關于細胞的信息傳遞

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2頁,共28頁，2024年2月25日，星期天

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3頁,共28頁，2024年2月25日，星期天遺傳信息的傳遞第4頁,共28頁，2024年2月25日，星期天一細胞核在遺傳信息傳遞中的作用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5頁,共28頁，2024年2月25日，星期天一、細胞主要利用化學物質相互傳遞信號環境信息的傳遞第6頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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7頁,共28頁，2024年2月25日，星期天一胞間信號資料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8頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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9頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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10頁,共28頁，2024年2月25日，星期天二胞間信號的受體細胞表面受體模式圖第11頁,共28頁，2024年2月25日，星期天三胞內信號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12頁,共28頁，2024年2月25日，星期天三胞內信號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13頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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14頁,共28頁，2024年2月25日，星期天四細胞的信號轉導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15頁,共28頁，2024年2月25日，星期天細胞信號轉導模式圖第16頁,共28頁，2024年2月25日，星期天

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17頁,共28頁，2024年2月25日，星期天神經信息的傳遞第18頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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19頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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20頁,共28頁，2024年2月25日，星期天神經信息的傳送路線第21頁,共28頁，2024年2月25日，星期天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22頁,共28頁，2024年2月25日，星期天二細胞物質代謝、能量代謝和信息傳遞的統一第23頁,共28頁，2024年2月25日，星期天細胞不停地進行著物質代謝、能量代謝和信息傳遞。那么細胞中各種不同的、獨立的組成結構是如何完成復雜的代謝過程的？物質代謝、能量代謝和信息傳遞之間又存在怎樣的關系呢？問題探討第24頁,共28頁，2024年2月25日，星期天一細胞的整體性1、組成生物體的化合物不是雜亂無章地堆聚在一起，而是有機地結合；2、各種細胞器之間并不是孤立的，它們雖有分工，卻又相互配合、密切聯系。例如：分泌蛋白的合成及分泌的過程可以說明結構、功能之間的關系。蛋白質核糖體內質網腔高爾基體細胞膜較成熟蛋白質成熟蛋白質細胞外翻譯分泌第25頁,共28頁，2024年2月25日，星期天二物質代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯系1、新陳代謝的基礎：物質代謝、能量代謝和信息傳遞。2、相互聯系：(1)外界環境刺激和胞間信號分子作用于細胞后，通過信號轉導過程誘導基因表達并引起物質代謝和能量代謝的變化。(2)物質代謝包括合成反應和分解反應兩方面。合成反應貯存能量，分解反應通常釋放能量。第26頁,共28頁，2024年2月25日，星期天二物質代謝、能量代謝和信息傳遞間的聯系2、相互聯系：(3)在細胞中，能量被用于移動物質、建造復雜的分子及形成和維持