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1、第6章细胞间的信息传递 生物体中信息交流起着调节和控制物质与能量代谢的作用 第一节细胞通讯 关键问题 细胞间信息传递的方式有些 1 通讯连接 1 通讯连接 动物细胞紧密连接间隙连接植物细胞胞间连丝 紧密连接 组织中的细胞 通过位于细胞膜上的一些特殊的糖蛋白相互识别 并牢固地相互集合在一起 某些膜蛋白就像智能化的 胶水 能与其他同类的细胞膜上的蛋白质相结合 把细胞粘连起来 紧密连接 例如血管的上皮细胞皮肤的表皮细胞肌肉细胞作用封闭支持 间隙连接 作用在细胞功能调节上起重要作用 间隙连接 动物细胞之间存在着一种孔状通道 在细胞膜上由6个蛋白质分子围城一个直径为2 3nm的孔道 相邻细胞之间孔道相对
2、排列 离子和小分子物质很容易通过孔道进行交换 也可以完成信息传递 这种连接方式称为间隙连接 胞间连丝 贯穿两个相邻的植物细胞的细胞壁 并连接两个原生质体的原生质丝 它们使相邻细胞的原生质连通 是植物物质运输 信息传导的特有结构 6 1观察植物细胞的胞间连丝 实验 材料选择 新鲜的红辣椒或青椒果实 柿种子胚乳细胞胞间连丝永久封片 柿 仪器和试剂 显微镜 培养皿 刀片 镊子 滴管 载玻片 盖玻片 水 实验方法 制作临时装片显微镜观察 制作临时装片 净片使用纱布抱住玻片两面 擦拭玻片 取材刮去果肉滴清水 1 2滴 盖盖玻片使用镊子 轻轻地盖上去 避免产生气泡 显微镜观察 摆放显微镜 前方略偏左对光转
3、动转换器 使低倍物镜 镜头长度最短的物镜 对准通光孔 镜筒下降 侧视 离载物台1cm左右 调节反光镜和光圈 遮光器 镜筒上升 装片放到载物台 低倍镜观察镜筒下降 侧视 离载玻片0 5cm左右 转动粗准焦螺旋 镜筒徐徐上移 使用细准焦螺旋调清物象 高倍镜观察直接转动转换器 换高倍镜 镜头长度最长的物镜 使用细准焦螺旋调清物象 不能使用粗准焦螺旋调节 选生长较老的辣椒 最好是红色的 撕下一小块表皮 表皮不太好撕 也可以切下一小块带表皮的果肉 用刀片轻轻地刮去果肉 直到只剩下一层无色的表皮细胞为止 放在载玻片上 用一滴0 5 龙胆紫 也可以用市售的紫药水稀释一倍 染色 封片后就可以观察了 在高倍镜下
4、可以看到 两个相邻细胞之间的壁呈念珠状 其凹陷的部分就是壁上的纹孔处 胞间连丝在纹孔处较多 容易找到 要注意观察时视野不要太亮 否则会因胞间连丝太细而不易看到 观察到的结果 辣椒表皮细胞内橙红色小颗粒是什么结构 一种质体 在细胞中通常呈针形 圆形 杆状 多角形或不规则形状 其所含色素主要是胡萝卜素和叶黄素等 使植物呈现黄色 橙红色或橙色 有色体主要存在于植物的花 果实和根中 存在于花部 使花呈鲜艳色彩 有利于昆虫传粉 2 激素与受体 激素 人在兴奋或害怕时心跳加快肾上腺 肾上腺素 心脏 靶器官 心跳加快 加强向细胞供给更多的氧和糖 使细胞短时间内产生更多的能量 反应机敏应付危险的处境或尽快地逃
5、走 激素的组成 脂质蛋白质 激素 激素不具备酶的活性 不直接参与细胞的物质与能量代谢 激素被一种特殊的蛋白质识别并结合以后 才能引起细胞内的化学反应 受体能与激素结合形成复合物 然后启动细胞内一系列化学反应的蛋白质 受体存在位置细胞膜上 膜蛋白 细胞质或细胞核中 激素的作用形式 脂溶性激素的作用形式蛋白质类激素的作用形式 脂溶性激素的作用形式 激素 激素 受体复合物 DNA mRNA 核糖体 作用 某些基因活化或钝化 合成某种特殊的蛋白质 受体 进入细胞 激素 在细胞质或细胞核内 转录 产生某种生理活动 蛋白质类激素的作用形式 激素 受体复合物 某些分子被活化 活性分子 某些底物分子 影响 作
6、用 受体 激素 位于细胞膜上 产生 位于细胞膜上 产物分子 影响基因表达 细胞质 细胞核 实验6 2探究肾上腺素对鲫鱼体色的影响 肾上腺素对鲫鱼体色的影响 材料选择体色较深的鲫鱼仪器和试剂镊子 显微镜 载玻片 盖玻片 盐酸肾上腺素液 甲状腺素或垂体后叶素 蒸馏水 生理盐水 方法与步骤取材 在鱼体靠近背部体色较深的地方 取下两片颜色相近的鳞片 制作装片 把两片鳞片放在一块载玻片的两端 在其中一片上滴1 2滴盐酸肾上腺素液 在另一片上滴1 2滴蒸馏水 分别盖上盖玻片 观察 15min后在显微镜下观察这两片鳞片中的色素颗粒的分布情况 按相同的步骤 观察甲状腺素或垂体后叶素对鳞片中色素颗粒分布的影响
7、肾上腺素对鲫鱼体色的影响 实验分析肾上腺素可使鱼类体表黑色素细胞的色素颗粒集中 使鱼体体表颜色变浅 垂体后叶素则使鱼体体表黑色素细胞的色素颗粒扩散 使鱼体体表颜色变深 在两组鱼鳞上分别直接滴上肾上腺素和垂体后叶素 通过显微镜观察 可见前者色素颗粒趋向集中 而后者色素颗粒则趋向扩散 3 神经细胞间的信息传递 神经细胞 神经细胞又称神经元 神经细胞 细胞体营养和代谢的中心 内含细胞核和其他细胞器 树突树突通常较短 具有许多树枝样分支 轴突轴突可以很长 大部分轴突都被髓鞘包裹着 神经纤维和神经 神经纤维神经纤维是由神经元的轴突或树突聚集成束 形成神经纤维 神经神经纤维组合在一起 有结缔组织包裹着 形
8、成神经 神经元的功能 神经元受到刺激后能产生兴奋 并且能传导兴奋 沿神经纤维传导的兴奋称为神经冲动 神经冲动传导的方向 树突 细胞体 轴突 神经冲动传导的方向 神经冲动发生的原因 未受到刺激时 细胞膜内外的电位 即电势 表现为膜外正电位 膜内负电位 外正内负 刺激产生兴奋时 兴奋部位的膜就发生一次很快的电位变化 膜外由正电位变为负电位 膜内由负电位变为正电位 外负内正 邻近的未兴奋部位仍然是膜外正电位 膜内负电位 外正内负 细胞膜外 兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间形成了电位差 于是就有了电荷的移动 细胞膜内 兴奋部位与邻近的未兴奋部位之间也形成了电位差 也有了电荷的移动 形成了局部电流 该电流
9、在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位 在膜内则由兴奋部位流向未兴奋部位 从而形成了局部电流回路 这种局部电流又刺激相邻的未兴奋部位发生上述同样的电位变化 又产生局部电流 如此依次进行下去 兴奋不断地向前传导 而已经兴奋的部位又不断地依次恢复原先的电位 兴奋就是按照这样的方式沿着神经纤维迅速向前传导的 神经冲动发生的原因 神经冲动发生的原因 神经冲动发生的原因 动作电位的引起及产生原理 细胞膜受到刺激后 首先是该部位细胞膜上Na 通道少量开放 膜对Na 的通透性稍有增加 少量Na 由膜外流入膜内 使膜内外电位差减小 称为局部去极化或局部电位 局部电位不能远传 但Na 内流使膜内负电位减小到某一临界数值
10、时 受刺激部位的膜上Na 通道全部开放 使膜对Na 的通透性突然增大 于是膜外Na 顺浓度差和电位差迅速大量内流 从而爆发动作电位 Na 内流是一个正反馈过程 再生性 使膜对Na 通透性突然增大的临界膜电位数值 称为阈电位 阈电位比静息电位约小10 20mV 任何刺激必须使内负电位降到阈电位水平 才能爆发动作电位 动作电位上升相是由于膜外Na 大量内流 膜内电位迅速高 使原来的负电位消失并高出膜外电位 在膜的两侧形成一个正外负的电位差 这种电位差的存在 使Na 的继续内流受到内正电荷的排斥 当促使Na 内流的浓度差与阻止Na 内流的位差所构成的两种互相拮抗的力量相等时 Na 的净内流停止 此时
11、膜电位为Na 的平衡电位 简言之 动作电位的上升相是Na 内流所形成的电一化学平衡电位 是膜由K 平衡电位转为Na 平衡电位的过程 神经冲动发生的原因 在上升相到达Na 平衡电位时 膜上Na 通道已关闭 Na 的通透性迅速下降 与此同时 膜对K 的通透性大增 于是 K 顺浓度差和顺电位差迅速外流 使膜内外电位又恢复到原来的内负外正的静息水平 形成动作电位的下降相 简言之 动作电位下降相是K 外流所形成 是膜由Na 平衡电位转变为K 平衡电位的过程 细胞膜在复极化后 跨膜电位虽然恢复 但膜内Na 有所增多 而K 有所减少 这时便激活了细胞膜上的钠一钾泵 通过Na K 的主动转运 重新将它们调整到
12、原来静息时的水平 以维持细胞正常的兴奋性 神经冲动发生的原因 在膜内外形成了局部电流回路 这种局部电流又刺激相邻的未兴奋部位发生上述同样的电位变化 又产生局部电流 依次进行下去 兴奋则不断向前传导 已兴奋部位又依次恢复原先电位 兴奋传导在神经纤维上以电流形式进行 但它与电流在金属导线中的传播速度不同 兴奋在两个神经细胞之间通过突触来传递 突触是两个神经元相接触的部位 见下图 两个神经细胞间的传递 在多细胞生物体内 细胞与细胞之间通过细胞膜相互联系 形成一个密切相关 彼此协调一致的统一体 称为细胞连接 动物细胞间的连接方式有紧密连接 桥粒 粘合带以及间隙连接等 见下图 植物细胞间则通过胞间连丝连
13、接 紧密连接 亦称结合小带 这是指两个相邻细胞的质股紧靠在一起 中间没有空隙 而且两个质膜的外侧电子密度高的部分互相融合 成一单层 这类连接多见于胃肠道上皮细胞之间的连接部位 间隙连接 间隙连接的区域比连接大得多 以断面看长得多 间隙连接为细胞间的物质交换 化学信息的传递提供了直接通道 间隙连接主要分布于上皮 平滑肌及心肌等组织细胞间 胞间连丝 植物细胞间特有的连接方式 在胞间连丝连接处的细胞壁不连续 相邻细胞的细胞膜形成直径约20nm 40nm的管状结构 使相邻细胞的细胞质互相连通 胞间连丝是植物细胞物质与信息交流的通道 对于调节植物体的生长与发育具有重要作用 总的来讲 细胞间连接的主要作用在于加强细胞间的机械连接 此外对细胞间的物质交换起重要作用 一般认为 间隙连接在细胞间物质交换中起明显的作用 中间连接部分也是相邻细胞间易于物质交流的场所 紧密连接是不易进行细胞间物质交换的部分
