生命的信息传递与处理.

1第10讲生命的信息传递与处理•第一节信息传递是生命活动的重要内容•第二节神经系统在信息传递中的作用•第三节激素系统和细胞信息传递•第四节神经、激素配合作用控制体内稳态2一、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。•生命活动的每个环节都充满着信息的交流。例如：猎食者和猎物之间雄性和雌性之间同一种群个体之间信息交流3美洲猎豹用撒尿标记自己的领地4雄松鸡向雌松鸡做求偶表演5蚜虫接受警戒信号后逃避危险6猎豹追赶狒狒72、生物体内部的信息协调•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：•物理信号——光、形体动作、声•化学信号——气味信息发送信息接受8长鼻蝙蝠靠发送超声波,折回后,再接受,来探路9章鱼显然看到了装在玻瓶中的虾10雄蛾的触角可以“嗅”到十一公里外雌蛾发出的气味113、人体协调内部的生物信息过程主要涉及神经和激素系统•神经系统——协调内、外•激素系统——主要协调内部•哺乳动物和其他较为低等的动物亦有这两个系统12二、神经系统在信息传递中的作用•人的神经系统是不可分割的整体。•中枢神经系统主要包括脑和脊髓，脑包括大脑、小脑、间脑、中脑、脑桥和延髓；•周围神经系统主要由12对脑神经和31对脊神经组成。131、神经系统协调生物体对外界的反应膝跳反射14人的神经活动都会不同程度的受到脑的影响•因为脑的参与，多数情况下神经元细胞之间联系要比上述协调膝跳反射更复杂一些。152、神经系统的细胞组成•神经系统由神经元（神经细胞）和神经胶质细胞构成。•神经系统中担负神经传导的基本结构和功能单位是神经元。•神经胶质细胞，不担负神经传导任务，主要是起着帮助和支持神经元的作用。163、神经元的结构•神经元的结构异于普通的细胞，主要由四部分构成：•细胞体•树突•轴突•突触17神经元各部分的功能•细胞体：含有细胞核的膨大部分，还含有高尔基体、线粒体、尼氏体等，表面膜有接受刺激功能。•树突：接受刺激，传入刺激。•轴突：轴突外面常包着充满磷脂的髓鞘，主要功能是传出神经冲动。•突触：是神经细胞和接受神经信号的细胞之间的连接处18轴突和树突有着明显的差别树突轴突短而分支长/末端有分支无髓鞘有髓鞘接受和传入刺激传出神经冲动19突触在神经信号传导中起着重要的作用•突触是神经元传出神经冲动的终端。通常，在突触小球后面紧靠着另一个神经元的树突或细胞体，或紧靠着一个效应细胞（例如肌肉细胞或腺细胞）的细胞膜。204、神经冲动的产生和传导•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－70mV电位差。21Na+,K+—ATP泵是造成静息电位的主要原因•Na+,K+—ATP泵，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。22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+）由膜外流向膜内，使膜两侧电位从－70mV,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。23动作电位的产生与传播的特点•“全或无”：刺激强度不够，不产生动作电位，刺激达到或超过阈值，动作电位恒定为+35mV。•快速产生与传播：动作电位的产生很快，大约仅需1ms。一经产生会很快从刺激点向两侧传播，传播速度可达100m/S。24不应期•产生动作电位需1ms•再加上恢复到原来静息电位状态3－5ms•所以在一个刺激作用后，直至恢复到静息电位状态，总共4－6ms•这段时间内，神经细胞对新的刺激无反应，称为不应期。25神经冲动如何跨越两层细胞膜之间的空隙？•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2nm20nm传导电位神经递质逆向可以不可以生物种类蚯蚓、虾等人26化学突触突触小泡突触末梢神经递质受体与神经递质结合后开放离子通道离子通道突触后膜•神经元在突触处释放化学物质，称为神经递质。•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。这种情况下的突触称为化学突触。27神经递质及其效应•1921年德国科学家通过这个巧妙的实验第一次证实神经递质的存在。•1933年英国科学家H.HDale证实，这个化学物质是乙酸胆碱。•两人因此项工作获1936年诺贝尔医学与理学奖。第一个蛙心脏的迷走神经产物使第二个蛙心脏搏动减弱28神经递质和神经调节物•迄今已发现的神经递质已有十几种，大多数是一些有机小分子——乙酰胆碱、正肾上腺素、－氨基丁酸、5－羟色胺•此外，还发现一些小肽类物质，如：内啡肽，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。29突触后细胞的反应•若突触后细胞是神经细胞，神经递质与受体结合后，会直接/间接打开离子通道，可改变膜电位。30突触后细胞的反应•如果突触后细胞是肌细胞或腺细胞，神经递质与受体结合会产生第二信使，从而改变胞内代谢，引起收缩、排放等31一个神经元就是一个整合器•神经元会随时接受成百上千个信息，进行加工，作出决定：兴奋/抑制接着随时输出大量信息至不同细胞。•此外，中枢神经系统(脑－脊髓)在信息加工中起关键作用。•人体神经细胞体90％在脑/脊髓中10％在外周神经节32三、内分泌系统和细胞信息传递下丘脑脑下垂体甲状旁腺甲状腺肾上腺（髓质、皮质）胰腺（卵巢）睾丸胸腺松果腺331、激素系统•激素系统原来一直称为内分泌系统。人体有各种内分泌系腺，“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，作用于特定的靶细胞，只需很低浓度即可引起靶细胞给出独特的反应”。•激素特征：来源——由内分泌腺分泌传播——无特定管道，随血流传布作用——特定靶细胞效应——低浓度、强效应34激素分泌异常会导致疾病肢端肥大症巨人和侏儒35古代的肢端肥大症？•埃及金字塔上的浮雕显示，公元前1379－1362年统治埃及的法老可能患有肢端肥大症。36家蚕发育中的激素英国剑桥Wigglesworth的实验•昆虫体内脑神经细胞分泌的脑激素、前胸腺分泌的蜕皮激素和咽侧体分泌的保幼激素共同调节控制着家蚕由幼虫成蛹再发育为成虫的主要过程。37普通细胞也有分泌激素的能力•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。前体阿司匹林前列腺素炎症、发热和疼痛38内分泌、旁分泌和自分泌•从分泌细胞调节目标的角度来看，不仅有内分泌，还有旁分泌和自分泌。39激素和神经递质•激素在体内的生理作用，主要是调节细胞的代谢和行为。激素在浓度很低的情况下，就能起很强的调节作用，使靶细胞发生明显的变化。所以，通常把激素称为信号分子。有时候，神经递质也被称为信号分子。•激素的浓度比神经递质的要低很多：血流中一般激素的浓度为10-8M突触间隙中乙酰胆碱浓度为510-4M402、两类激素分子•按分子性质可以把激素分为两大类——脂溶性激素：性激素、肾上腺皮质激素和甲状腺素；水溶性激素：胰岛素、肾上腺素41受体——专一结合信号分子的蛋白质•激素能够特异地作用于靶细胞，因为靶细胞有专一结合某种激素的受体。•这种激素—受体复合物的形成是靶细胞接受激素信号，作出一系列反应的开端。生长激素结合两个受体分子423、脂溶性激素的信号传递途径•固醇类激素的受体在细胞质中/细胞核内。固醇类激素直接进入细胞，和受体结合，受体活化后，能结合到DNA的特定位置，调节基因表达。•固醇类激素的受体又被称为转录调节因子。43水溶性激素的信号传递途径•肾上腺素与位于细胞膜上的受体相结合。活化后的受体推动腺苷酸环化酶的活化，在该酶的催化下，产生出环状腺苷酸cAMP•cAMP再继续推动后面许多反应，使细胞出现总效应，最后使血糖上升44第二信使•cAMP、cGMP和Ca2+等在细胞信号传递中，起第二信使作用。通过第二信使，推动后续多步反应。•第二信使的基本特征：（1）在激素作用下，胞内最早反映出浓度变化。（2）能够推动后续反应。（3）浓度升高后，能很快恢复，准备应付后一个刺激。45钙调蛋白结合Ca2+后活化，进而调节另一个酶。46第二信使推动后续多步反应还有使激素效应放大的作用47受体蛋白质磷酸化也可以是信号传递的开端•胰岛素和一些生长因子与它们相应的受体结合，引起的第一步反应是使受体蛋白质本身磷酸化——磷酸结合在受体蛋白质分子中氨基酸残基上48Ras信号途径•由磷酸化的受体，推动后面一步步反应，使信号通过一个个蛋白质传下去，直至活化能调节基因的蛋白质——转录因子。49四、神经激素配合作用控制个体体内稳态•下丘脑－脑下垂体－内分泌系统形成调控通路。•激素的分泌受神经系统的调控。50钙的吸收和沉积受多种因子调控•甲状旁腺：甲状旁腺素（PTH）•甲状腺：降血钙素（Calcitonin）•食物中：维生素D51血糖水平调控的复杂网络52糖皮质激素（Glucocorticoid）又名“肾上腺皮质激素”，是由肾上腺皮质分泌的一类甾体激素•“四抗”是指：1抗炎作用、2免疫抑制和抗过敏作用、3抗毒作用、4抗休克作用。•“三系”是指：1对血液及造血系统作用：糖皮质激素能刺激骨髓造血功能，使红细胞和血红蛋白含量增加，大剂量可使血小板增多并提高纤维蛋白原浓度，缩短凝血时间；促使中性粒细胞数增多，但却降低其游走、吞噬等功能；还可使血液中淋巴细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞减少。•2对中枢神经系统作用能提高中枢神经系统的兴奋性，出现欣快、激动、失眠等，偶可诱发精神失常，大剂量可致儿童惊厥或癫痫发作。•3对消化系统作用糖皮质激素能使胃酸和胃蛋白酶分泌增多，提高食欲，促进消化，长期大剂量应用可诱发或加重溃疡。•副作用：1长期大量应用可引起的不良反应：a类肾上腺皮质功能亢进综合症；b诱发或加重感染；c消化系统并发症；d心血管系统并发症；e骨质疏松和骨坏死；f其他：诱发精神失常；诱发癫痫发作；青光眼；肌肉萎缩、伤口愈合迟缓；孕妇偶可致畸。2停药反应：a药源性肾上腺皮质功能不全；b反跳现象。•可的松25=氢化可的松20=强的松5=强的松龙5=甲强龙4=甲基泼尼松4=对氟米松2=氟泼尼松龙1.5=曲安西龙4=倍他米松0.8=地塞米松0.75=氯地米松0.553本讲摘要•人的神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统两部分。神经系统最基本的结构和功能单位是神经元。神经元是专门传递信号的特化细胞，由细胞体和从细胞体延伸的突起所组成。神经冲动的传导过程是在神经纤维上顺序发生的电化学变化过程。神经系统与内分泌系统共同协调人体的活动。•内分泌腺合成激素，由激素调节器官系统的活动。内分泌腺分泌的激素进入血液，并由血液运送到全身各处。激素通过影响特定细胞的活动，调节消化、新陈代谢、生长、繁殖、心率和水分平衡等。许多激素都是信号分子，它们的作用机理是：与靶细胞表面受体分子结合后，通过信号传导，启动了细胞核内相关基因的表达。54思考题•1、什么是激素，有那些特性，主要功能是什么？•2、什么是第二信使，目前发现有哪几种分子起着第二信使的作用？•3、神经元由哪些部分构成？其各自的功能是什么？•4、简述神经冲动的过程