遺傳信息的傳遞過程1、轉(zhuǎn)錄（1）場所：細(xì)胞核中進(jìn)行；（2）過程：DNA上的遺傳信息傳遞到mRNA上的過程。2、翻譯（1）場所：細(xì)胞質(zhì)的核糖體上進(jìn)行；（2）過程：mRNA指導(dǎo)合成蛋白質(zhì)的過程稱為翻譯。翻譯需要轉(zhuǎn)運(yùn)RNA(tRNA)。第四十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二遺傳信息的傳遞過程遺傳信息由DNA流向mRNA，再由mRNA流向蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)使生物體的形態(tài)及功能得以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，DNA還可以進(jìn)行自我復(fù)制，從而將遺傳信息傳遞給新生成的細(xì)胞。DNAmRNA蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)錄翻譯復(fù)制第四十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三遺傳信息的傳遞第四十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第四十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第3節(jié)神經(jīng)信息的傳遞選學(xué)第四十四頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三人體或動(dòng)物通過神經(jīng)系統(tǒng)感受并傳送環(huán)境刺激的信息，從而做出各種應(yīng)答反應(yīng)，以保證機(jī)體各部分的協(xié)調(diào)及與環(huán)境的統(tǒng)一。神經(jīng)系統(tǒng)是如何感受和傳送環(huán)境刺激信息的呢？問題探討第四十五頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成的。神經(jīng)細(xì)胞又叫神經(jīng)元，是神經(jīng)信息傳送的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第四十六頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三思考與討論聽到電話鈴響，你就會(huì)去接電話。下圖顯示了這個(gè)反應(yīng)的神經(jīng)信息的傳送路線。由圖可以看到，神經(jīng)信息的傳送分兩種情況：一是神經(jīng)信息在一個(gè)神經(jīng)元內(nèi)部的傳送；二是神經(jīng)信息需要跨細(xì)胞傳送。二者傳送的機(jī)制是否相同呢？第四十七頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三神經(jīng)信息的傳送路線第四十八頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一神經(jīng)信息在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)閱讀與分析：仔細(xì)閱讀下列材料，并回答問題：1、什么是膜電位和動(dòng)作電位？神經(jīng)細(xì)胞在受到刺激時(shí)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？2、神經(jīng)細(xì)胞以什么形式傳送環(huán)境中的信息的？第四十九頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三許多無脊椎動(dòng)物，如烏賊、蝦、蟹等，都有極粗的神經(jīng)纖維，直徑可達(dá)1mm，稱為巨軸突?；羝娼鸬冗x擇槍烏賊的巨軸突為研究對(duì)象，利用一個(gè)灌注海水的玻璃毛細(xì)管作為電極直接插入巨軸突膜內(nèi)，另一電極置于膜外，兩電極之間只隔一層細(xì)胞膜，以此來測(cè)定膜電位。將兩電極接到放大器和示波器上，直接記錄膜電位（膜內(nèi)為負(fù)，膜外為正）?；羝娼鹪谏窠?jīng)纖維的一端記錄膜電位的同時(shí)，在另一端給予刺激，經(jīng)過極短時(shí)間的潛伏期后，記錄電極部位就會(huì)在膜電位的基礎(chǔ)上出現(xiàn)一個(gè)快速的生物電變化，即產(chǎn)生了一個(gè)瞬間的動(dòng)作電位。一神經(jīng)信息在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)第五十頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三一神經(jīng)信息在神經(jīng)纖維上的傳導(dǎo)靜息電位：細(xì)胞未受刺激時(shí)，即處于“靜息”狀態(tài)下細(xì)胞膜兩側(cè)所存在的電位差叫膜電位，又稱為靜息電位。靜息電位：外正內(nèi)負(fù)（膜外帶正電，膜內(nèi)帶負(fù)電）。動(dòng)作電位：當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞受到適當(dāng)刺激時(shí)，由于受到刺激部位的細(xì)胞膜對(duì)離子的透性的改變而產(chǎn)生瞬間可傳導(dǎo)的電位變化，叫動(dòng)作電位（神經(jīng)沖動(dòng)）。在神經(jīng)細(xì)胞，動(dòng)作電位一經(jīng)產(chǎn)生便會(huì)以波的形式沿細(xì)胞膜快速傳導(dǎo)，即動(dòng)作電位的傳導(dǎo)。神經(jīng)細(xì)胞是以生物電的形式傳導(dǎo)信息的。第五十一頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二神經(jīng)信息在神經(jīng)細(xì)胞間的傳遞當(dāng)動(dòng)作電位經(jīng)傳導(dǎo)到達(dá)軸突末端時(shí)，末端部位釋放一種特殊的化學(xué)物質(zhì)即神經(jīng)遞質(zhì)。乙酰膽堿是一種最普遍的神經(jīng)遞質(zhì)。神經(jīng)遞質(zhì)又可刺激后面的神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生沖動(dòng)，使神經(jīng)信息繼續(xù)向下傳遞。依次類推，神經(jīng)信息沿反射弧定向傳送，最終到達(dá)效應(yīng)器，產(chǎn)生生理反應(yīng)。神經(jīng)遞質(zhì)的釋放電信號(hào)化學(xué)信號(hào)電信號(hào)第五十二頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三二神經(jīng)信息在神經(jīng)細(xì)胞間的傳遞興奮傳遞過程：神經(jīng)沖動(dòng)軸突軸突末梢經(jīng)神經(jīng)遞質(zhì)刺激后神經(jīng)細(xì)胞后一神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生沖動(dòng)繼續(xù)向下傳遞第五十三頁，共五十九頁，編輯于2023年，星期三第4節(jié)細(xì)胞物質(zhì)代謝、