生命科学导论信息传递2013春课件

《生命科学导论信息传递2013春课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生命科学导论信息传递2013春课件（93页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五讲 生物体内的信息传递,生命科学导论,一、信息传递是生命活动的重要内容 二、神经系统的信息传递 三、激素系统的信息传递 四、神经与激素配合作用控制体内稳态,内 容,一、信息传递是生命活动的重要内容,1、生命活动中充满着信息交流 生命活动的基本内涵是维持和延续生命， 包括：觅食、繁殖和躲避危险等环节。,同一种群个体之间 雄性和雌性之间信息交流 猎食者和猎物之间,信息交流,美洲猎豹用撒尿标记自己的领地,雄孔雀向雌孔雀做求偶,蚜虫接受警戒信号后逃避危险,猎豹追赶狒狒,2、生物体内部的信息协调,生物体不仅接受外界环境的信息，用以调整内部的代谢、动作与行为，而且，生物体内部组织器官之间，亦不断的发出

2、和接受信息，以协调整体的代谢状态。 临时应变或未雨绸缪!,3、信息传递方式,每个生物体都是信息发送源，又是信息接受体 信息的发送包括： （物理的）光、形体动作、声等 （化学的）气味、神经递质、激素等,物理信息：蝙蝠靠发送超声波,折回后, 再接受, 来探路,化学信息：雄蛾的触角可能“嗅”到十一公里外雌蛾发出的气味,生物体不仅接受外界环境的信息，用以调整内部的代谢、动作与行为，而且，生物体内部组织器官之间，亦不断的发出和接受信息，以协调整体的代谢状态。 这一讲的主要内容集中在： 协调个体内部的生物信息传递过程。,人体11个功能系统： 神经系统、内分泌系统、肌肉系统、骨骼系统、循环系统、呼吸系统、消

3、化系统、泌尿系统、生殖系统、免疫系统、皮肤系统,人体协调内部的生物信息过程主要涉及两个系统：,神经系统：协调内、外 激素系统：主要协调内部,一、信息传递是生命活动的重要内容 二、神经系统的信息传递 三、激素系统的信息传递 四、神经与激素配合作用控制体内稳态,内 容,二、神经系统的信息传递,1、神经系统协调生物体对外界的反应 无大脑参与的简单反应膝跳反射,神经中枢,膝跳反射实际上是两类神经元细胞(感觉神经元和运动神经元)分别联系着： 感受器（肌梭） 效应器（横纹肌）,感受器,感觉神经元,运动神经元,突触,效应器,大脑参与的复杂反应例如逃避反应,人的神经系统是世界上最复杂、最精密的信息处理系统。

4、大脑的收集、汇总、分析、处理信息的能力是当今任何最先进的计算机和网络系统所不可比拟的。,2、神经系统的组织结构,神经元：神经系统中担负神经传导的基本结构和功能单位。,神经元,神经胶质细胞-帮助和支持神经元,神经系统,细胞体,突触,轴突,树突,、神经元,树突,细胞体,细胞核,轴突,突触,1）细胞体：含有细胞核的膨大部分，细胞体含细胞核和线粒体、高尔基体、尼氏体等。尼氏体是粗面内质网和游离核糖体的混合物。 细胞体的表面膜有接受刺激功能。,2）树突：短分支的突起。树突的功能是接受刺激，传入刺激。,3）轴突：每个神经元，一般只有一条轴突。 轴突可以伸得很长。所以，人的神经元可长达1m，鲸的神经元可长达

5、10m。 轴突外面常包着充满磷脂的髓鞘。 轴突的主要功能是传出神经冲动。,4）突触： 轴突的末梢有若干分支，每个分支的末端膨大形成小球状，这是神经元传出神经冲动的终端; 通常，在小球后面，紧紧靠着另一个神经元的树突或细胞体，或紧紧靠着一个效应细胞（例如肌肉细胞或腺细胞）的细胞膜。,、中枢神经系统,-信息加工和整合的中心,脊髓,脑,1,2,3,大脑,小脑,脑干,大脑半球皮层的功能定位：两大脑半球的侧面各有一条从上到下的沟，为中央沟，沟前为运动区，沟后为感受区。左半球主要包含人的语言、数学计算和逻辑分析等理性思维联络区，右半球则决定一个人的想像力、空间感觉、艺术与音乐的能力。,90%以上的神经元胞

6、体都分布在脑和脊髓中； 脊髓的功能：传导，将周围神经传过来的冲动传递给脑，或将脑的指令传递给身体各部；反射中心。,3、神经冲动的产生和传导,1）静息电位 神经元在静息状态时，即未接受刺激，未发生神经冲动时，细胞膜内积聚负电荷，细胞膜外积聚着正电荷，膜内外存在着-70 mV 电位差。,造成静息电位的主要原因是细胞膜上存在Na+,K+ATP 泵，这是一个具有ATP水解酶活性的蛋白质，每水解一个ATP 分子，可将3个Na+泵向膜外，同时将2 个K+ 泵向膜内。,钠钾泵,钠离子通道,钾离子通道,造成静息电位的原因,2）动作电位 当神经细胞受到刺激时，细胞膜的透性急剧变化，大量正离子（主要是Na+）由膜

7、外流向膜内，使膜两侧电位从-70 mV , 一下子跳到+35mV，这就是动作电位。 动作电位的产生，意味神经冲动的产生。,动作电位坐标图,全或无：刺激强度不够，不产生动作电位，刺激达到或超过有效强度（阈值），动作电位恒定为+35 mV。 快速产生：动作电位的产生很快，大约仅需1ms时间。 快速传播：动作电位一经产生，很快从刺激点向两侧传播，传播速度可达100m/S。,动作电位的产生的特点：,神经纤维的某一点受刺激后，产生动作电位，使膜电位反极化。此处与其相邻的一段神经纤维间存在电位差，造成局部电流，使相邻的一段神经纤维的细胞膜内外电位差减小，当达到阈电位(-50mV)后可引发此段神经纤维的动作

8、电位。由此神经冲动就可以在一根神经纤维上传递。,神经冲动传导是神经纤维上顺序发生电化学变化的过程,3）神经冲动在突触的传导,神经冲动沿着轴突, 基本上都是按照引起邻段发生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?,跨越细胞间隙传导神经冲动的两种方式：,电突触 化学突触 间隙 2 nm 20 nm 传导 电位 神经递质 逆向 可以 不可以,a. 电突触 仍以引起后面的细胞产生动作电位方式，使神经冲动传播下去。 电突触的前后两层细胞膜之间间隙甚小，不足2nm。 电突触常见于低等动物如：蚯蚓、虾、海参等。,b. 化学突触 神经元在突触处释放化学物质，称为神

9、经递质。 突触后细胞的细胞膜上有特殊受体，与神经递质特异结合而使神经冲动的信号传播下去。 化学突触的前后两层细胞膜之间间隙较大，约20 nm。 化学突触常见于高等动物，如：脊椎动物，人体。,4）神经递质及其效应 1921年德国科学家Otto Loewi通过一个巧妙的实验第一次证实神经递质的存在。 1933年由英国科学家Henry H. Dale证实，这个化学物质是乙酰胆碱。 两人因此获1936年诺贝尔医学与生理学奖。,证明存在神经递质的实验,第一个蛙心脏的迷走神经产物使第二个蛙心脏搏动减弱；而第一个蛙心脏的交感神经产物使第二个蛙心脏搏动加速。,神经递质受体(神经细胞) 直接/间接打开离子通道，

10、改变膜电位 神经递质+受体(肌细胞或腺细胞) 产生第二信使，改变内代谢引起收缩或排放等,神经递质由突触前细胞释放，通过受体作用于突触后细胞，引起突触后细胞的反应。,离子通道,离子通道,与受体结合,与受体结合,直接打开离子通道,间接打开离子通道,神经递质与受体结合可改变电位,若突触后细胞是神经细 胞,神经递质受体(神经细胞) 直接/间接打开离子通道，改变膜电位 神经递质+受体(肌细胞或腺细胞) 产生第二信使，改变内代谢引起收缩或排放等,神经递质由突触前细胞释放，通过受体作用于突触后细胞，引起突触后细胞的反应。,同一神经递质可引起不同反应,若突触后细胞是肌细胞或腺细 胞,关于乙酰胆碱的研究先后产生

11、了三个诺贝尔奖的研究成果，而且都对人类认识生命现象产生了非常重大的影响。 1、证实乙酰胆碱是神经递质： 1936年诺贝尔医学与生理学奖。 2、膜片钳技术与乙酰胆碱受体：德国马普生物物理化学研究所的Neher和Sakmann获得1991年度的诺贝尔生理学与医学奖。 3、乙酰胆碱与一氧化氮：弗奇戈特、伊格纳罗及穆拉德获得了1998年诺贝尔生理/医学奖。,迄今已发现的神经递质已有二十几种，大多数是一些有机小分子。还发现一些小肽类物质，作用于神经细胞，调节神经细胞对神经递质的感受性，称为神经调节物。,神经递质 神经调节物 乙酰胆碱 内啡肽 去甲肾上腺素 脑啡肽 氨基丁酸 5羟色胺,一、信息传递是生命活

12、动的重要内容 二、神经系统的信息传递 三、激素系统的信息传递 四、神经与激素配合作用控制体内稳态,内 容,三、激素系统和细胞信息传递,激素系统原来一直称为内分泌系统, 由各种内分泌系腺组成。 激素系统的主要功能是保持生物体个体内部的协调运作。 人的内分泌系统及内分泌腺包括：下丘脑、松果体、脑垂体、甲状腺、甲状旁腺、胸腺、肾上腺、胰腺、性腺（男性为睾丸，女性为卵巢）等。,1、内分泌腺及其作用,甲状腺：人体最大的内分泌腺，主要功能是合成甲状腺激素，调节机体代谢； 甲状旁腺：位于甲状腺附近，分泌甲状旁腺素，功能为调节钙的代谢，维持血钙平衡； 胸腺：位于胸腔，产生T淋巴细胞，分泌胸腺激素及激素类物质，

13、调节免疫机能； 胰腺：位于腹部深处，分泌的胰液中的好几种消化酶在食物消化过程中起主要作用，特别是对脂肪的消化。,性腺,睾丸：分泌雄激素睾丸酮 主要功能：是促进性腺及其附属结构的发育以及第二性征的出现。,性腺主要指男性的睾丸和女性的卵巢,性腺,卵巢：分泌卵泡素、孕酮、松弛素和雌激素。 其功能分别是： 、刺激子宫内膜增生和乳腺变大等； 、并能降血糖，升高体温； 、促进宫颈和耻骨联合韧带松弛，有利于分娩； 、刺激并维持女性第二性征等。,肾上腺素：使心脏收缩力上升，心脏、肝及筋骨的血管扩张。在药物上，用作救心药，在心脏停止时用来刺激心脏，或是哮喘时扩张气管。,肾上腺,去甲肾上腺素：也能显著地增强心肌收

14、缩力，使心率增快；使小动脉强烈收缩，引起外周阻力明显增大而血压升高，故临床常用作升压药。,功能：分泌肾上腺素和去甲肾上腺素,脑垂体分泌如下激素： 促甲状腺激素：控制甲状腺，以促进甲状腺激素合成与释放； 促肾上腺皮质激素：控制肾上腺皮质，促进肾上腺皮质激素合成与释放； 黑色素细胞刺激素：控制黑色素细胞，促进黑色素合成； 促性腺激素：控制性腺及其生长发育，调节性激素的合成和分泌；,脑垂体,卵泡刺激素：促进睾丸产生精子，卵巢生产卵子 黄体生成素：促进睾丸产生睾丸酮，卵巢产生雌 激素、孕激素，帮助排卵 生长激素：促进生长发育，促进蛋白质合成及骨骼生长 催乳素：促进乳房发育成熟和乳汁分泌 抗利尿激素：管

15、理肾脏排尿量多少，升高血压 催产素：促进子宫收缩，有助于分娩,脑垂体,促性腺激素,下丘脑,促甲状腺激素释放激素 促黑素细胞激素释放因子 促黑素细胞激素释放抑制因子 促肾上腺皮质激素释放激素,生长素释放抑制激素 生长素释放激素 催乳素释放因子 催乳素释放抑制因子 促性腺素释放激素,调节脑垂体激素分泌：神经分泌小细胞合成调节腺垂体激素分泌的肽类化学物质，称为下丘脑调节肽。,间脑的组成部分，是调节内脏及内分泌活动的中枢。,其它功能： 调节体温 调节摄食行为 调节水平衡 调节情绪,下丘脑,“第三只眼睛” -调节内脏及内分泌活动的中枢,主要功能： 分泌褪黑激素 生物钟调节中心 预感能力？,松果体,最初认

16、为：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，作用于特定靶细胞，只需很低浓度即可引起靶细胞给出独特的反应。,2、什么是激素？,后来发现，不仅专门的内分泌腺，人体许多细胞都有分泌激素的功能。,例如，哺乳类的几乎所有细胞都能分泌前列腺素，前列腺素能引起平滑肌收缩，血小板聚集，炎症反应等多种生理效应。,阿司匹林：解热镇痛作用较强，能降低发热者的体温，对正常体温几乎无影响，且只能缓解症状，不能治疗病因。可减少炎症部位具有痛觉增敏作用的物质前列腺素的生成，故有明显的镇痛作用。,激素（Hormone）音译为荷尔蒙。由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理过程起调节作用的物质称为激素。,什么是激素？,按分子性质可以把激素分为两大类： 脂溶性激素 性激素(固醇类) 肾上腺皮质激素 甲