讲生命信息传递及处理方式

1、讲生命信息传递及处理方式2美洲猎美洲猎豹豹用撒尿用撒尿标记标记自己的自己的领地领地3雄松鸡向雌松鸡做求偶表演雄松鸡向雌松鸡做求偶表演4蚜虫接受警戒信号后逃避危险蚜虫接受警戒信号后逃避危险5猎猎 豹豹 追追 赶赶 狒狒 狒狒62 2、生物体内部的信息协调、生物体内部的信息协调 每个生物体都是信息每个生物体都是信息发送源，又是信息接发送源，又是信息接受体。受体。 信息的发送包括：信息的发送包括： 物理信号物理信号光、形光、形体动作、声体动作、声 化学信号化学信号气味气味信息发送信息发送信息接受信息接受7长鼻蝙蝠靠发送超声波长鼻蝙蝠靠发送超声波, 折回后折回后, 再接受再接受, 来探路来探路8章鱼显

2、然看到了装在玻瓶中的虾章鱼显然看到了装在玻瓶中的虾9雄蛾的雄蛾的触角可触角可以以“嗅嗅”到十一到十一公里外公里外雌蛾发雌蛾发出的气出的气味味103 3、人体协调内部的生物信息过程、人体协调内部的生物信息过程主要涉及神经和激素系统主要涉及神经和激素系统 神经系统神经系统协调内、外协调内、外 激素系统激素系统主要协调内部主要协调内部 哺乳动物和其他较为低等的动物亦哺乳动物和其他较为低等的动物亦有这两个系统有这两个系统11二、神经系统在信息二、神经系统在信息传递中的作用传递中的作用 人的神经系统是不可人的神经系统是不可分割的整体。分割的整体。 中枢神经系统主要包中枢神经系统主要包括脑和脊髓，脑包括括

3、脑和脊髓，脑包括大脑、小脑、间脑、大脑、小脑、间脑、中脑、脑桥和延髓；中脑、脑桥和延髓； 周围神经系统主要由周围神经系统主要由12对脑神经和对脑神经和31对脊对脊神经组成。神经组成。121、神经系统协调生物体对外界的反应、神经系统协调生物体对外界的反应膝跳反射膝跳反射13人的神经活动都会不同程度的受人的神经活动都会不同程度的受到脑的影响到脑的影响 因为脑的参与，多因为脑的参与，多数情况下神经元细数情况下神经元细胞之间联系要比上胞之间联系要比上述协调膝跳反射更述协调膝跳反射更复杂一些。复杂一些。142、神经系统的细胞组成、神经系统的细胞组成 神经系统由神经元（神经细胞）和神经神经系统由神经元（神

4、经细胞）和神经胶质细胞构成。胶质细胞构成。 神经系统中担负神经传导的基本结构和神经系统中担负神经传导的基本结构和功能单位是神经元功能单位是神经元 神经胶质细胞，不担负神经传导任务，神经胶质细胞，不担负神经传导任务，主要是起着帮助和支持神经元的作用。主要是起着帮助和支持神经元的作用。153、神经元的结构、神经元的结构 神经元的结构异于神经元的结构异于普通的细胞，主要普通的细胞，主要由四部分构成：由四部分构成： 细胞体细胞体 树突树突 轴突轴突 突触突触16神经元各部分的功能神经元各部分的功能 细胞体：含有细胞核的膨大部分，还含有细胞体：含有细胞核的膨大部分，还含有高尔基体、线粒体、尼氏体等，表面

5、膜有高尔基体、线粒体、尼氏体等，表面膜有接受刺激功能。接受刺激功能。 树突：接受刺激，传入刺激。树突：接受刺激，传入刺激。 轴突：轴突外面常包着充满磷脂的髓鞘，轴突：轴突外面常包着充满磷脂的髓鞘，主要功能是传出神经冲动。主要功能是传出神经冲动。 突触：是神经细胞和接受神经信号的细胞突触：是神经细胞和接受神经信号的细胞之间的连接处之间的连接处17轴突和树突有着明显的差别轴突和树突有着明显的差别树突树突轴突轴突短而分支短而分支长长/ /末端有分支末端有分支无髓鞘无髓鞘有髓鞘有髓鞘接受和传入刺激接受和传入刺激传出神经冲动传出神经冲动18突触在神经信号传导中起着重要的作用突触在神经信号传导中起着重要的

6、作用 突触是神经元传出突触是神经元传出神经冲动的终端。神经冲动的终端。通常，在突触小球通常，在突触小球后面紧靠着另一个后面紧靠着另一个神经元的树突或细神经元的树突或细胞体，或紧靠着一胞体，或紧靠着一个效应细胞（例如个效应细胞（例如肌肉细胞或腺细胞）肌肉细胞或腺细胞）的细胞膜。的细胞膜。194 4、神经冲动的产生和传导、神经冲动的产生和传导 静息电位：神经元在静息电位：神经元在静息状态时，即未接静息状态时，即未接受刺激，未发生神经受刺激，未发生神经冲动时，细胞膜内积冲动时，细胞膜内积聚负电荷，细胞膜外聚负电荷，细胞膜外积聚着正电荷，膜内积聚着正电荷，膜内外存在着外存在着70 mV 70 mV 电

7、位差。电位差。20NaNa+ +,K,K+ +ATPATP泵是造成静息电位的泵是造成静息电位的主要原因主要原因 NaNa+ +,K,K+ +ATPATP泵，泵，是一个具有是一个具有ATPATP水水解酶活性的蛋白解酶活性的蛋白质，每水解一个质，每水解一个 ATP ATP 分子，可将分子，可将3 3 个个NaNa+ +泵向膜外，泵向膜外，同时将同时将2 2个个K K+ + 泵向泵向膜内。膜内。21动作电位动作电位 当神经细胞受到刺激当神经细胞受到刺激时，细胞膜的透性急时，细胞膜的透性急剧变化，大量正离子剧变化，大量正离子（主要是（主要是NaNa+ +）由膜外）由膜外流向膜内，使膜两侧流向膜内，使膜

8、两侧电位从电位从70 mV, 70 mV, 一下一下子跳到子跳到+35mV+35mV，这就是，这就是动作电位。动作电位动作电位。动作电位的产生，意味神经冲的产生，意味神经冲动的产生。动的产生。22动作电位的产生与传播的特点动作电位的产生与传播的特点 “全或无全或无”：刺激强度：刺激强度不够，不产生动作电不够，不产生动作电位，刺激达到或超过位，刺激达到或超过阈值，动作电位恒定阈值，动作电位恒定为为+35 mV+35 mV。 快速产生与传播：动快速产生与传播：动作电位的产生很快，作电位的产生很快，大约仅需大约仅需1ms1ms。一经产。一经产生会很快从刺激点向生会很快从刺激点向两侧传播，传播速度两侧

9、传播，传播速度可达可达 100 m/S100 m/S。23不应期不应期 产生动作电位需产生动作电位需 1 ms1 ms 再加上恢复到原来静息电位状态再加上恢复到原来静息电位状态3 35ms5ms 所以在一个刺激作用后，直至恢复到静所以在一个刺激作用后，直至恢复到静息电位状态，总共息电位状态，总共 4 46 ms6 ms 这段时间内，神经细胞对新的刺激无反这段时间内，神经细胞对新的刺激无反应，称为不应期。应，称为不应期。24神经冲动如何跨越两层细胞膜之神经冲动如何跨越两层细胞膜之间的空隙？间的空隙？ 神经冲动沿着轴突神经冲动沿着轴突, , 基本上都是按照引起邻段发生基本上都是按照引起邻段发生动作

10、电位方式向远端传播，到了突触的地方，如何动作电位方式向远端传播，到了突触的地方，如何跨越两层细胞膜之间的空隙，传向后一个细胞跨越两层细胞膜之间的空隙，传向后一个细胞? ? 跨越细胞间隙传导神经冲动的两种方式：跨越细胞间隙传导神经冲动的两种方式： 电突触电突触 化学突触化学突触 间隙间隙 2 nm 20 nm2 nm 20 nm 传导传导 电位电位 神经递质神经递质 逆向逆向 可以可以 不可以不可以 生物种类生物种类 蚯蚓、虾等蚯蚓、虾等 人人25化学突触化学突触突突触触小小泡泡突触末梢突触末梢神经递质神经递质受体与神经递受体与神经递质结合后开放质结合后开放离子通道离子通道离子通道离子通道 突触

11、后膜突触后膜 神经元在突触处释放神经元在突触处释放化学物质，称为神经化学物质，称为神经递质。递质。 突触后细胞的细胞膜突触后细胞的细胞膜上有特殊受体，与神上有特殊受体，与神经递质特异结合而使经递质特异结合而使神经冲动的信号传播神经冲动的信号传播下去。这种情况下的下去。这种情况下的突触称为化学突触。突触称为化学突触。26神经递质及其效应神经递质及其效应 19211921年德国科学家通年德国科学家通过这个巧妙的实验第过这个巧妙的实验第一次证实神经递质的一次证实神经递质的存在。存在。 19331933年英国科学家年英国科学家H. H. H H Dale Dale证实，这个化证实，这个化学物质是乙酸胆

12、碱。学物质是乙酸胆碱。 两人因此项工作获两人因此项工作获19361936年诺贝尔医学与年诺贝尔医学与理学奖。理学奖。第一个蛙心脏的迷走神经产物第一个蛙心脏的迷走神经产物使第二个蛙心脏搏动减弱使第二个蛙心脏搏动减弱27神经递质和神经调节物神经递质和神经调节物 迄今已发现的神经递质已有十几种，大多迄今已发现的神经递质已有十几种，大多数是一些有机小分子数是一些有机小分子乙酰胆碱、正肾乙酰胆碱、正肾上腺素、上腺素、 氨基丁酸、氨基丁酸、5 5羟色胺羟色胺 此外，还发现一些小肽类物质，如：内啡此外，还发现一些小肽类物质，如：内啡肽，作用于神经细胞，调节神经细胞对神肽，作用于神经细胞，调节神经细胞对神经递

13、质的感受性，称为神经调节物。经递质的感受性，称为神经调节物。28突触后细胞的反应突触后细胞的反应 若突触后细胞若突触后细胞是神经细胞，是神经细胞，神经递质与受神经递质与受体结合后，会体结合后，会直接直接/间接打开间接打开离子通道，可离子通道，可改变膜电位。改变膜电位。29突触后细胞的反应突触后细胞的反应 如果突触后细胞是如果突触后细胞是肌细胞或腺细胞，肌细胞或腺细胞，神经递质与受体结神经递质与受体结合会产生第二信使，合会产生第二信使，从而改变胞内代谢，从而改变胞内代谢，引起收缩、排放等引起收缩、排放等30一个神经元就是一个整合器一个神经元就是一个整合器 神经元会随时接受成百上千个信息，进神经元

14、会随时接受成百上千个信息，进行加工，作出决定：行加工，作出决定：兴奋兴奋/抑制抑制 接着随时输出大量信息至不同细胞。接着随时输出大量信息至不同细胞。 此外，中枢神经系统此外，中枢神经系统(脑脑 脊髓脊髓)在信息加在信息加工中起关键作用。工中起关键作用。 人体神经细胞体人体神经细胞体 90 在脑在脑/脊髓中脊髓中 10 在外周神经节在外周神经节31三、三、内分内分泌系泌系统和统和细胞细胞信息信息传递传递下丘脑下丘脑脑下垂体脑下垂体甲状旁腺甲状旁腺甲状腺甲状腺肾上腺（髓质、肾上腺（髓质、皮质）皮质）胰腺胰腺（卵巢）（卵巢）睾丸睾丸胸腺胸腺松果腺松果腺321、激素系统、激素系统 激素系统原来一直称为

15、内分泌系统。人体激素系统原来一直称为内分泌系统。人体有各种内分泌系腺，有各种内分泌系腺，“激素是由内分泌腺激素是由内分泌腺分泌的有机分子，由血循环带至身体各部分泌的有机分子，由血循环带至身体各部分，作用于特定的靶细胞，只需很低浓度分，作用于特定的靶细胞，只需很低浓度即可引起靶细胞给出独特的反应即可引起靶细胞给出独特的反应”。 激素特征：激素特征：来源来源由内分泌腺分泌由内分泌腺分泌传播传播无特定管道，随血流传布无特定管道，随血流传布作用作用特定靶细胞特定靶细胞效应效应低浓度、强效应低浓度、强效应33激素分泌异常会导致疾病激素分泌异常会导致疾病肢端肥大症肢端肥大症巨人和侏儒巨人和侏儒34古代的肢

16、端肥大症？古代的肢端肥大症？ 埃及金字塔上的浮雕埃及金字塔上的浮雕显示，公元前显示，公元前1379 1362 年统治埃及的年统治埃及的法老可能患有肢端肥法老可能患有肢端肥大症。大症。35家蚕发育中的激素家蚕发育中的激素 英国剑桥英国剑桥 Wigglesworth的实验的实验 昆虫体内脑神经细胞分昆虫体内脑神经细胞分泌的脑激素、前胸腺分泌的脑激素、前胸腺分泌的蜕皮激素和咽侧体泌的蜕皮激素和咽侧体分泌的保幼激素共同调分泌的保幼激素共同调节控制着家蚕由幼虫成节控制着家蚕由幼虫成蛹再发育为成虫的主要蛹再发育为成虫的主要过程。过程。36普通细胞也有分泌激素的能力普通细胞也有分泌激素的能力 例如：哺乳类的

17、几例如：哺乳类的几乎所有细胞都能分乎所有细胞都能分泌前列腺素，前列泌前列腺素，前列腺素能引起平滑肌腺素能引起平滑肌收缩，血小板聚集，收缩，血小板聚集，炎症反应等多种生炎症反应等多种生理效应。理效应。前体前体阿司匹林阿司匹林前列腺素前列腺素炎症、发炎症、发热和疼痛热和疼痛37内分泌、旁分泌和自分泌内分泌、旁分泌和自分泌 从分泌细胞从分泌细胞调节目标的调节目标的角度来看，角度来看，不仅有内分不仅有内分泌，还有旁泌，还有旁分泌和自分分泌和自分泌。泌。38激素和神经递质激素和神经递质 激素在体内的生理作用，主要是调节细胞的代激素在体内的生理作用，主要是调节细胞的代谢和行为。激素在浓度很低的情况下，就能

18、起谢和行为。激素在浓度很低的情况下，就能起很强的调节作用，使靶细胞发生明显的变化。很强的调节作用，使靶细胞发生明显的变化。所以，通常把激素称为信号分子。有时候，神所以，通常把激素称为信号分子。有时候，神经递质也被称为信号分子。经递质也被称为信号分子。 激素的浓度比神经递质的要低很多：激素的浓度比神经递质的要低很多：血流中一般激素的浓度为血流中一般激素的浓度为 10-8 M M突触间隙中乙酰胆碱浓度为突触间隙中乙酰胆碱浓度为 5 5 1010-4 -4 M M392、两类激素分子、两类激素分子 按分子性质可以把激素分按分子性质可以把激素分为两大类为两大类脂溶性激素：脂溶性激素：性激素性激素、肾上

19、腺皮质激素、肾上腺皮质激素和甲状腺素；水溶性激素：和甲状腺素；水溶性激素：胰岛素胰岛素、肾上腺素、肾上腺素40受体受体专一结合信号分子的蛋白质专一结合信号分子的蛋白质 激素能够特异地作用激素能够特异地作用于靶细胞，因为靶细于靶细胞，因为靶细胞有专一结合某种激胞有专一结合某种激素的受体。素的受体。 这种激素这种激素受体复合受体复合物的形成是靶细胞接物的形成是靶细胞接受激素信号，作出一受激素信号，作出一系列反应的开端。系列反应的开端。生长激素结合生长激素结合两个受体分子两个受体分子413 3、脂溶性激素的信号传递途径、脂溶性激素的信号传递途径 固醇类激素的受体在固醇类激素的受体在细胞质中细胞质中/

20、细胞核内。细胞核内。固醇类激素直接进入固醇类激素直接进入细胞，和受体结合，细胞，和受体结合，受体活化后，能结合受体活化后，能结合到到DNA 的特定位置，的特定位置，调节基因表达。调节基因表达。 固醇类激素的受体又固醇类激素的受体又被称为转录调节因子。被称为转录调节因子。42水溶性激素的信号传递途径水溶性激素的信号传递途径 肾上腺素与位于细胞肾上腺素与位于细胞膜上的受体相结合。膜上的受体相结合。活化后的受体推动腺活化后的受体推动腺苷酸环化酶的活化，苷酸环化酶的活化，在该酶的催化下，产在该酶的催化下，产生出环状腺苷酸生出环状腺苷酸cAMPcAMP cAMPcAMP再继续推动后面再继续推动后面许多反

21、应，使细胞出许多反应，使细胞出现总效应，最后使血现总效应，最后使血糖上升糖上升43第二信使第二信使 cAMP、cGMP和和Ca2+等在细胞信号传递等在细胞信号传递中，起第二信使作用。通过第二信使，中，起第二信使作用。通过第二信使，推动后续多步反应。推动后续多步反应。 第二信使的基本特征：第二信使的基本特征：（1 1）在激素作用下，胞内最早反映出浓）在激素作用下，胞内最早反映出浓度变化。度变化。（2 2）能够推动后续反应。）能够推动后续反应。（3 3）浓度升高后，能很快恢复，准备应）浓度升高后，能很快恢复，准备应付后一个刺激。付后一个刺激。44钙调蛋白结合钙调蛋白结合CaCa2+2+后活化，进而

22、调后活化，进而调节另一个酶。节另一个酶。45第二信使第二信使推动后续推动后续多步反应多步反应还有使激还有使激素效应放素效应放大的作用大的作用46受体蛋白质磷酸化也可以是信号受体蛋白质磷酸化也可以是信号传递的开端传递的开端 胰岛素和一些胰岛素和一些生长生长因子因子与它们相应的与它们相应的受体结合，引起的受体结合，引起的第一步反应是使受第一步反应是使受体蛋白质本身磷酸体蛋白质本身磷酸化化磷酸结合在磷酸结合在受体蛋白质分子中受体蛋白质分子中氨基酸残基上氨基酸残基上47Ras 信号途径信号途径 由磷酸化的受体，由磷酸化的受体，推动后面一步步推动后面一步步反应，使信号通反应，使信号通过一个个蛋白质过一个个蛋白质传下去，直至活传下去，直至活化能调节基因的化能调节基因的蛋白质蛋白质转录转录因子。因子。48四、神经激素配合作用控制个四、神经激素配合作用控制个体体内稳态体体内稳态 下丘脑脑下下丘脑脑下垂体内分泌垂体内