第五章 生物体对信息的传递和调节

第五章生物体对信息的传递和调节第一节动物体对外界信息的获取一、动物怎样感受外界刺激 1、单细胞动物：以整个细胞感受多细胞动物：以特定感受器获取信息 2、感受器类型：物理感受器和化学感受器二、动物体对物理信息的获取 1、皮肤感受器：痛感受器（最先感知）、接触感受器、温度感受器、压力感受器眼球：（外层）巩膜，（最内层）视网膜具感光的视细胞                      视细胞将光能转化为电信号由视神经传到脑的视觉中枢产生视觉                          2、光感受器——眼：         角膜（最前方）------聚光装置                 折光装置 房水-----为角膜、晶状体提供营养                          晶状体-------折光、聚焦光线投射到视网膜成像（与视力有关）                            玻璃体------胶状物质                              外耳——收集声波、中耳——鼓膜内侧，有3块听小骨                 （陆生动物）耳 内耳——耳蜗（声音感受器）、前听器感受身体平衡3、声波感受器耳：其他：鱼类侧线、蛇的颊窝等三、动物体对化学信息的获取 1、脊椎动物：鼻腔中的嗅细胞、舌上味细胞 2、昆虫：味觉分布于足末端和口器；感受气味的毛分布于触角第二节神经系统中信息的传递和调节一、信息在神经系统中的传递1、神经系统：中枢神经系统（脑、脊髓）+周围神经系统（由脑和脊髓发出的神经）2、神经元（神经细胞）：神经系统功能、结构单位。树突                                             两者构成神经纤维神经元   细胞体：营养和代谢中心，集中在脑和脊髓灰质中        轴突                                             起传到作用3、神经纤维（树突、轴突及髓鞘）+结缔组织膜=神经4、反射：神经调节的基本方式5、反射弧：（完成反射的基础）感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器A、皮肤是最大的感受器   B、效应器：含传出神经末梢的肌肉或腺体C、反射弧5部分缺一不可，前2之一受损，无感觉、无反应；后2受损，有感觉、无反应（一）神经冲动传导——信息在神经元内以生物电的形式传导1、静息电位：内负外正（即膜内负电位，膜外正电位）2、动作电位（刺激后产生）：内正外负3、一个神经细胞内，传导是双向的。（练习册IIP2第12、13题）（二）突触传递——神经元间以化学物质传递         突触前膜（上一神经元轴突末端，内有线粒体、突触小泡【含神经递质】） 1、突触 突触间隙         突触后膜（下一神经元树突或细胞体膜，上有蛋白质受体可与化学物质结合） 2、单向传导：突触前膜→突触间隙→突触后膜 二、脊髓的调节功能1、脊髓（低级中枢）：上连延髓，外围白质（神经纤维集合而成），中间灰质（神经元细胞体密集而成）2、总在脑的控制下调节排泄运动、下肢运动等。（书P9实验5.1）三、脑的高级调节功能——条件反射 1、脑中的大脑最发达，外层为灰质，称为大脑皮质（分布着较多功能区）2、反射分类：A、非条件反射（先天具备的能力）B、条件反射（后天培养）：会发生改变3、强化：无关刺激与非条件刺激在时间上的结合。（用于培养条件反射）4、人类区别于动物的功能：除对具体信号作出反应，亦能对抽象信号（文字、语言）有反应四、自主神经对内脏活动的调节 1、自主神经（植物性神经）：支配内脏器官和腺体活动的神经受脑控制，但不受意志支配。 2、分类：交感神经和副交感神经，作用结果相互拮抗。第三节内分泌系统中信息的传递和调节一、人体内分泌腺 1、激素：内分泌腺分泌后直接进入血循环到作用器官2、肾上腺：肾上腺皮质激素——调解水、盐、糖的代谢肾上腺素——后者平时分泌少，仅在特殊情况（失血、剧烈运动、紧张等）下分泌增加，使人心跳加快、血压升高、呼吸加快、血糖增加。3、甲状腺：A、分泌甲状腺素，碘（原料），B、作用：促进新陈代谢、生长发育，兴奋中枢神经系统C、表现：成人，过多（甲亢），消瘦易激动；过少，全身浮肿                      婴幼儿时期较少：呆小症4、胰岛：A、分泌胰岛素、胰高血糖素。两者相互拮抗        B、饭后，血糖升高，胰岛素分泌，加速血糖分解，促使血糖合成糖原    注：胰岛素含量持久不足——糖尿病C、饥饿，血糖低，胰高血糖素分泌，促使肝糖原分解为葡萄糖（肾上腺素协同作用）5、生殖腺：生成生殖细胞（精子、卵细胞），合成和分泌性激素（雄性激素：睾丸分泌。雌性激素：卵巢分泌）                生长素：调解新陈代谢、生长发育6、垂体（分泌）  生长激素分泌量：婴幼儿期多：巨人症；少：侏儒症促激素：调节其他内分泌腺的分泌（如：促甲状腺素、促肾上腺素、促性激素）二、激素的调节作用1、特异性：与靶细胞表面受体有关2、高效性：量少作用显著3、激素的反馈调节：促进为正反馈，抑制为负反馈 （第二册书P20图5-21）4、内分泌腺的活动受神经系统的调节第四节动物体的细胞识别和免疫一、免疫  1、免疫系统2、免疫是建立在细胞识别基础上。3、免疫类型：分为非特异性免疫和特异性免疫二、细胞识别 1、细胞识别功能与细胞膜表面的糖蛋白和糖脂有关 2、抗原：被免疫系统排斥的物质，多为外源性的，少数为内源性（自身衰老、损伤或突变细胞）三、非特异性免疫与特异性免疫非特异性免疫特异性免疫1对所有病原体都起作用对某一特定的病原体（或异物）起作用2无专一性具有专一性3生来就有的后天逐渐形成的4作用弱作用强5作用时间短持续时间长 1、 比较：A、非特异性免疫     （先天性免疫）B、特异性免疫：非特异性免疫  的基础上建立的，是个体在生 命过程中接受抗原性异物刺第一道：完整的皮肤和黏膜——阻挡病原体和有毒物质进入，并分泌杀菌物质体内第二道：吞噬细胞和溶酶体——溶解、吞噬和消灭细菌第三道：B淋巴细胞和T淋巴细胞——产生抗体，清除抗原2.激后获得的防御机制。3、体液免疫（B淋巴细胞的免疫） 二次免疫反应抗原激活浆细胞记忆B细胞产生（免疫球蛋白）―抗体浆细胞记忆B细胞相同抗原抗体初次免疫4、细胞免疫（T淋巴细胞的免疫）5、B淋巴细胞的免疫需要T淋巴细胞的巨噬细胞协助，也可控制和增强T淋巴细胞的功能四、天然免疫和人工免疫 1、天然免疫：患传染病后获得的免疫（如：得过天花、水痘后获得免疫抗体） 2、人工免疫：A、用人工的方法使人体获得免疫力           B、方式：接种疫苗（即用细菌、病毒、肿瘤细胞等制成灭活的或减毒的制剂） 3、疫苗种类：A、死疫苗：（灭活制剂：乙脑疫苗、狂犬疫苗等）进入人体后不能生长和繁殖，需多次重复注射，剂量较大。            B、活疫苗：（减毒制剂：牛痘疫苗、脊髓灰质炎活疫苗、卡介苗等）一般接种一次，剂量小，效果与持久性较好。 4、接种对象：易发病、受疾病威胁最大的人群。第六章 遗传信息的传递和表达第一节遗传信息一、DNA是遗传物质 1、核酸分类：DNA与RNA 2、作为遗传物质必须具备的条件：A、连续性：能自我复制，使前后代保持一定的连续性B、稳定性：分子结构具有相对的稳定性C、能贮存大量遗传信息D、能够产生可遗传的变异 3、验证实验：噬菌体侵染细菌实验 （前者为病毒，结构是蛋白质外壳，内含DNA）原理：运用同位素跟踪法（DNA含P不含S）侵染过程：吸附?,注入,复制,组装,释放二、DNA分子的双螺旋结构 1、DNA（双链）基本单位：脱氧核苷酸   2、脱氧核苷酸组成：磷酸+脱氧核糖+含氮碱基（腺嘌呤A、胸腺嘧啶T、鸟嘌呤G、胞嘧啶C） 3、配对原则：A与T、G与C   （已知其中一条链的碱基顺序，可以推导出互补链） 4、双链中：（A+G）/（T+C）=1 5、DNA分子平行双链的构架  上下由磷酸与脱氧核糖连接成多核苷酸链                             双链间以碱基配对（氢键）相连三、蕴藏在DNA分子中的遗传信息 1、DNA的多样性：取决于脱氧核苷酸（主要为碱基）种类、数目、排列顺序的不同。   注： 排列方式=4n(n为碱基对数） 2、基因：携带遗传信息，并具有遗传效应的DNA区段。 （基因决定蛋白质的合成） 3、遗传信息：脱氧核苷酸的排列顺序补充：组成关系：染色体（DNA+蛋白质）〉DNA〉基因〉脱氧核苷酸第二节 DNA复制和蛋白质合成一、DNA复制 1、过程:边解旋边复制（需在酶的作用下）2、方式：半保留复制【全部DNA分子中保留原有母链信息：（1/2）n－1，其中n为复制的次数】 二、遗传信息的转录 1、RNA（单链），基本单位：核苷酸2、核苷酸组成：磷酸+核糖+含氮碱基（腺嘌呤A、尿嘧啶U、鸟嘌呤G、胞嘧啶C）3、转录：是以DNA为模板合成信使RNA（mRNA）的过程。地点：细胞核内。 4、注意点：A、由于DNA是双链，而mRNA是单链，因而转录时，DNA先解旋，再以其中的一条链（有义链）为模板合成mRNA。            B、RNA分子中没有碱基T，转录时按照A—U、T—A、G—C、C—G的互补配对规律合成具有一定碱基排列顺序的mRNA。            C、通过转录，DNA携带的遗传信息传递给mRNA。mRNA分子内的碱基排列顺序称为“遗传密码”，其中可决定氨基酸顺序的每三个相邻碱基称为“密码子”。  3、P51表6-41  61个密码子表示20种氨基酸，另有3个终止密码子。三、翻译 1、定义：指以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。        （由于，mRNA在核中形成后就进入细胞质中，与核糖体结合开始蛋白质的合成，所以翻译的位置在细胞质中。） 2、转移RNA（tRNA）：负责将所需的氨基酸运送进核糖体，不同氨基酸的tRNA不同。 3、注意点：1个密码子（3个相邻碱基）对应1个氨基酸；1个氨基酸可有1个以上密码子1个tRNA对应1个氨基酸；1个氨基酸可有1个以上的tRNA补充：DNA(基因）、密码子、氨基酸、蛋白质的数值关系：『设有一条蛋白质多肽链（n肽）：』则：1、氨基酸：n个            2、密码子：n个          3、mRNA中碱基3n个      4、DNA（双链）中碱基6n个  复制  转录  翻译时间  有丝分裂间期和减数第一次分裂间期  生长发育的连续过程中 场所  主要在细胞核，少部分在线粒体和叶绿体 细胞核 核糖体 原料 4种脱氧核苷酸 4种核糖核苷酸 20种氨基酸模板 DNA的两条链 DNA中的一条链 mRNA条件 特定的酶和ATP等 过程 DNA解旋，以两条链为模板，按碱基互补配对原则，合成两条子链，子链与对应链螺旋化 DNA解旋，以其一条链为模板，按碱基互补配对原则，形成mRNA单链，进入细胞质与核糖体结合  以mRNA为模板，合成有一定氨基酸序列的蛋白质模板去向 分别进入两个子代DNA分子中 恢复原样，与非模板链重新组成双螺旋结构 分解成单个核苷酸特点 边解旋边复制，半保留复制 边解旋边转录，DNA双链全保留 一个mRNA上可连续结合多个核糖体，顺次合成多肽链产物 两个双链DNA分于 mRNA等 蛋白质（多肽链）意义 复制遗传信息，使遗传信息从亲代传给子代 表达遗传信息，使生物体表现出各种遗传性状四、中心法则及其发展 1、图解2、RNA的自我复制及在逆转录酶的作用下合成DNA，是对中心法则的补充第三节 基因工程与转基因生物 一、基因工程 1、三种必要工具：切割DNA工具——限制性内切酶；拼接DNA工具——DNA连接酶；                 运载体——质粒（双链闭环的DNA分子）2、基因工程的基本步骤：A、获取目的基因； B、目的基因与运载体重组；                      C、重组DNA分子导入受体细胞；D、筛选含目的基因的受体细胞二、转基因技术的应用 1、微生物基因工程：利用发酵原理，用于药用蛋白质的规模化生产 2、植物基因工程：抗病毒烟草、疫苗基因转入植物 3、动物基因工程：获得具有优良性状的动物新品种；培育能产生人源性蛋白质药物的动物三、转基因生物产品的安全性 1、转基因生物本身是否对生态环境造成不利 2、转基因生物产品是否对人类健康造成损害§7.生物的遗传和变异〔二〕DNA的分子结构和功能：Ⅰ.DNA的分子结构1.化学结构：脱氧核糖核苷酸连接成脱氧核苷酸链。磷、糖在外为骨架，碱基在内。2.空间结构：规则的双螺旋（双链螺旋结构，极性相反平行）3.结构特点：①稳定性：外侧是磷酸和脱氧核糖交替连接，碱基A-T、C-G配对。②多样性：碱基对排列顺序千变万化，数目成百上千。③特异性：每种生物具有特定的碱基排列。4.碱基互补配对原则的一般规律：规律一：一个双链DNA分子中，A＝T、C＝G、A＋G＝C＋T，即嘌呤碱基总数等于嘧啶碱基总数。规律二：在双链DNA分子中，互补的两碱基和（A＋T或C＋G）占全部碱基的比等于其任何一条单链中该种碱基比例的比值，且等于其转录形成的mRNA中该种比例的比值。规律三：DNA分于一条链中的（A＋G）/（C＋T）比值的倒数等于其互补链中该种碱基的比值。即（A1＋G1）/（C1＋T1）＝（C2＋T2）/（A2＋G2）规律四：DNA分子一条链中的（A＋T）/（G＋C）比值等于其互补链和整个DNA分子中该种比例的比值。即（A1＋T1）/（G1＋C1）＝（A2＋T2）/（G2＋C2）＝（A1＋A2＋T1＋T2）/（G1＋G2＋C1＋C2）Ⅱ.DNA的复制1.时间：有丝分裂间期和减数分裂间期2.条件：模板—DNA双链；原料—细胞中游离的四种脱氧核苷酸；能量—ATP；多种酶3.过程：边解旋边复制，解旋与复制同步，多起点复制。4.特点：半保留复制，新形成的DNA分子有一条链是母链，5.意义：通过复制，使遗传信息从亲代传给了子代，保证遗传信息的连续性Ⅲ.基因与DNA、染色体的关系基因是有遗传效应DNA片段，是决定生物性状的基本单位。在染色体上呈直线排列。染色体是基因、DNA的载体。Ⅳ.基因控制蛋白质的合成（转录、翻译）转录：在细胞核内，以DNA一条链为模板，按照碱基互补配对原则，合成RNA的过程。翻译：在细胞质中，以信使RNA为模板，合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。Ⅴ.基因控制性状的原理，中心法则：①通过控制酶的合成来控制性状；② 通过控制蛋白质分子结构直接控制性状§5.生命活动的调节Ⅱ.人和高等动物生命活动的调节（一）体液调节1.概念：某些化学物质（如激素、CO2）通过体液的传送，对任何动物体的生理活动所进行的调节。2.动物激素的种类和生理作用：见课本备注：①人体中最重要的内分泌腺是垂体，最大的内分泌腺是甲状腺。②碘是合成甲状腺激素的原料，母体缺碘会换地方性甲状腺肿，可使其所生婴儿患呆小症。③（动物体内的）酶、激素、维生素：a、来源：酶在机体内所有的活细胞中都能产生，激素只是某些腺细胞（如动物内分泌腺）分泌的，维生素在动物体内一般不能合成或合成量不足，主要从食物中获得。b、本质：大多数酶是蛋白质，少数是RNA。激素：肽类激素（如下丘脑、胃肠道黏膜产生的激素）；蛋白类激素（如生长激素、胰岛素）；氨基酸衍生物（如甲状腺激素、肾上腺激素）。维生素：小分子有机物。脂溶性的有维生素A、D、E、K等；水溶性维生素有维生素B族及维生素C等。c、功能：酶——催化；激素——调节；维生素——多为某些酶的辅酶的组成成分，对维持生物正常发育、物质代谢等有重要作用。④研究激素生理功能的主要方法:激素生理功能的研究中常用的方法有摘除、移植直射、饲喂法等，但后两种方法使用中还要注意相关激素的化学本质。甲状腺激素：a.饲喂法：用含用甲状腺制剂的饲料饲喂蝌蚪          b.摘除法：摘除小狗的甲状腺生长激素：a.切除法：切除幼年动物的垂体         b.注射法：注射一定浓度的生长激素性激素：a.割除性腺   b.移植性腺3.内分泌的枢纽            激素     激素下丘脑——→垂体——→内分泌腺4.激素分泌的调节方式：反馈举例：（甲状腺激素的分泌）：寒冷、紧张等           促甲状腺激    促甲状腺刺激→下丘脑————→垂体————→甲状腺       （-）素释放激素（-）激素        5.相关激素间的关系——协同作用：如生长激素和甲状腺激素互作增效                     拮抗作用：如胰岛素和胰高血糖素作用相反（二）神经调节1.概念：神经系统对生命活动所进行的调节2.基本方式：反射——概念：在中枢神经系统的参与下，人和动物对内外刺激所产生的规律性的反应                   结构基础：反射弧（由感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器五部分组成）3.类型（1）非条件反射  概念：通过遗传而获得的先天性反射                 举例：吮吸反射、膝跳反射（2）条件反射：    概念：在非条件反射的基础上，在生活过程中通过训练逐渐形成的后天性反射                意义：大大提高了动物适应复杂环境变化的能力（三）兴奋的传导1.神经纤维上的传导：（1）过程：（2）特点：双向传导，不衰减2.细胞间传递：（1）结构：突触前膜：轴突末端突触小体的膜          突触间隙：突触前膜与突触后膜之间存在的间隙          突触后膜：另一个神经元的胞体膜或树突膜（2）过程：（3）特点：单向传递，兴奋只能从一个神经元的轴突传递给另一个神经元的细胞体或树突§7.生物的遗传和变异〔一〕DNA是遗传物质的经典实验中的思路与方法：Ⅰ.实验设计思想：要证明DNA和蛋白质到底谁是遗传物质，就要设法将DNA和蛋白质分开，单独的、直接的观察DNA的作用。Ⅱ.两个经典实验：①肺炎双球菌转化试验：有毒的S菌的遗传物质促使无毒的R菌转化成S菌。②噬菌体侵染细菌实验：噬菌体是一种病毒，由蛋白质外壳（含S）和DNA(含P)构成，与细菌是寄生关系。★备注：实验步骤——1.吸附：噬菌体用尾丝吸在细菌外面；2.注入：噬菌体DNA进入细菌体内；3.复制：噬菌体的DNA利用细菌体内的氨基酸和脱氧核苷酸来合成自己的蛋白质外壳和DNA分子（材料全部来细菌）；4.组装：复制好的蛋白质外壳和DNA对应装配成完整的噬菌体；5.释放：细菌破裂死亡，噬菌体放出实验结果：DNA是遗传物质③少数生物如：烟草花叶病毒用RNA为遗传物质，因此我们说核酸是一切生物的遗传物质（生物的遗传物质是DNA或RNA），DNA是主要的遗传物质。