生命科学导论复习.doc

生命科学导论复习第一讲 绪 论 生物学经历了三个发展阶段：（1）描述生物学阶段（19世纪中叶以前）主要从外部形态特征观察、描述、记载各种类型生物，寻找他们之间的异同和进化脉络。达尔文物种起源（1859）（2）实验生物学阶段（ 19世纪中到20世纪中）利用各种仪器工具，通过实验过程，探索生命活动的内在规律。（3）创造生物学阶段（20世纪中叶以后）分子生物学和基因工程的发展使人们有可能“创造”新的物种。第二讲 构造生物体的基本元件从生物小分子到生物大分子一、 生物小分子与生物大分子的关系二、生物小分子简介1、水 水占生物体的 60 以上的重量。 地球上生命起源于水中，陆生生物体内细胞也生活在水环境中。水的性质影响生命活动，如：溶解性质，酸碱度，pH。水影响生命活动的例子： 肺泡在水环境中保证O2和CO2的交换。水分子间氢键造成水的表面张力，可使肺泡瘪塌。 肺泡中存在一种表面活性蛋白破坏水的表面张力，使肺泡胀开。 2、 氨基酸 氨基酸是同时具有氨基和羧基的小分子。参与蛋白合成的共有20种天然氨基酸。 根据侧链结构和性质，可把20种氨基酸分成不同的组：疏水氨基酸：亮氨酸。亲水氨基酸：丝氨酸。酸性氨基酸：天冬氨酸。碱性氨基酸：精氨酸。氨基酸的功能：（1）作为组建蛋白质的元件（2）有的氨基酸或其衍生物具有生物活性（代谢调节、信号传递等）3、 单糖多羟基醛或多羟基酮称为糖。以葡萄糖为例，葡萄糖是六碳糖。单糖的生物功能：A、作为多糖的组成元件。B、作为燃料。C、组成寡糖参与细胞信号传递4、 核苷酸 核苷酸分子由三个部分组成：碱基：嘧啶、嘌呤、五碳糖（核糖或脱氧核糖）、磷酸。参加大分子核酸组成的共有8种核苷酸 DNA水解液中：腺脱氧核苷酸（dAMP）、鸟脱氧核苷酸（dGMP）、胞脱氧核苷酸（dCMP）、胸腺脱氧核苷酸（dTMP）；RNA水解液中：腺苷酸（AMP）、鸟苷酸（GMP）、胞苷酸（CMP）、 尿苷酸（UMP）。5、 脂类 脂类是指生物体内不溶于水而溶于有机溶剂的各种小分子。葡萄糖水溶性的、油脂脂溶性的。三、生物大分子的形成生物大分子主要有三大类：蛋白质、核酸、多糖。它们都是由生物小分子单体通过特有的共价键联结而成。1、 氨基酸通过肽键联成肽链 寡肽：含有 10 左右氨基酸残基（如二肽、五肽、八肽）。多肽：含 1020 个氨基酸残基。蛋白质：含几十个氨基酸残基。注意：肽链有方向性，氨基端（ N 端），羧基端（ C 端）。一条肽链的两端有不同结构和性质：一端的氨基酸残基带有游离氨基，称氨基端；另一端的氨基酸残基带有游离羧基，称羧基端。2、 单糖通过糖苷键联成多糖链 （1）贰糖 对贰糖结构的了解包括弄清楚：单糖基成份，还是糖苷键取代位置。（2）淀粉和纤维素都由葡萄糖组成，它们之间主要区别在于糖苷键和糖苷键的区别（3）注意：多糖链也有方向性，有还原端和非还原端。 3、核苷酸通过磷酸二酯键联成核酸 （1）核酸链也有方向性。（2）DNA 和 RNA 在组成成份上有差别。四、生物大分子的高级结构1、蛋白质的高级结构 蛋白质的一级结构是指肽链中氨基酸的排列顺序；蛋白质的二级结构是指邻近几个氨基酸形成的一定的结构形状。由生物小分子到生物大分子，分子增大，出现新的性质。其中最主要的特点是：生物大分子有独特的立体结构、空间构型和分子整体形状。蛋白质的三级结构是指整条肽链盘绕折叠形成一定的空间结构形状。如纤维蛋白和球状蛋白。 蛋白质的四级结构是指各条肽链之间的位置和结构。所以，四级结构只存在于由两条肽链以上组成的蛋白质。3、 维持生物大分子高级结构的重要因素非共价键4、 核酸的高级结构（1）DNA双螺旋 A、两条反向平行的核苷酸链共同盘绕形成双螺旋，糖磷酸糖构成螺旋主链。B、两条链的碱基都位于中间，碱基平面与螺旋轴垂直。C、两条链对应碱基呈配对关系AT 、GC。DNA 双螺旋可以看作是 DNA 的二级结构，DNA 的三级结构的形成需要蛋白质帮助。（2）RNA为单链盘绕，局部形成碱基配对。例如：转运RNA（tRNA）的三叶草结构。5、多糖链的高级结构 不同高级结构带来不同的生物学性能淀粉形成螺旋状（能源贮存）、纤维素呈长纤维状（结构支架）。第三讲 细胞-生物体的基本单位一、 细胞学说的建立人们用显微镜观察各种生物，包括微生物和动、植物的细微构造，到处都看到细胞结构。逐渐形成一个观念：各种生物都是由细胞组成的。19 世纪初，两位德国生物学家施莱登和施旺正式明确提出：1、细胞是植物体和动物体的基本结构单位。这个观点，经过后来的丰富和发展，形成公认的细胞学说：（1）细胞是所有动、植物的基本结构单位。（2）细胞是所有动、植物的基本功能单位。每个细胞相对独立，一个生物体内各细胞之间协同配合。（3）新细胞由老细胞繁殖产生。2、 细胞学说的科学意义 细胞学说的提出先于进化论约20年，它与进化论一起，奠定了生物科学的基础。细胞学说使生命世界有机结构多样性的统一，从哲学推断走向自然科学论证。细胞学说被认为是 19 世纪自然科学的重大发现之一。值得注意的是，从两篇经典的论文看来，细胞学说不但关系到生物体的构造，也关系到生物体的生长与发育。 最初提出细胞学说观点的论文:德国植物学家施莱登 1838 年发表的论文 : 论植物发现;德国动物学家施旺 1839 年发表的论文: 动、植物结构与生长相似性的显微研究。最简单的病毒仅由核酸大分子和蛋白质大分子组成。但是，病毒颗粒必需进入寄主活细胞才能表现出生命的各方面特性。二、细胞的结构与功能1、 动物细胞的典型结构 细胞膜和生物膜：磷脂和鞘脂分子具有一个共同的特征一个极性的头两个非极性的尾巴。在水环境中，这类分子会自发形成脂双层微囊。细胞膜的框架，就是脂双层，还有蛋白质“镶嵌”其中。1970s 提出的流动（液态）镶嵌学说，强调了生物膜中脂分子和蛋白质分子的运动。这样的膜结构不但用以组成细胞膜，还用以分割形成各种细胞器，所以，统称生物膜。细胞核：由两层生物膜围成，遗传信息贮藏在核内，是 DNA 复制和 RNA 合成场所。 内质网：由单层生物膜围成。是蛋白质合成、修饰和分泌；脂类合成的场所。 高尔基体：由单层生物膜围成，与蛋白质修饰和分泌有关。溶酶体：由单层生物膜围成，是生物大分子分解的场所。线粒体：由双层生物膜围成，是生物氧化、产生能量的场所。细胞质：有多种蛋白质和酶，是糖酶解和糖元合成等反应的场所。细胞骨架：由蛋白质亚基组装成，和细胞形状、迁移、信息传导等有关。核糖体：由 RNA 和蛋白质形成的大颗粒，是 蛋白质合成的场所。2、植物细胞的典型结构（略）3、真核细胞和原核细胞 细菌细胞结构与动、植物细胞不同，要简单的多。最主要的差别是细菌没有细胞核结构，核物质DNA还是有的，形成类核区(又称拟核)。并且细菌细胞也没有其他各种细胞器。原核生物：细菌、放线菌、蓝藻。真核生物：植物、动物、真菌（霉菌、酵母)。 三、 细胞分裂和细胞周期1、 为什么会有细胞分裂 随着细胞生长，细胞体积增大，而细胞表面积和体积之比(表面积/体积)却在变小。活细胞不断进行新陈代谢，细胞表面担负着输入养分，排出废物的重任。表面积/体积 比值的下降， 意味着代谢速率的受限和下降。所以，细胞分裂是细胞生长过程中保持足够表面积，维持一定的生长速率的重要措施。2、 原核生物的细胞分裂 以细菌为例，细胞分裂比较简单。细胞生长增大到一定程度，DNA 复制，形成两个 DNA 分子，分别移到拉长了的细胞两端，中间形成新的细胞间隔，进而形成细胞壁，成为两个细胞。这称为二分分裂。3、 真核细胞的有丝分裂 大多数真核生物是多细胞生物。体细胞的分裂称为有丝分裂；生殖细胞形成过程中，则有与之不同的减数分裂。（1）细胞分裂周期 细胞从前一次分裂开始到后一次分裂开始，这段时间称为一个细胞周期。通常，细胞周期区分为四个阶段：M 期 分裂期，在这个阶段可以在显微镜下看到细胞分裂过程。G1 期DNA 合成前期。S期DNA 合成期。G2 期DNA 合成后期。G1 期、S 期和 G2 期又总称为分裂间期。（2）有丝分裂过程 前期：染色质浓缩，折叠，包装，形成光镜下可见的染色体，每条染色体含两条染色单体。中期：核膜消失，染色体排列在赤道板上。后期：姐妹染色单体分开，被分别拉向细胞两侧。末期：重新形成核膜，染色体消失。胞质分裂：胞质形成间隔，最终分开为两个细胞。（3）染色质和染色体 处于分裂间期的细胞，细胞核内的 DNA 分子，在一些蛋白质的帮助下，有一定程度的盘绕，形成核小体。多个核小体串在一起形成染色质。所以，染色质是在细胞分裂间期遗传物质存在的形式。核小体直径10 nm，光镜下看不到。当细胞进入 M 期时，染色质折叠包装，大约压缩8400 倍，形成光镜下可以看到的染色体。4、 真核细胞的减数分裂 （1）减数分裂发生在产生生殖细胞的过程中。生殖细胞包括卵细胞和精子细胞。它们的遗传物质总量仅为体细胞的一半，称为 n 细胞。由 2n 的体细胞产生 n 的生殖细胞，需要经过减数分裂。（2）减数分裂后，细胞中染色体数目减少一半。减数分裂可以分为两个阶段：第一次减数分裂：DNA复制一次，细胞分裂一次。第二次减数分裂：DNA不复制,细胞再分裂一次。（3）减数分裂丰富基因组合。减数分裂的特点: 一是子细胞染色体数减半；二是子细胞基因组合大为丰富。经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。结果是, 有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。经由减数分裂产生的生殖细胞，其基因组合表现极大的丰富和多样化。结果是, 有性生殖的后代具有更丰富的基因组合，具有更强的适应性和进化潜能。四、细胞分化、衰老与死亡1、细胞的分化 成年人全身细胞总数约1012个。细胞种类有 200 多种。多种类细胞均来自一个受精卵细胞。细胞分化的定义：发育过程中细胞后代在形态、结构和功能上发生差异的过程称为细胞分化。细胞分化不但发生在胚胎阶段和发育过程中，亦发生在成人阶段。如：人体血细胞的产生。分化以后不同种类的细胞，形态不同，功能不同，基因表达不同，代谢活动也不同。2、 细胞的衰老 衰老是人们永恒的议题，至今仍是一个迷。人体衰老时，身体各部分功能都发生衰老。身体的衰老是以细胞衰老为基础的。实验证明，细胞有着明显的衰老过程。衰老的机理，尚不清楚，有各种学说。自由基假说是其中广为人们接受的一种假说。生物氧化中产生自由基，自由基破坏生物大分子蛋白质、核酸、脂类等。使得细胞结构破坏，基因突变，导致细胞衰老。人体存在着清除自由基机制，这些消灭自由基机制受遗传控制。3、 细胞凋亡 多细胞生物个体的一生中，不断发生构成身体的细胞的死亡。有两种细胞死亡：因环境因素突变或病原物入侵而死亡，称为病理死亡，或细胞坏死。因个体正常生命活动需要，部分细胞必定在一定阶段死去，称细胞凋亡。细胞凋亡受基因控制。线虫是研究细胞凋亡的理想材料。每条线虫具有1090个细胞，其中131个细胞在发育过程中凋亡。从线虫中找到若干控制细胞凋亡的基因。第四讲 生物的新陈代谢一、 酶是生物催化剂1、 酶的催化特点 催化剂可以加快化学反应的速度，酶是生物催化剂，它的突出优点是：催化效率高、专一性质、可以调节。2、 酶的化学本质是蛋白质 有的酶仅仅由蛋白质组成，如：核糖核酸酶。有的酶除了主要由蛋白质组成外，还有一些金属离子或小分子参与。这些金属离子或小分子是酶活性所必须的，称为辅酶/辅基或辅助因子。3、 酶催化作用的机理是降低活化能 催化剂只能催化原来可以进行的反应，加快其反应速度。即使对可以进行的反应来说，反应物分子应越过一个活化能才能发生反应。酶作为催化剂的作用是降低活化能。酶是如何降低活化能的：首先需要酶与底物分子结合，酶蛋白结构中有底物结合中心/活性中心。然后，酶蛋白分子以各种方式，作用于底物分子，使底物分子活化起来。酶与底物的专一结合，又是酶促反应专一性的体现。4、酶的活性可以调控（略）二、生命世界的能量源泉是太阳能1、生物体的每一个代谢反应都分为物质代谢和能量代谢两个侧面。 物质代谢由底物分子变成产物分子；能量代谢消耗能量或释放能量。2、 ATP是生物体能量流通的货币 一个代谢反应释出的能量贮入ATP，ATP所贮能量供另一个代谢反应消耗能量时使用。3、生物体把能量用在生命活动的各个方面（略）4、太阳能是整个生命世界的能量源泉 绿色植物和光合细菌把太阳能转变为化学能，利用太阳能合成有机物；除了维持自身的生存还为其他生物提供食物。食物链 绿色植物和光合细菌利用太阳能的过程称为光合作用。叶绿体中的叶绿素是进行光合作用必不可少的成份。在叶绿体中进行的光合作用，又可以分为两个步骤：光反应：在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，激发其电子，放出O2，最终产生两种高能化合物 ATP和 NADPH。碳反应：把 ATP 和 NADPH 中的能量，用于固定和还原 CO2，生成糖类化合物。三、 生物体主要从有机分子的氧化取得能量 1、 有机物氧化释放能量 一支火柴的燃烧是纤维素氧化（C6H12O6）n + O2 =n CO2 + nH2O + 能量（纤维素 + 氧 = 温度 + 光和热） 生物体也进行类似的反（C6H12O6）n + O2 =n CO2 + nH2O + 能量（淀粉 + 氧 = 酶 + ATP）2、 生物体内氧化分步骤进行（略）3、葡萄糖氧化分解产生能量的两条途径（有氧途径三阶段，无氧途径两阶段）A、 糖酵解阶段（途径）6个碳的葡萄糖分解为2个3碳的丙酮酸，净得2个ATP，同时还产生NADH。糖酵解途径可以在无氧情况下进行，但是要解决NADH变回到NAD问题。B、三羧酸循环阶段 三羧酸循环一定需要氧才能进行。在三羧酸循环中脱下的氢，形成NADH 和 FADH2，然后再逐步传递给氧。C、氧化磷酸化阶段脱下的氢可以看作是电子加上质子2H =2e2H在呼吸链起端，电子处在高能水平，传递到O2时，处于低能水平。传递过程中释出的能量，用于产生ATP。总之，一个葡萄糖分子经过： 无氧糖酵解途径 丙酮酸2个ATP 。有氧糖酵解、三羧酸循环氧化磷酸化，完全氧化 36个 ATP、CO2 和 H2O。第七讲 人体的防御体系 免疫系统一、 人体的两道防线1、 免疫系统的任务是消灭“异己”免疫系统的任务就是消灭“异己”，保证身体的健康生存。2、 人体有两道防线 面对病原物的入侵，人体出现两类免疫反应，亦可称为两道防线。非特异性免疫和特异性免疫。二、免疫器官和免疫细胞负责特异性免疫功能的，主要是以 B细胞和 T细胞为主的免疫活性细胞。免疫活性细胞在免疫器官内产生、成熟、运行和贮存。1、 免疫器官 人体免疫器官包括以下各部分：骨髓：各种血细胞生成场所。胸腺：T淋巴细胞成熟场所。脾脏：贮存淋巴细胞的场所。淋巴结和淋巴管：构成淋巴细胞贮存运输系统。2、 免疫细胞 免疫细胞包括各种淋巴细胞、单核细胞，巨噬细胞和粒细胞等一切与免疫有关的细胞。人体淋巴细胞总数约 2 x 1010 个。其中最主要的参与免疫应答的细胞叫免疫活性细胞：B细胞和T细胞。 此外，还有K细胞，NK细胞，N 细胞，D细胞等，也是免疫活性细胞。B细胞和T细胞的共同特点：（1）特异地识别抗原；（2）在抗原刺激下，活化起来，分化，增殖；（3）发挥特异的免疫应答效应，产生抗体，产生因子，直接攻击“变坏”细胞。三、 特异性免疫的工作机理1、 免疫细胞负责特异性免疫 特异性免疫针对不同抗原给出不同反应。外来的蛋白质或多糖大分子，分子量在 10000 以上，可以作为抗原引起特异性免疫反应。2、B细胞分泌抗体，在体液免疫中起作用。抗体是由四条肽链组成的蛋白质分子。轻链可变区，重链可变区，补体结合区。抗体与抗原形成特异结合，再通过下列反应消灭抗原。中和反应：抗体结合抗原以便吞噬细胞吞噬。聚集反应：抗体是双价的，可以使抗原聚集，以便吞噬。沉淀反应：抗体结合后，使可溶性抗原大分子沉淀，以便吞噬。活化补体：抗体结合在细菌细胞表面，Fc 结合并活化一系列补体， 活化了的补体分子在细菌细胞膜上打个洞，使后者裂解死去。(补体是存在于血液中的一组蛋白质，参与免疫反应)3、T细胞在细胞免疫中起作用 Tc 细胞毒、T 细胞直接参与杀伤靶细胞。杀伤机理：（1）直接使靶细胞裂解；（2）诱导靶细胞进入凋亡程序。 4、免疫细胞的相互配合 在抗原刺激下，免疫细胞从静息状态的淋巴细胞活化起来。免疫细胞的活化，不仅需要抗原刺激，还需要其他免疫细胞帮助。 5、克隆选择学说 （1）特异性免疫的两个特点专一性、记忆性。（2）记忆性的来源是因为激活后的免疫细胞中一部分变成记忆细胞。（3）免疫细胞何以会对付千变万化的抗原？回答免疫细胞表面有特异结合抗原的受体。免疫细胞表面对付千变万化抗原的各种受体从何而来？有两种可能的回答：或者：身体内储有千千万万种各带不同受体的免疫细胞，每种抗原刺激从中选择活化一种克隆选择说。或者：身体内只有一种或数种免疫细胞，不同抗原诱导产生出千变万化的受体来诱导说/定做说。四、免疫学的实际应用 1、人工免疫和生物制品 通过注射、口服等方法使人体摄入抗原类或抗体类物质，使人体增强对外来入侵的免疫能力，称为人工免疫。用大规模工业化手段生产用于人工免疫的各种生物来源的制剂，统称生物制品。生物制品主要用于传染性疾病的预防、治疗和诊断。（1）人工自动免疫生物制品促使人体产生特异免疫能力。注射抗原，使人体“主动地”产生特异抗体。（2）人工被动免疫生物制品向人体提供特异或非特异免疫能力。注射含抗体成份的抗血清，使人体“被动地”获得特异的或非特异的抵抗能力。卡介苗经过处理，变成弱毒或无毒的活的结核杆菌。白百破疫苗，伤寒疫苗经过处理的死菌体。抗狂犬病毒血清、抗乙肝病毒血清、抗破伤风毒素血清、胎盘球蛋白、血浆球蛋白。2、 免疫技术用于疾病治疗（1）一些抗血清已用于狂犬病、乙肝、 破伤风的预防和治疗。（2）器官移植要求免疫抑制环胞菌素作为良好的免疫抑制剂，已广泛用于器官移植。（3）癌症的免疫治疗 人体免疫系统为什么不能阻止癌细胞增长形成肿瘤？免疫活性细胞能否在治疗癌症发挥威力发挥威力？能。 3、免疫技术用作研究手段 （1）亲和层析：利用 抗原 / 抗体专一 性结合原理，从各种杂蛋白中分离目的蛋白。（2）酶联免疫吸附法（ELISA）专一性检测微量的蛋白质（109克）。专一性强，灵敏度高。4、单克隆抗体 随着应用日益广泛，对抗体的数量和质量（专一性）要求越来越高。数量多传统的实验动物马、兔等免疫不方便。质量高大动物免疫难以做到单克隆。 用细胞融合技术获得单克隆抗体综合了两方面优势：淋巴细胞肿瘤能不断增值，但没有产生专一抗体能力。从脾脏得到淋巴细胞能产生专一抗体，但不能不断增值。5、与免疫系统有关的疾病（1）过敏 过敏反应表现：打喷嚏，哮喘，风疹等。过敏源：花粉，地毯灰尘，食物中某些蛋白质，蜜蜂刺蛰。许多脱敏药物都有抗组胺效应。（2）自身免疫疾病 正常情况下，人体的免疫系统不会攻击自身细胞和组织。由于某些尚未清楚的原因，免疫活性细胞攻击自身组织，出现自身免疫疾病。自身免疫疾病包括：红斑狼疮、风湿性关节炎、依赖胰岛素的糖尿病综合症、硬化病、肌无力症等等。（3）免疫功能低下或缺失可由多种原因引起。严重综合型免疫缺失症（ SCID ），因为编码腺苷脱氨酶（ADA）的基因缺陷造成。（4）艾滋病（AIDS）获得性免疫缺失综合症（AIDS）现在认为由HIV 病毒引起。第八讲 生物体内的信息传递一、 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：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）2、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：光、形体动作、声、气味等等。 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；内分泌系统主要协调内部。哺乳动物和其他较为低等的动物亦有这两个系统二、神经系统在信息传递中的作用1、神经系统协调生物体对外界的反应（1）人体的一个简单的反应膝跳反射。膝跳反射实际上是两个神经元细胞分别联系着：感受器（肌梭）和效应器（横纹肌）。（2）实际上，人的神经活动，都会不同程度的受到脑的影响，所以，在大多数情况下, 神经元细胞之间联系要比上述协调膝跳反射更复杂一些。（3）神经系统中担负神经传导的基本结构和功能单位是神经细胞，即神经元。另外，还有几种神经胶质细胞，它们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。2、神经元的结构 神经元的细胞结构很特别，由以下几部分组成：（1）细胞体：含有细胞核的膨大部分，还含有高尔基体、线粒体等。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 1 m，鲸的神经元可长达 10 m。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。 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。造成静息电位的原因很多。其中一个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。（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+）由膜外流向膜内，使膜两侧电位从 70 mV , 一下跳到 +35mV，这就是动作电位。动作电位的产生，意味神经冲动的产生。动作电位产生与传播有以下特点：“全或无”：刺激强度不够，不产生动作电位，刺激达到或超过有效强度（阈值），动作电位恒定为 +35 mV。快速产生与传播：动作电位的产生很快，大约仅需 1 ms 时间。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 100 m/S。不应期：产生动作电位需1 ms，再加上恢复到原来静息电位状态35ms，所以在一个刺激作用后，直至恢复到静息电位状态，总共46ms，这段时间内，神经细胞对新的刺激无反应，称为不应期。（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?两种方式：电突触、化学突触。直接引起后面细胞产生动作电位方式，使神经冲动传播下去，这种情况下的突触称为电突触。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。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。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 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。（5）一个神经元就是一个整合器，随时接受成百上千个信息，进行加工，作出决定：兴奋/抑制。随时输出大量信息至不同细胞。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。三、激素系统和细胞信息传递1、内分泌，侧分泌和自分泌 激素系统的主要功能是保持生物体个体内部的协调运作。 激素系统原来一直称为内分泌系统。人有各种内分泌系腺，“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。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。还有一些细胞分泌激素，可作用于自身。这样，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。这些细胞调节物统称为激素。2、激素两类信号分子 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。血流中一般激素的浓度10-8 M，突触间隙乙酰胆碱5 *10-4 M。脂溶性激素性激素(固醇类)：肾上腺皮质激素、甲状腺素。水溶性激素胰岛素(肽类)：肾上腺素(氨基酸衍生物)。 3、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。4、 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。 5、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，产生环状腺苷酸 cAMP。cAMP 再继续推动后面多重反应，使细胞出现总效应，最后使血糖上升。（1）cAMP 被称为第二信使。后来，c GMP 、Ca2+ 等陆续被发现在细胞信号传递中，起第二信使作用。通过第二信使，推动后续多步反应。由第二信使推动的多步反应，还具有使激素效应放大的作用。第二信使的基本特征：在激素作用下，胞内最早反映出浓度变化。能够推动后续反应。浓度一度升高后，能很快恢复，准备应付后一个刺激。（2）受体蛋白质磷酸化也可以是信号传递的开端。胰岛素等与相应的受体结合，引起的第一步反应是使受体蛋白本身磷酸化磷酸结合在受体蛋白分子中氨基酸残基上。然后由磷酸化的受体，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。四、神经、激素配合作用控制体内稳态1、下丘脑脑下垂体内分泌系统形成调控通路。激素的分泌受着神经系统的调控。2、例：钙的吸收和沉积受多种因子调控。甲状旁腺：甲状旁腺素；甲状腺：降血钙素；食物中：维生素D。3、例二：血糖水平的调控的复杂网络 肾上腺：肾上腺素；胰岛：胰岛素；胰脏：胰高血糖素。