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第6章細胞間的信息傳遞 生物體中信息交流起著調(diào)節(jié)和控制物質(zhì)與能量代謝的作用 第一節(jié)細胞通訊 關(guān)鍵問題 細胞間信息傳遞的方式有些 1 通訊連接 1 通訊連接 動物細胞緊密連接間隙連接植物細胞胞間連絲 緊密連接 組織中的細胞 通過位于細胞膜上的一些特殊的糖蛋白相互識別 并牢固地相互集合在一起 某些膜蛋白就像智能化的 膠水 能與其他同類的細胞膜上的蛋白質(zhì)相結(jié)合 把細胞粘連起來 緊密連接 例如血管的上皮細胞皮膚的表皮細胞肌肉細胞作用封閉支持 間隙連接 作用在細胞功能調(diào)節(jié)上起重要作用 間隙連接 動物細胞之間存在著一種孔狀通道 在細胞膜上由6個蛋白質(zhì)分子圍城一個直徑為2 3nm的孔道 相鄰細胞之間孔道相對排列 離子和小分子物質(zhì)很容易通過孔道進行交換 也可以完成信息傳遞 這種連接方式稱為間隙連接 胞間連絲 貫穿兩個相鄰的植物細胞的細胞壁 并連接兩個原生質(zhì)體的原生質(zhì)絲 它們使相鄰細胞的原生質(zhì)連通 是植物物質(zhì)運輸 信息傳導的特有結(jié)構(gòu) 6 1觀察植物細胞的胞間連絲 實驗 材料選擇 新鮮的紅辣椒或青椒果實 柿種子胚乳細胞胞間連絲永久封片 柿 儀器和試劑 顯微鏡 培養(yǎng)皿 刀片 鑷子 滴管 載玻片 蓋玻片 水 實驗方法 制作臨時裝片顯微鏡觀察 制作臨時裝片 凈片使用紗布抱住玻片兩面 擦拭玻片 取材刮去果肉滴清水 1 2滴 蓋蓋玻片使用鑷子 輕輕地蓋上去 避免產(chǎn)生氣泡 顯微鏡觀察 擺放顯微鏡 前方略偏左對光轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器 使低倍物鏡 鏡頭長度最短的物鏡 對準通光孔 鏡筒下降 側(cè)視 離載物臺1cm左右 調(diào)節(jié)反光鏡和光圈 遮光器 鏡筒上升 裝片放到載物臺 低倍鏡觀察鏡筒下降 側(cè)視 離載玻片0 5cm左右 轉(zhuǎn)動粗準焦螺旋 鏡筒徐徐上移 使用細準焦螺旋調(diào)清物象 高倍鏡觀察直接轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換器 換高倍鏡 鏡頭長度最長的物鏡 使用細準焦螺旋調(diào)清物象 不能使用粗準焦螺旋調(diào)節(jié) 選生長較老的辣椒 最好是紅色的 撕下一小塊表皮 表皮不太好撕 也可以切下一小塊帶表皮的果肉 用刀片輕輕地刮去果肉 直到只剩下一層無色的表皮細胞為止 放在載玻片上 用一滴0 5 龍膽紫 也可以用市售的紫藥水稀釋一倍 染色 封片后就可以觀察了 在高倍鏡下可以看到 兩個相鄰細胞之間的壁呈念珠狀 其凹陷的部分就是壁上的紋孔處 胞間連絲在紋孔處較多 容易找到 要注意觀察時視野不要太亮 否則會因胞間連絲太細而不易看到 觀察到的結(jié)果 辣椒表皮細胞內(nèi)橙紅色小顆粒是什么結(jié)構(gòu) 一種質(zhì)體 在細胞中通常呈針形 圓形 桿狀 多角形或不規(guī)則形狀 其所含色素主要是胡蘿卜素和葉黃素等 使植物呈現(xiàn)黃色 橙紅色或橙色 有色體主要存在于植物的花 果實和根中 存在于花部 使花呈鮮艷色彩 有利于昆蟲傳粉 2 激素與受體 激素 人在興奮或害怕時心跳加快腎上腺 腎上腺素 心臟 靶器官 心跳加快 加強向細胞供給更多的氧和糖 使細胞短時間內(nèi)產(chǎn)生更多的能量 反應機敏應付危險的處境或盡快地逃走 激素的組成 脂質(zhì)蛋白質(zhì) 激素 激素不具備酶的活性 不直接參與細胞的物質(zhì)與能量代謝 激素被一種特殊的蛋白質(zhì)識別并結(jié)合以后 才能引起細胞內(nèi)的化學反應 受體能與激素結(jié)合形成復合物 然后啟動細胞內(nèi)一系列化學反應的蛋白質(zhì) 受體存在位置細胞膜上 膜蛋白 細胞質(zhì)或細胞核中 激素的作用形式 脂溶性激素的作用形式蛋白質(zhì)類激素的作用形式 脂溶性激素的作用形式 激素 激素 受體復合物 DNA mRNA 核糖體 作用 某些基因活化或鈍化 合成某種特殊的蛋白質(zhì) 受體 進入細胞 激素 在細胞質(zhì)或細胞核內(nèi) 轉(zhuǎn)錄 產(chǎn)生某種生理活動 蛋白質(zhì)類激素的作用形式 激素 受體復合物 某些分子被活化 活性分子 某些底物分子 影響 作用 受體 激素 位于細胞膜上 產(chǎn)生 位于細胞膜上 產(chǎn)物分子 影響基因表達 細胞質(zhì) 細胞核 實驗6 2探究腎上腺素對鯽魚體色的影響 腎上腺素對鯽魚體色的影響 材料選擇體色較深的鯽魚儀器和試劑鑷子 顯微鏡 載玻片 蓋玻片 鹽酸腎上腺素液 甲狀腺素或垂體后葉素 蒸餾水 生理鹽水 方法與步驟取材 在魚體靠近背部體色較深的地方 取下兩片顏色相近的鱗片 制作裝片 把兩片鱗片放在一塊載玻片的兩端 在其中一片上滴1 2滴鹽酸腎上腺素液 在另一片上滴1 2滴蒸餾水 分別蓋上蓋玻片 觀察 15min后在顯微鏡下觀察這兩片鱗片中的色素顆粒的分布情況 按相同的步驟 觀察甲狀腺素或垂體后葉素對鱗片中色素顆粒分布的影響 腎上腺素對鯽魚體色的影響 實驗分析腎上腺素可使魚類體表黑色素細胞的色素顆粒集中 使魚體體表顏色變淺 垂體后葉素則使魚體體表黑色素細胞的色素顆粒擴散 使魚體體表顏色變深 在兩組魚鱗上分別直接滴上腎上腺素和垂體后葉素 通過顯微鏡觀察 可見前者色素顆粒趨向集中 而后者色素顆粒則趨向擴散 3 神經(jīng)細胞間的信息傳遞 神經(jīng)細胞 神經(jīng)細胞又稱神經(jīng)元 神經(jīng)細胞 細胞體營養(yǎng)和代謝的中心 內(nèi)含細胞核和其他細胞器 樹突樹突通常較短 具有許多樹枝樣分支 軸突軸突可以很長 大部分軸突都被髓鞘包裹著 神經(jīng)纖維和神經(jīng) 神經(jīng)纖維神經(jīng)纖維是由神經(jīng)元的軸突或樹突聚集成束 形成神經(jīng)纖維 神經(jīng)神經(jīng)纖維組合在一起 有結(jié)締組織包裹著 形成神經(jīng) 神經(jīng)元的功能 神經(jīng)元受到刺激后能產(chǎn)生興奮 并且能傳導興奮 沿神經(jīng)纖維傳導的興奮稱為神經(jīng)沖動 神經(jīng)沖動傳導的方向 樹突 細胞體 軸突 神經(jīng)沖動傳導的方向 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 未受到刺激時 細胞膜內(nèi)外的電位 即電勢 表現(xiàn)為膜外正電位 膜內(nèi)負電位 外正內(nèi)負 刺激產(chǎn)生興奮時 興奮部位的膜就發(fā)生一次很快的電位變化 膜外由正電位變?yōu)樨撾娢?膜內(nèi)由負電位變?yōu)檎娢?外負內(nèi)正 鄰近的未興奮部位仍然是膜外正電位 膜內(nèi)負電位 外正內(nèi)負 細胞膜外 興奮部位與鄰近的未興奮部位之間形成了電位差 于是就有了電荷的移動 細胞膜內(nèi) 興奮部位與鄰近的未興奮部位之間也形成了電位差 也有了電荷的移動 形成了局部電流 該電流在膜外由未興奮部位流向興奮部位 在膜內(nèi)則由興奮部位流向未興奮部位 從而形成了局部電流回路 這種局部電流又刺激相鄰的未興奮部位發(fā)生上述同樣的電位變化 又產(chǎn)生局部電流 如此依次進行下去 興奮不斷地向前傳導 而已經(jīng)興奮的部位又不斷地依次恢復原先的電位 興奮就是按照這樣的方式沿著神經(jīng)纖維迅速向前傳導的 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 動作電位的引起及產(chǎn)生原理 細胞膜受到刺激后 首先是該部位細胞膜上Na 通道少量開放 膜對Na 的通透性稍有增加 少量Na 由膜外流入膜內(nèi) 使膜內(nèi)外電位差減小 稱為局部去極化或局部電位 局部電位不能遠傳 但Na 內(nèi)流使膜內(nèi)負電位減小到某一臨界數(shù)值時 受刺激部位的膜上Na 通道全部開放 使膜對Na 的通透性突然增大 于是膜外Na 順濃度差和電位差迅速大量內(nèi)流 從而爆發(fā)動作電位 Na 內(nèi)流是一個正反饋過程 再生性 使膜對Na 通透性突然增大的臨界膜電位數(shù)值 稱為閾電位 閾電位比靜息電位約小10 20mV 任何刺激必須使內(nèi)負電位降到閾電位水平 才能爆發(fā)動作電位 動作電位上升相是由于膜外Na 大量內(nèi)流 膜內(nèi)電位迅速高 使原來的負電位消失并高出膜外電位 在膜的兩側(cè)形成一個正外負的電位差 這種電位差的存在 使Na 的繼續(xù)內(nèi)流受到內(nèi)正電荷的排斥 當促使Na 內(nèi)流的濃度差與阻止Na 內(nèi)流的位差所構(gòu)成的兩種互相拮抗的力量相等時 Na 的凈內(nèi)流停止 此時膜電位為Na 的平衡電位 簡言之 動作電位的上升相是Na 內(nèi)流所形成的電一化學平衡電位 是膜由K 平衡電位轉(zhuǎn)為Na 平衡電位的過程 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 在上升相到達Na 平衡電位時 膜上Na 通道已關(guān)閉 Na 的通透性迅速下降 與此同時 膜對K 的通透性大增 于是 K 順濃度差和順電位差迅速外流 使膜內(nèi)外電位又恢復到原來的內(nèi)負外正的靜息水平 形成動作電位的下降相 簡言之 動作電位下降相是K 外流所形成 是膜由Na 平衡電位轉(zhuǎn)變?yōu)镵 平衡電位的過程 細胞膜在復極化后 跨膜電位雖然恢復 但膜內(nèi)Na 有所增多 而K 有所減少 這時便激活了細胞膜上的鈉一鉀泵 通過Na K 的主動轉(zhuǎn)運 重新將它們調(diào)整到原來靜息時的水平 以維持細胞正常的興奮性 神經(jīng)沖動發(fā)生的原因 在膜內(nèi)外形成了局部電流回路 這種局部電流又刺激相鄰的未興奮部位發(fā)生上述同樣的電位變化 又產(chǎn)生局部電流 依次進行下去 興奮則不斷向前傳導 已興奮部位又依次恢復原先電位 興奮傳導在神經(jīng)纖維上以電流形式進行 但它與電流在金屬導線中的傳播速度不同 興奮在兩個神經(jīng)細胞之間通過突觸來傳遞 突觸是兩個神經(jīng)元相接觸的部位 見下圖 兩個神經(jīng)細胞間的傳遞 在多細胞生物體內(nèi) 細胞與細胞之間通過細胞膜相互聯(lián)系 形成一個密切相關(guān) 彼此協(xié)調(diào)一致的統(tǒng)一體 稱為細胞連接 動物細胞間的連接方式有緊密連接 橋粒 粘合帶以及間隙連接等 見下圖 植物細胞間則通過胞間連絲連接 緊密連接 亦稱結(jié)合小帶 這是指兩個相鄰細胞的質(zhì)股緊靠在一起 中間沒有空隙 而且兩個質(zhì)膜的外側(cè)電子密度高的部分互相融合 成一單層 這類連接多見于胃腸道上皮細胞之間的連接部位 間隙連接 間隙連接的區(qū)域比連接大得多 以斷面看長得多 間隙連接為細胞間的物質(zhì)交換 化學信息的傳遞提供了直接通道 間隙連接主要分布于上皮 平滑肌及心肌等組織細胞間 胞間連絲 植物細胞間特有的連接方式 在胞間連絲連接處的細胞