第6章__細(xì)胞的信息傳遞

1、第第6 6章章細(xì)胞的信息傳遞細(xì)胞的信息傳遞 生命與非生物物質(zhì)最顯著的區(qū)別生命與非生物物質(zhì)最顯著的區(qū)別在于生命是一個(gè)完整的自然的信息在于生命是一個(gè)完整的自然的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)。 生命現(xiàn)象是信息在同一或不同時(shí)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。就是信息系統(tǒng)的進(jìn)化。 要保證生物體各組分之間或環(huán)境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，即須有信息的傳遞和交流，即細(xì)胞通細(xì)胞通訊訊。細(xì)胞通訊的信息類型可分為。細(xì)胞通訊的信息類型可分為3類：類：環(huán)境信息、遺傳信息和神經(jīng)信

2、息環(huán)境信息、遺傳信息和神經(jīng)信息。遺傳信息的傳遞遺傳信息的傳遞一一 細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用細(xì)胞核在遺傳信息傳遞中的作用細(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)中起的生命活動(dòng)中起主導(dǎo)作用主導(dǎo)作用。細(xì)胞核的功能：細(xì)胞核的功能：貯存和復(fù)制遺傳信息的貯存和復(fù)制遺傳信息的主要場(chǎng)主要場(chǎng)所所，是細(xì)胞遺傳特性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的，是細(xì)胞遺傳特性和細(xì)胞代謝活動(dòng)的控制中控制中心心，因此，它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中，因此，它是細(xì)胞結(jié)構(gòu)中最重要最重要的部分。的部分。細(xì)胞核在很大程度上控制著細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)、細(xì)胞核在很大程度上控制著細(xì)胞的分裂、生長(zhǎng)、分化、發(fā)育和繁殖等活動(dòng)，保證遺傳

3、信息能穩(wěn)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。定地代代傳遞下去。一、細(xì)胞主要利用化學(xué)一、細(xì)胞主要利用化學(xué)物質(zhì)相互傳遞信號(hào)物質(zhì)相互傳遞信號(hào)環(huán)境信息的傳遞環(huán)境信息的傳遞一一 胞間信號(hào)胞間信號(hào)閱讀與分析：閱讀與分析：乙烯，植物激素乙烯，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？遞作用的物質(zhì)分別是什么？資料資料1 1：一箱未成熟的蘋果放上兩個(gè)星期變化也不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很

4、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。釋放出乙烯，乙烯能使蘋果很快成熟。一一 胞間信號(hào)胞間信號(hào)資料資料2 2：當(dāng)人或動(dòng)物攝取糖的量有很大波動(dòng)時(shí)，血當(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(lái)的，其釋放速率隨血液中葡萄糖濃度的升高而出來(lái)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)，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，就能

5、把信息傳遞給它們，“通知通知”它們從血液中吸它們從血液中吸收葡萄糖，以糖原的形式貯藏起來(lái)，或利用消耗掉。收葡萄糖，以糖原的形式貯藏起來(lái)，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)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。移和利用，從而保持血糖濃度的穩(wěn)定。胰島素，動(dòng)物激素胰島素，動(dòng)物激素一一 胞間信號(hào)胞間信號(hào)胞間信號(hào)：胞間信號(hào)：通過(guò)通過(guò)化學(xué)物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)，把代謝信息，把代謝信息傳遞給了目的細(xì)胞，完成了細(xì)胞與細(xì)胞傳遞給了目的細(xì)胞，完成了細(xì)胞與細(xì)胞間的通訊聯(lián)絡(luò)任務(wù)

6、，從而影響代謝過(guò)程，間的通訊聯(lián)絡(luò)任務(wù)，從而影響代謝過(guò)程，這種化學(xué)物質(zhì)叫胞間信號(hào)。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：胞間信號(hào)（第一信使）的種類：激素、激素、神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子及神經(jīng)遞質(zhì)、生長(zhǎng)因子及NO。另外，一些物理信號(hào)（如冷、熱刺激）和生物信號(hào)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（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。到傷害。二二 胞間信號(hào)的受體胞間信號(hào)的受體受體：受體：細(xì)胞表面或內(nèi)部存在類似天線的物細(xì)胞表面或內(nèi)部存在類似天線

7、的物質(zhì)（如糖蛋白、脂蛋白等），用來(lái)接收胞質(zhì)（如糖蛋白、脂蛋白等），用來(lái)接收胞間信號(hào)分子，這種物質(zhì)被稱為受體。間信號(hào)分子，這種物質(zhì)被稱為受體。受體的特點(diǎn)：受體的特點(diǎn)：受體是細(xì)胞表面或內(nèi)部的一種生物大分子物質(zhì)；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)。二二 胞間信號(hào)的受體胞間信號(hào)的受體細(xì)胞表面受體模式圖細(xì)胞表面受體模式圖三三 胞內(nèi)信號(hào)胞內(nèi)信號(hào)1.產(chǎn)生：產(chǎn)生：第一信使與膜上的受體結(jié)合，激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)別的內(nèi)識(shí)別的“語(yǔ)言語(yǔ)言”

8、環(huán)腺苷酸環(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）。為胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)（第二信使）。2.主要類型：主要類型：除環(huán)腺苷酸（除環(huán)腺苷酸（cAMP）外，還）外，還有如有如Ca2+、1,2-二酰甘油（二酰甘油（DAG），），1,4,5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IP3）等。）等。三三 胞內(nèi)信號(hào)胞內(nèi)信號(hào)3.功能：功能：4.特性：特性：具有明顯的通用性。具有明顯的通用性。(1)(1)激活一些酶及非酶蛋白的活性，由此控制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)；細(xì)胞的生命活動(dòng)；(2)(2)傳遞細(xì)胞外信息，調(diào)節(jié)不同生理生化過(guò)

9、程。傳遞細(xì)胞外信息，調(diào)節(jié)不同生理生化過(guò)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。四四 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)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)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)。胞內(nèi)，最終導(dǎo)致生理效應(yīng)的表現(xiàn)。1 1、基本過(guò)程：、基本過(guò)程：胞間信號(hào)（第一信使）胞間信號(hào)（第一信使）與受體結(jié)合與受體結(jié)合胞內(nèi)信號(hào)（第二信使）胞內(nèi)信號(hào)（第二信使）攜帶信息攜帶信息細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞內(nèi)生理

10、效應(yīng)的表現(xiàn)生理效應(yīng)的表現(xiàn)2 2、研究的中心問(wèn)題、研究的中心問(wèn)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)的分子途徑四四 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)3 3、實(shí)例、實(shí)例應(yīng)激反應(yīng)應(yīng)激反應(yīng)內(nèi)分泌腺內(nèi)分泌腺外界刺激外界刺激腎上腺素腎上腺素血液運(yùn)輸血液運(yùn)輸肝細(xì)胞或肌細(xì)胞肝細(xì)胞或肌細(xì)胞(細(xì)胞膜上的腎上腺素受體細(xì)胞膜上的腎上腺素受體)胞內(nèi)信號(hào)胞內(nèi)信號(hào)環(huán)腺苷酸（環(huán)腺苷酸（cAMP）增加增加血液或肌細(xì)胞中的葡萄糖濃度血液或肌細(xì)胞中的葡萄糖濃度產(chǎn)生產(chǎn)生更多的能量更多的能量采取行動(dòng)采取行動(dòng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)突發(fā)事件細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖 細(xì)胞識(shí)別周圍環(huán)境中存在的各

11、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)胞的某些代謝變化，從而改變細(xì)胞的某些代謝過(guò)程，甚至影響細(xì)胞的基因表達(dá)，過(guò)程，甚至影響細(xì)胞的基因表達(dá)，最終影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育或適最終影響細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育或適應(yīng)性。應(yīng)性。四四 細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)神經(jīng)信息的傳遞神經(jīng)信息的傳遞人體或動(dòng)物通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)感受并傳送環(huán)境人體或動(dòng)物通過(guò)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。保證機(jī)體各部分的協(xié)調(diào)及與環(huán)境的統(tǒng)一。

12、神經(jīng)系統(tǒng)是如何感受和傳送環(huán)境刺激信息神經(jīng)系統(tǒng)是如何感受和傳送環(huán)境刺激信息的呢？的呢？問(wèn)題探討問(wèn)題探討神經(jīng)系統(tǒng)是由神經(jīng)系統(tǒng)是由神神經(jīng)細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞構(gòu)成的。構(gòu)成的。神經(jīng)細(xì)胞又叫神神經(jīng)細(xì)胞又叫神經(jīng)元經(jīng)元，是神經(jīng)信，是神經(jīng)信息傳送的息傳送的結(jié)構(gòu)基結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)礎(chǔ)。神經(jīng)信息的傳送路線神經(jīng)信息的傳送路線二二 神經(jīng)信息在神經(jīng)細(xì)胞間的傳遞神經(jīng)信息在神經(jīng)細(xì)胞間的傳遞興奮傳遞過(guò)程：興奮傳遞過(guò)程：神經(jīng)沖動(dòng)神經(jīng)沖動(dòng)軸突軸突軸突末梢軸突末梢經(jīng)神經(jīng)遞質(zhì)刺激后經(jīng)神經(jīng)遞質(zhì)刺激后神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)細(xì)胞后一神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生沖動(dòng)后一神經(jīng)細(xì)胞產(chǎn)生沖動(dòng)繼續(xù)向下傳遞繼續(xù)向下傳遞二二細(xì)胞物質(zhì)代謝、能量代細(xì)胞物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞的統(tǒng)一謝和信息傳遞的統(tǒng)一

13、細(xì)胞不停地進(jìn)行著細(xì)胞不停地進(jìn)行著物質(zhì)代謝物質(zhì)代謝、能量代謝能量代謝和和信息傳遞信息傳遞。那么細(xì)胞中各種不同的、獨(dú)立。那么細(xì)胞中各種不同的、獨(dú)立的組成結(jié)構(gòu)是如何完成復(fù)雜的代謝過(guò)程的？的組成結(jié)構(gòu)是如何完成復(fù)雜的代謝過(guò)程的？物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞之間又存物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞之間又存在怎樣的關(guān)系呢？在怎樣的關(guān)系呢？問(wèn)題探討問(wèn)題探討一一 細(xì)胞的整體性細(xì)胞的整體性1、組成生物體的化合物不是雜亂無(wú)章地堆聚在一起，而是有機(jī)地結(jié)合；2、各種細(xì)胞器之間并不是孤立的，它們雖有分工，卻又相互配合、密切聯(lián)系。例如：分泌蛋白的合成及分泌的過(guò)程可以說(shuō)明結(jié)構(gòu)、例如：分泌蛋白的合成及分泌的過(guò)程可以說(shuō)明結(jié)構(gòu)、功能之

14、間的關(guān)系。功能之間的關(guān)系。蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)核糖體核糖體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔高爾基體高爾基體細(xì)胞膜細(xì)胞膜較成熟蛋白質(zhì)較成熟蛋白質(zhì)成熟蛋白質(zhì)成熟蛋白質(zhì)細(xì)胞外細(xì)胞外翻譯翻譯分泌分泌二二 物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯(lián)系物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯(lián)系1 1、新陳代謝的基礎(chǔ)：、新陳代謝的基礎(chǔ)：物質(zhì)代謝、能量物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞。代謝和信息傳遞。2 2、相互聯(lián)系：、相互聯(lián)系：(1)(1)外界環(huán)境刺激和胞間信號(hào)分子作用于細(xì)胞后，外界環(huán)境刺激和胞間信號(hào)分子作用于細(xì)胞后，通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程誘導(dǎo)基因表達(dá)并引起物質(zhì)代謝通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過(guò)程誘導(dǎo)基因表達(dá)并引起物質(zhì)代謝和能量代謝的變化。和能量代謝的變化。(2)(2)物質(zhì)代謝包括合成反應(yīng)和分解反應(yīng)兩方面。合物質(zhì)代謝包括合成反應(yīng)和分解反應(yīng)兩方面。合成反應(yīng)貯存能量，分解反應(yīng)通常釋放能量。成反應(yīng)貯存能量，分解反應(yīng)通常釋放能量。二二 物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯(lián)系物質(zhì)代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯(lián)系2 2、相互聯(lián)系：、相互聯(lián)系：(3)(3)在細(xì)胞中，能量被用于移動(dòng)物質(zhì)、建造復(fù)雜的在細(xì)胞中，能量被用于移動(dòng)