細胞的信息傳遞第一頁，共五十九頁，2022年，8月28日生命與非生物物質最顯著的區別在于生命是一個完整的自然的信息系統。生命現象是信息在同一或不同時空傳遞的現象，生物的進化實質上就是信息系統的進化。第二頁，共五十九頁，2022年，8月28日要保證生物體各組分之間或環境之間相互影響和相互協調一致，必須有信息的傳遞和交流，即細胞通訊。細胞通訊的信息類型可分為3類：環境信息、遺傳信息和神經信息。第三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第1節環境信息的傳遞第四頁，共五十九頁，2022年，8月28日問題探究當我們用手觸摸含羞草的葉子時，那么它的所有小葉都會收縮合攏。給跳舞草唱歌，跳舞草就會翩翩起舞。用手觸摸紫薇花的樹干，樹的全身會要動起來。環境刺激的信息如何被細胞感受并進一步引發生物反應的呢？第五頁，共五十九頁，2022年，8月28日一胞間信號人與人之間的信息交流可以通過多種方式進行，如面對面交談、打電話、寫信、發電子郵件、上網聊天等。這些方式的實現要依靠一些具體的信號，如聲波、文字、電磁波等。外界環境與生物體之間及細胞之間的信息交流也要通過一些具體的信號才能實現。在細胞間通訊（生物信息傳遞）中起信號作用的是什么呢？第六頁，共五十九頁，2022年，8月28日一胞間信號閱讀與分析：乙烯，植物激素仔細閱讀書上的兩組資料，你認為起信號傳遞作用的物質分別是什么？資料1：一箱未成熟的蘋果放上兩個星期變化也不大。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，2022年，8月28日一胞間信號資料2：當人或動物攝取糖的量有很大波動時，血液中的葡萄糖濃度仍能保持相對穩定。我們都知道只是胰島素作用的結果。胰島素是由胰腺細胞分泌出來的，其釋放速率隨血液中葡萄糖濃度的升高而加快。當胰島素分子隨血流到達肝臟或肌肉細胞時，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正常，胰腺細胞釋放胰島素的速率也隨之減慢或暫停，以減慢葡萄糖的轉移和利用，從而保持血糖濃度的穩定。胰島素，動物激素第八頁，共五十九頁，2022年，8月28日一胞間信號胞間信號：通過化學物質，把代謝信息傳遞給了目的細胞，完成了細胞與細胞間的通訊聯絡任務，從而影響代謝過程，這種化學物質叫胞間信號。胞間信號（第一信使）的種類：激素、神經遞質、生長因子及NO。另外，一些物理信號（如冷、熱刺激）和生物信號（如病原菌侵染）也可以作為胞間信號向細胞傳遞信息，引起細胞發生保護性應答反應，避免自身受到傷害。第九頁，共五十九頁，2022年，8月28日二胞間信號的受體受體：細胞表面或內部存在類似天線的物質（如糖蛋白、脂蛋白等），用來接收胞間信號分子，這種物質被稱為受體。受體的特點：①受體是細胞表面或內部的一種生物大分子物質；②特異性：受體可以識別并特異地與化學信號分子（配體）結合成復合物，從而啟動一系列生物化學反應，最后導致該信號物質產生特定的生物效應。第十頁，共五十九頁，2022年，8月28日二胞間信號的受體細胞表面受體模式圖第十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日三胞內信號1.產生：第一信使與膜上的受體結合，激活膜上的信號轉換機制，從而產生了細胞內識別的“語言”——環腺苷酸（cAMP），因此把胞外信息傳到了胞內。環腺苷酸即為胞內信號物質（第二信使）。2.主要類型：除環腺苷酸（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，2022年，8月28日三胞內信號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，由此控制細胞的生命活動；(2)傳遞細胞外信息，調節不同生理生化過程。包括：葡萄糖的攝取和利用、脂肪的貯存和移動、細胞產物的分泌、細胞的增殖、分化和生存等。第十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日四細胞的信號轉導細胞的信號轉導：胞間信號發揮生理功能的第一步是與相應的受體結合，然后產生胞內信號，將其攜帶的信息由膜傳遞到細胞內，最終導致生理效應的表現。1、基本過程：胞間信號（第一信使）與受體結合胞內信號（第二信使）攜帶信息細胞內生理效應的表現2、研究的中心問題細胞感受、轉導環境刺激、調節代謝反應的分子途徑第十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日四細胞的信號轉導思考與討論：當人們受到驚嚇或突然遇到緊急情況時，會產生應激反應，其中包括立即分泌腎上腺素進入血液、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物運動所必需的，因為單糖分解可產生肌肉收縮所需的能源物質——ATP。那么，這種應激反應是如何發生的？此應激反應的信號轉導過程又是怎樣的呢？第十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日四細胞的信號轉導3、實例——應激反應內分泌腺外界刺激腎上腺素血液運輸肝細胞或肌細胞(細胞膜上的腎上腺素受體)胞內信號環腺苷酸（cAMP）增加血液或肌細胞中的葡萄糖濃度產生更多的能量采取行動應對突發事件第十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日細胞信號轉導模式圖第十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日

細胞識別周圍環境中存在的各種化學、物理及生物信號，并將其轉換為細胞內各種分子活性的變化，從而改變細胞的某些代謝過程，甚至影響細胞的基因表達，最終影響細胞的生長、發育或適應性。四細胞的信號轉導第十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日第2節遺傳信息的傳遞第十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日問題探討

俗話說：“龍生龍，鳳生鳳，老鼠的兒子會打洞。”

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，那么遺傳信息如何傳遞，又是怎樣控制生物體性狀的表達呢？第二十頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用1831年，布朗首次發現了細胞核除了人與哺乳動物的成熟紅細胞和植物的篩管細胞等極少數細胞外，多數真核細胞都有細胞核。植物的篩管細胞人與哺乳動物成熟的紅細胞第二十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用任何有核細胞，去核以后就會失去固有的生活能力，很快趨于死亡。人及哺乳動物的紅細胞成熟以后失去核，就不能再繁殖。這些現象表明細胞核在生命活動中具有重要作用。那么，細胞核的主要功能是什么呢？第二十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用仔細閱讀并分析以下實驗，你認為形成傘藻再生“帽”的遺傳信息貯存于細胞的什么結構中？閱讀與分析：傘藻的每一個藻體就是一個細胞，由假根、柄和帽組成，細胞核位于假根中。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新的傘藻帽。乙傘藻的柄嫁接在甲傘藻的假根上，結果長出了甲傘藻的“帽”。資料１第二十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日資料2美西螈核移植實驗白美西螈卵細胞黑美西螈胚胎細胞去細胞核取核黑色個體一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用第二十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日資料３變形蟲切割、核移植實驗死亡一段時間后植入細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胞核在遺傳信息傳遞中的作用第二十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用以上實驗表明，細胞核是細胞內一個非常重要的結構，在細胞的生命活動中起主導作用。細胞核的功能：貯存和復制遺傳信息的主要場所，是細胞遺傳特性和細胞代謝活動的控制中心，因此，它是細胞結構中最重要的部分。細胞核在很大程度上控制著細胞的分裂、生長、分化、發育和繁殖等活動，保證遺傳信息能穩定地代代傳遞下去。第二十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用凡是無核的細胞，既不能生長也不能分裂，如人成熟的紅細胞。人工去核的細胞，一般不能存活太久。細胞核的結構與功能是相適應的。細胞核的形態結構在細胞生活周期的不同階段變化很大。典型的細胞核的結構包括核被膜、核仁、染色質（染色體）和核基質4部分。第二十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日第二十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日第三十頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細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（如mRNA）自由通過的生物膜，因為上面和核孔。兩層膜之間的空隙稱為核周腔。外膜與內質網相連，上有核糖體。第三十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用核仁：與核糖體的形成有關。蛋白質合成旺盛，生長活躍的細胞核仁大。核被膜和核仁在細胞分裂過程中都表現出周期性地消失與重建。第三十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用核基質核孔第三十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用染色質和染色體是同一物質在細胞不同時期（即分裂間期和分裂期）的兩種形態。染色質和染色體第三十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日染色質(細胞分裂結束時)染色體(細胞分裂期)高度螺旋、變短變粗解開螺旋、恢復細長絲狀

染色質和染色體是同一種物質在細胞不同時期的兩種存在狀態。染色質染色體一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用第三十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日

染色體DNA蛋白質染色質第三十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日染色質與染色體的異同點染色質染色體相同點不同點成分主要是ＤＮＡ和蛋白質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時期形態分裂間期分裂期細長絲狀圓柱狀或桿狀一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用第三十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日二遺傳信息的傳遞過程細胞核是貯存遺傳信息的場所。細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。那么DNA中的遺傳信息又是怎樣傳遞到蛋白質，從而控制表現出來的外部性狀的呢？第三十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日二遺傳信息的傳遞過程科學家發現，如果將巨型傘藻切成兩半，沒有細胞核的那半能夠保持正常的蛋白質合成達一個多月之久。這表明蛋白質的合成是在細胞質中進行的。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入細胞質中的，因此，科學家推測，必然有一種物質，充當DNA和蛋白質間的信使，將DNA中的遺傳信息帶到合成蛋白質的場所。最后研究發現具備這種功能的是信使RNA（mRNA）。第三十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日二遺傳信息的傳遞過程1、轉錄（1）場所：細胞核中進行；（2）過程：DNA上的遺傳信息傳遞到mRNA上的過程。2、翻譯（1）場所：細胞質的核糖體上進行；（2）過程：mRNA指導合成蛋白質的過程稱為翻譯。翻譯需要轉運RNA(tRNA)。第四十頁，共五十九頁，2022年，8月28日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，蛋白質使生物體的形態及功能得以實現。同時，DNA還可以進行自我復制，從而將遺傳信息傳遞給新生成的細胞。DNAmRNA蛋白質轉錄翻譯復制第四十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日遺傳信息的傳遞第四十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日第四十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第3節神經信息的傳遞選學第四十四頁，共五十九頁，2022年，8月28日人體或動物通過神經系統感受并傳送環境刺激的信息，從而做出各種應答反應，以保證機體各部分的協調及與環境的統一。神經系統是如何感受和傳送環境刺激信息的呢？問題探討第四十五頁，共五十九頁，2022年，8月28日神經系統是由神經細胞構成的。神經細胞又叫神經元，是神經信息傳送的結構基礎。第四十六頁，共五十九頁，2022年，8月28日思考與討論聽到電話鈴響，你就會去接電話。下圖顯示了這個反應的神經信息的傳送路線。由圖可以看到，神經信息的傳送分兩種情況：一是神經信息在一個神經元內部的傳送；二是神經信息需要跨細胞傳送。二者傳送的機制是否相同呢？第四十七頁，共五十九頁，2022年，8月28日神經信息的傳送路線第四十八頁，共五十九頁，2022年，8月28日一神經信息在神經纖維上的傳導閱讀與分析：仔細閱讀下列材料，并回答問題：1、什么是膜電位和動作電位？神經細胞在受到刺激時會發生怎樣的變化？2、神經細胞以什么形式傳送環境中的信息的？第四十九頁，共五十九頁，2022年，8月28日許多無脊椎動物，如烏賊、蝦、蟹等，都有極粗的神經纖維，直徑可達1mm，稱為巨軸突。霍奇金等選擇槍烏賊的巨軸突為研究對象，利用一個灌注海水的玻璃毛細管作為電極直接插入巨軸突膜內，另一電極置于膜外，兩電極之間只隔一層細胞膜，以此來測定膜電位。將兩電極接到放大器和示波器上，直接記錄膜電位（膜內為負，膜外為正）。霍奇金在神經纖維的一端記錄膜電位的同時，在另一端給予刺激，經過極短時間的潛伏期后，記錄電極部位就會在膜電位的基礎上出現一個快速的生物電變化，即產生了一個瞬間的動作電位。一神經信息在神經纖維上的傳導第五十頁，共五十九頁，2022年，8月28日一神經信息在神經纖維上的傳導靜息電位：細胞未受刺激時，即處于“靜息”狀態下細胞膜兩側所存在的電位差叫膜電位，又稱為靜息電位。靜息電位：外正內負（膜外帶正電，膜內帶負電）。動作電位：當神經細胞受到適當刺激時，由于受到刺激部位的細胞膜對離子的透性的改變而產生瞬間可傳導的電位變化，叫動作電位（神經沖動）。在神經細胞，動作電位一經產生便會以波的形式沿細胞膜快速傳導，即動作電位的傳導。神經細胞是以生物電的形式傳導信息的。第五十一頁，共五十九頁，2022年，8月28日二神經信息在神經細胞間的傳遞當動作電位經傳導到達軸突末端時，末端部位釋放一種特殊的化學物質即神經遞質。乙酰膽堿是一種最普遍的神經遞質。神經遞質又可刺激后面的神經細胞產生沖動，使神經信息繼續向下傳遞。依次類推，神經信息沿反射弧定向傳送，最終到達效應器，產生生理反應。神經遞質的釋放電信號化學信號電信號第五十二頁，共五十九頁，2022年，8月28日二神經信息在神經細胞間的傳遞興奮傳遞過程：神經沖動軸突軸突末梢經神經遞質刺激后神經細胞后一神經細胞產生沖動繼續向下傳遞第五十三頁，共五十九頁，2022年，8月28日第4節細胞物質代謝、