第七講生物體內(nèi)的信息傳遞

第七講生物體內(nèi)的信息傳送

一、信息傳送是生命活動(dòng)的重要內(nèi)容二、神經(jīng)系統(tǒng)在信息傳送中的作用三、激素系統(tǒng)和細(xì)胞信息傳送

四、神經(jīng)、激素配協(xié)作用控制體內(nèi)穩(wěn)態(tài)一、信息傳送是生命活動(dòng)的重要內(nèi)容

〔本節(jié)見參考書第153-164頁(yè)〕1、生命活動(dòng)中充溢著信息交流

生命活動(dòng)的根本內(nèi)涵是維持和延續(xù)生命，包括：尋食、繁衍和躲避危險(xiǎn)等環(huán)節(jié)。信息交流

生命活動(dòng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都充溢著信息的交流。

獵食者和獵物之間

雄性和雌性之間同一種群個(gè)體之間美洲獵豹用撒尿標(biāo)志本人的領(lǐng)地雄松雞向雌松雞做求偶扮演蚜蟲接受警戒信號(hào)后逃避危險(xiǎn)獵豹追趕狒狒前往

2、生物體內(nèi)部的信息協(xié)調(diào)

每個(gè)生物體都是信息發(fā)送源，又是信息接受體。

信息的發(fā)送包括：

光、

形體動(dòng)作、

聲、

氣味

等等物理的化學(xué)的

信息發(fā)送信息接受前往長(zhǎng)鼻蝙蝠靠發(fā)送超聲波,折回后,再接受,來探路章魚顯然看到了裝在玻瓶中的蝦前往雄蛾的觸角可以“嗅〞到十一公里外雌蛾發(fā)出的氣味前往生物體不僅接受外界環(huán)境的信息，用以調(diào)整內(nèi)部的代謝、動(dòng)作與行為，而且，生物體內(nèi)部組織器官之間，亦不斷的發(fā)出和接受信息，以協(xié)調(diào)整體的代謝形狀——生命活動(dòng)。

這一講的主要內(nèi)容集中在

協(xié)調(diào)個(gè)體內(nèi)部的生物信息傳送過程。人體各大系統(tǒng)前往

前往泌尿系統(tǒng)消化系統(tǒng)前往呼吸系統(tǒng)前往循環(huán)系統(tǒng)前往

人體協(xié)調(diào)內(nèi)部的生物信息過程主要涉及兩個(gè)系統(tǒng)：

神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)內(nèi)、外

內(nèi)分泌系統(tǒng)主要協(xié)調(diào)內(nèi)部

哺乳動(dòng)物和其他較為低等的動(dòng)物亦有這兩個(gè)系統(tǒng)

二、神經(jīng)系統(tǒng)在信息傳送中的

作用〔本節(jié)見參考書第164-184頁(yè)〕1、神經(jīng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)生物體對(duì)外界的反響

〔1〕人體的一個(gè)簡(jiǎn)單的反響——膝跳反射。

膝跳反射表示圖前往膝跳反射實(shí)踐上是兩個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞分別聯(lián)絡(luò)著感受器〔肌梭〕效應(yīng)器〔橫紋肌〕。前往感受器和效應(yīng)器

〔2〕實(shí)踐上，人的神經(jīng)活動(dòng)，都會(huì)不同程度的遭到腦的影響，所以，在大多數(shù)情況下,神經(jīng)元細(xì)胞之間聯(lián)絡(luò)要比上述協(xié)調(diào)膝跳反射更復(fù)雜一些。

三種神經(jīng)元之間的聯(lián)絡(luò)前往〔3〕神經(jīng)系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)神經(jīng)傳導(dǎo)的根本構(gòu)造和功能單位是神經(jīng)細(xì)胞，即神經(jīng)元。

另外，還有幾種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，它們不擔(dān)負(fù)神經(jīng)傳導(dǎo)義務(wù)，主要是起著協(xié)助和支持神經(jīng)元的作用。

神經(jīng)元

神經(jīng)系統(tǒng)

神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞

2、神經(jīng)元的構(gòu)造神經(jīng)元的細(xì)胞構(gòu)造很特別，由以下幾部分組成：

〔1〕細(xì)胞體：含有細(xì)胞核的膨大部分，還含有高爾基體、線粒體、尼氏體等。

細(xì)胞體的外表膜有接受刺激功能神經(jīng)元的構(gòu)造前往〔2〕樹突：短分支的突起。樹突的功能是接受刺激，傳入刺激。

〔3〕軸突：每個(gè)神經(jīng)元，普通只需一條軸突,。軸突可以伸得很長(zhǎng)。所以，人的神經(jīng)元可長(zhǎng)達(dá)1m，鯨的神經(jīng)元可長(zhǎng)達(dá)10m。

軸突外面常包著充溢磷脂的髓鞘。軸突的主要功能是傳出神經(jīng)激動(dòng)。樹突軸突短而分支長(zhǎng)/末端有分支無髓鞘有髓鞘接受和傳入刺激傳出神經(jīng)激動(dòng)〔4〕突觸：軸突的末梢有假設(shè)干分支，每個(gè)分支的末端膨大構(gòu)成小球狀，這是神經(jīng)元傳出神經(jīng)激動(dòng)的終端;通常，在小球后面，緊緊靠著另一個(gè)神經(jīng)元的樹突或細(xì)胞體，或緊緊靠著一個(gè)效應(yīng)細(xì)胞〔例如肌肉細(xì)胞或腺細(xì)胞〕的細(xì)胞膜。突觸是神經(jīng)細(xì)胞和接受神經(jīng)信號(hào)的細(xì)胞之間的銜接處前往突觸的種類化學(xué)突觸：經(jīng)過化學(xué)物質(zhì)來刺激效應(yīng)細(xì)胞的突觸電突觸：經(jīng)過生物電來刺激效應(yīng)細(xì)胞的突觸3、神經(jīng)激動(dòng)的產(chǎn)生和傳導(dǎo)

〔1〕靜息電位

神經(jīng)元在靜息形狀時(shí)，即未接受刺激，未發(fā)生神經(jīng)激動(dòng)時(shí)，細(xì)胞膜內(nèi)積聚負(fù)電荷，細(xì)胞膜外積聚著正電荷，膜內(nèi)外存在著－70mV電位差。靜息電位前往呵斥靜息電位的緣由很多。其中一個(gè)主要緣由是細(xì)胞膜上存在Na+,K+—ATP泵，這是一個(gè)具有ATP水解酶活性的蛋白質(zhì)，每水解一個(gè)ATP分子，可將3個(gè)Na+泵向膜外，同時(shí)將2個(gè)K+泵向膜內(nèi)。Na+,K+—ATP泵工作原理圖前往

〔2〕動(dòng)作電位

當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞遭到刺激時(shí)，細(xì)胞膜的透性急劇變化，大量正離子〔主要是Na+〕由膜外流向膜內(nèi)，使膜兩側(cè)電位從－70mV,一下子跳到+35mV，這就是動(dòng)作電位。動(dòng)作電位的產(chǎn)生，意味神經(jīng)激動(dòng)的產(chǎn)生。動(dòng)作電位坐標(biāo)圖前往

動(dòng)作電位的產(chǎn)生與傳播具有以下特點(diǎn)：

“全或無〞：刺激強(qiáng)度不夠，不產(chǎn)生動(dòng)作電位，刺激到達(dá)或超越有效強(qiáng)度〔閾值〕，動(dòng)作電位恒定為+35mV。

快速產(chǎn)生與傳播：動(dòng)作電位的產(chǎn)生很快，大約僅需1ms時(shí)間。

動(dòng)作電位一經(jīng)產(chǎn)生，很快從刺激點(diǎn)向兩側(cè)傳播，傳播速度可達(dá)100m/S。動(dòng)作電位的傳播前往不應(yīng)期：

產(chǎn)生動(dòng)作電位需1ms

再加上恢復(fù)到原來靜息電位形狀3－5ms

所以在一個(gè)刺激作用后，

直至恢復(fù)到靜息電位形狀，總共4－6ms

這段時(shí)間內(nèi)，神經(jīng)細(xì)胞對(duì)新的刺激無反響，稱為不應(yīng)期?！?〕神經(jīng)激動(dòng)在突觸的傳導(dǎo)

神經(jīng)激動(dòng)沿著軸突,根本上都是按照引起鄰段發(fā)生動(dòng)作電位方式向遠(yuǎn)端傳播，到了突觸的地方，如何跨越兩層細(xì)胞膜之間的空隙，傳向后一個(gè)細(xì)胞?跨越細(xì)胞間隙傳導(dǎo)神經(jīng)激動(dòng)的兩種方式：

電突觸化學(xué)突觸

間隙2nm20nm

傳導(dǎo)電位神經(jīng)遞質(zhì)

逆向可以不可以仍以引起后面的細(xì)胞產(chǎn)生動(dòng)作電位方式，使神經(jīng)激動(dòng)傳播下去，這種情況下的突觸稱為電突觸。電突觸的前后兩層細(xì)胞膜之間間隙甚小，缺乏2nm。電突觸常見于低等動(dòng)物如：蚯蚓、蝦、海參等。

神經(jīng)元在突觸處釋放化學(xué)物質(zhì)，稱為神經(jīng)遞質(zhì)。突觸后細(xì)胞的細(xì)胞膜上有特殊受體，與神經(jīng)遞質(zhì)特異結(jié)合而使神經(jīng)激動(dòng)的信號(hào)傳播下去。這種情況下的突觸稱為化學(xué)突觸。突觸是神經(jīng)細(xì)胞和接受神經(jīng)信號(hào)的細(xì)胞之間的銜接處前往化學(xué)突觸的前后兩層細(xì)胞膜之間間隙較大，約20nm。

化學(xué)突觸常見于高等動(dòng)物，如：脊椎動(dòng)物，人體?！?〕神經(jīng)遞質(zhì)及其效應(yīng)

1921年德國(guó)科學(xué)家經(jīng)過一個(gè)巧妙的實(shí)驗(yàn)第一次證明神經(jīng)遞質(zhì)的存在。又經(jīng)過12年，到1933年由英國(guó)科學(xué)家HenryHDale證明，這個(gè)化學(xué)物質(zhì)是乙酰膽堿。兩人因此項(xiàng)任務(wù)獲1936年諾貝爾醫(yī)學(xué)與理學(xué)獎(jiǎng)。證明存在神經(jīng)遞質(zhì)的實(shí)驗(yàn)第一個(gè)蛙心臟的迷走神經(jīng)產(chǎn)物使第二個(gè)蛙心臟搏動(dòng)減弱前往迄今已發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)遞質(zhì)已有十幾種，大多數(shù)是一些有機(jī)小分子。還發(fā)現(xiàn)一些小肽類物質(zhì)，作用于神經(jīng)細(xì)胞，調(diào)理神經(jīng)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)遞質(zhì)的感受性，稱為神經(jīng)調(diào)理物。神經(jīng)遞質(zhì)神經(jīng)調(diào)理物neurotransmittersneuromodulates乙酰膽堿內(nèi)啡肽正腎上腺素等等－氨基丁酸5－羥色胺神經(jīng)遞質(zhì)由突觸前細(xì)胞釋放，經(jīng)過受體作用于突觸后細(xì)胞，引起突觸后細(xì)胞的反響。假設(shè)突觸后細(xì)胞是神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)遞質(zhì)與受體結(jié)合可改動(dòng)電位前往神經(jīng)遞質(zhì)＋受體直接/間接翻開離子

通道,改動(dòng)膜電位

神經(jīng)遞質(zhì)+受體產(chǎn)生第二信使,改動(dòng)

胞內(nèi)代謝引起收縮排放等前往突觸后細(xì)胞是肌細(xì)胞或腺細(xì)胞同一神經(jīng)遞質(zhì)可引起不同反響〔5〕一個(gè)神經(jīng)元就是一個(gè)整合器

隨時(shí)接受成百上千個(gè)信息，進(jìn)展加工，作出決議：興奮/抑制。

隨時(shí)輸出大量信息至不同細(xì)胞。中樞神經(jīng)系統(tǒng)(腦－脊髓)在信息加工中起關(guān)鍵作用。人體神經(jīng)細(xì)胞體90％在腦/脊髓中10％在外周神經(jīng)節(jié)三、激素系統(tǒng)和細(xì)胞信息傳送

〔本節(jié)見參考書第184-189頁(yè)〕1、內(nèi)分泌，側(cè)分泌和自分泌

激素系統(tǒng)的主要功能是堅(jiān)持生物體個(gè)體內(nèi)部的協(xié)調(diào)運(yùn)作。激素系統(tǒng)原來不斷稱為內(nèi)分泌系統(tǒng)。人有各種內(nèi)分泌系腺，“激素是由內(nèi)分泌腺分泌的有機(jī)分子，由血循環(huán)帶至身體各部分，作用于特定的靶細(xì)胞，只需很低濃度即可引起靶細(xì)胞給出獨(dú)特的反響〞。松果腺下丘腦腦下垂體甲狀旁腺甲狀腺腎上腺〔髓質(zhì)、皮質(zhì)〕胰腺〔蘭氏小島〕〔卵巢〕睪丸胸腺生長(zhǎng)激素異常巨人和侏儒生長(zhǎng)激素異常肢端肥大癥埃及金字塔上的浮雕顯示，公元前9－2年統(tǒng)治埃及的法老能夠患有肢端肥大癥。前往激素特征：來源——由內(nèi)分泌腺分泌傳播——無特定管道，隨血流傳布作用——特定靶細(xì)胞效應(yīng)——低濃度、強(qiáng)效應(yīng)后來發(fā)現(xiàn)，不僅專門的內(nèi)分泌腺，人體許多細(xì)胞都有分泌激素的功能。例如，哺乳類的幾乎一切細(xì)胞都能分泌前列腺素，前列腺素能引起平滑肌收縮，血小板聚集，炎癥反響等多種生理效應(yīng)。前體阿司匹林(對(duì)氨基水楊酸〕

前列腺素炎癥發(fā)熱疼痛前往還有一些細(xì)胞分泌激素，可作用于本身。這樣，從分泌細(xì)胞調(diào)理目的的角度來看，不僅有內(nèi)分泌，還有旁分泌和自分泌。這些細(xì)胞調(diào)理物統(tǒng)稱為激素。內(nèi)分泌旁分泌前往激素究竟是什么？？？？？2、激素-——兩類信號(hào)分子

激素在體內(nèi)的生理作用，主要是調(diào)理細(xì)胞的代謝和行為。激素在濃度很低的情況下，就能起很強(qiáng)的調(diào)理作用，使靶細(xì)胞發(fā)生明顯的變化。所以，通常把激素稱為信號(hào)分子。有時(shí)候，神經(jīng)遞質(zhì)也被稱為信號(hào)分子。血流中普通突觸間隙激素的濃度乙酰膽堿10-8M510-4M

按分子性質(zhì)可以把激素分為兩大類：

脂溶性激素——性激素(固醇類)

腎上腺皮質(zhì)激素

甲狀腺素

水溶性激素——胰島素(肽類)

腎上腺素

(氨基酸衍生物)睪酮前往胰島素由A鏈和B鏈組成前往

3、受體——專注結(jié)合信號(hào)分子

的蛋白質(zhì)

激素可以特異地作用于靶細(xì)胞，由于靶細(xì)胞有專注結(jié)合某種激素的受體。

這種激素—受體復(fù)合物的構(gòu)成是靶細(xì)胞接受激素信號(hào)，作出一系列反響的開端。

生長(zhǎng)激素結(jié)合兩個(gè)受體分子前往

4、脂溶性激素的信號(hào)傳送途徑

固醇類激素的受體在細(xì)胞質(zhì)中/細(xì)胞核內(nèi)。固醇類激素直接進(jìn)入細(xì)胞，和受體結(jié)合，受體活化后，能結(jié)合到DNA的特定位置，調(diào)理基因表達(dá)。

固醇類激素的受體又被稱為轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子。固醇類激素信號(hào)途徑前往轉(zhuǎn)錄調(diào)理因子Flash

5、水溶性激素的信號(hào)傳送途徑

腎上腺素與位于細(xì)胞膜上的受體相結(jié)合。活化后的受體推進(jìn)腺苷酸環(huán)化酶的活化，在該酶的催化下，產(chǎn)生出環(huán)狀腺苷酸cAMP。

cAMP再繼續(xù)推進(jìn)后面許多反響，使細(xì)胞出現(xiàn)總效應(yīng)，最后使血糖上升。水溶性激素信號(hào)途徑前往cAMP的產(chǎn)生

〔1〕cAMP被稱為第二信使

后來，cGMP、Ca2+等陸續(xù)被發(fā)如今細(xì)胞信號(hào)傳送中，起第二信使作用。經(jīng)過第二信使，推進(jìn)后續(xù)多步反響。

由第二信使推進(jìn)的多步反響，還具有使激素效應(yīng)放大的作用。第二信使的根本特征：?可以推進(jìn)后續(xù)反響。?濃度一度升高后，能很快恢復(fù)，準(zhǔn)備應(yīng)付后一個(gè)刺激。?在激素作用下，胞內(nèi)最早反映出濃度變化。鈣調(diào)蛋白