生命系统信息传递的三类情况

重庆 敖永权

生命系统信息传递的三类情况

重庆 敖永权

一、知识整合

1．细胞内的信息传递

2．细胞间的信息传递

（1）通过激素、递质等化学物质传递信息。

（2）通过细胞直接接触传递信息，如受精作用、效应T细胞与靶细胞的识别等。

（3）通过细胞通道传递信息，如植物的胞间连丝。

3．生态系统的信息传递

（1）生物与生物之间的信息传递，如物理信息、化学信息、行为信息和营养信息。

（2）生物与无机环境的信息传递，如物理信息。

二、针对训练

【例1】细胞间和细胞内信息传递过程中，需要受体对信号的识别。甲、乙分别是人体细胞内受体和细胞表面受体的作用机制模式图。下列有关受体的叙述错误的是 （ ）

A. 图中细胞膜上的受体、细胞质受体和核受体的化学本质均为糖蛋白（蛋白质）

B. 雌性激素只能与特定的受体结合，因此雌性激素只能作用于特定的靶细胞

C. 人体内其他激素的作用机制与甲相似，即通过细胞内受体识别特定的激素

D. 若乙表示神经元间兴奋的传递方式，则其中信号分

子为神经递质

【解析】雌性激素为脂质物质，易通过细胞膜进入细胞内，其作用机理如甲所示。而人体大多数激素如生长激素、胰岛素、胰高血糖素等为蛋白质，不可以直接跨膜运输，这类激素的受体一般位于细胞膜上，故C项有误。

【答案】C

【例2】下图表示人体生命活动调节过程中细胞之间信息传递的两种方式，以下相关叙述错误的是 （ ）

A. 甲状腺激素和神经递质的传输方式分别是①和②

B. ②中信息传递的速度比①中信息传递的速度要快

C. ①中细胞a分泌的信息分子通过体液只能传送至细胞b

D. ①和②中特定的信息均依靠细胞b的特异性受体识别

【解析】本题涉及细胞之间信息传递两种方式的比较：①为细胞分泌的化学物质（如激素），随血液到达全身各处，与靶细胞的细胞膜表面的受体结合，将信息传递给靶细胞；②为细胞分泌的化学物质（如神经递质）进入组织液，直接作用于受体细胞。两者相似点为特定的信息分子均依靠靶细胞特异性受体来识别，通过信息分子间接实现了信息交流。信息分子传递信息的一般步骤为：特定的细胞释放信息分子→信息分子经扩散或体液运输→与靶细胞的受体特异性结合→受体对信号进行转换并启动细胞内信使系统→靶细胞产生生物学效应。选项C多了“只能”两字，①中细胞a分泌的信息分子通过体液可传送至全身各处。

【答案】C

【例3】下列属于同一类信息传递的是 （ ）

①草原上的鸟，当出现敌情时，雄鸟急速起飞，扇动两翅，给雌鸟发出警报

②毒蜂身上斑斓的花纹

③萤火虫通过闪光来识别同伴

④红三叶草花的色彩和形状

⑤非洲草原上的豺用小便划出自己的领地范围

A. ①②③ B. ②③④

C. ③④⑤ D. ②③⑤

【解析】生态系统中信息可分为三类：物理信息、化学信息、行为信息，②③④均为物理信息。

【答案】B

【例4】如图为含氮类激素的作用机理示意图：一般认为这类激素作用在靶细胞的膜上，并且与这类激素的特殊受体结合，结合之后，激素和受体结合物就激活了膜内的某种酶，这种酶与Mg2+一起促进细胞质基质中的ATP转化为cAMP。cAMP影响细胞内某些酶及功能蛋白质的活动，如激活或抑制细胞内某些酶、改变细胞膜的通透性、影响分泌等。请根据所学知识回答下列问题：

（1）细胞膜上激素受体的化学本质是________，激素A能与靶细胞膜表面的受体结合，反映出细胞膜能进行细胞间的________________。

（2）激素A能够作用于该靶细胞，而激素B则不能起作用，其根本原因是__________________________________。

（3）cAMP及激素发挥作用后往往被迅速分解而失去活性，这对生命活动的意义是__________________________ _______________________________________________。

（4）若该过程表示的是垂体细胞产生促甲状腺激素的过程，则图中激素A可能为___________________________ _______________________________________________。

（5）性激素、胰岛素这两种激素的作用机制符合图示的是________________________。若图中的靶细胞是肝细胞，则该激素与受体结合后所引起的生物学作用是______ __________。若图中细胞膜上的受体发生缺陷而不能与该激素结合，则可能引起的内环境的改变是______________ __________________________。

【解析】（1）激素作为一种信息分子，随体液到达靶细胞后，会使靶细胞原有的生理活动发生变化。细胞膜上激素受体的化学本质是糖蛋白，能与激素发生特异性结合，反映出细胞膜能进行细胞间的信息交流；（2）激素A能够作用于该靶细胞，而激素B则不能起作用，说明细胞膜上没有激素B相应的受体，其根本原因是细胞内基因的选择性表达，未能合成出与激素B相结合的受体；（3）cAMP及激素发挥作用后往往被迅速分解而失去活性，从而提高了调节作用的精确性；（4）若该过程表示的是垂体细胞产生促甲状腺激素的过程，则图中激素A除下丘脑分泌的促甲状腺激素释放激素外，考虑到甲状腺激素分泌的负反馈调节，还可能是甲状腺分泌的甲状腺激素；（5）性激素为脂质物质，易通过细胞膜进入细胞内，不符合图示的激素作用机制。而胰岛素为蛋白质，则符合图示激素作用机制，胰岛素作用于肝细胞，能促进肝细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存，降低血糖浓度。若肝细胞膜上的受体发生缺陷而不能与胰岛素结合，则可能引起血糖升高，导致高血糖。

【答案】（1）糖蛋白 信息交流 （2）细胞内基因的选择性表达，该细胞不能合成与激素B结合的受体 （3）提高调节作用的精确性 （4）促甲状腺激素释放激素或甲状腺激素 （5）胰岛素 促进肝细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存高血糖

【例5】科学研究表明：精神因素（焦虑、紧张等的心理应激）会使T细胞活性下降，对病毒、真菌感染的抵抗能力和对肿瘤细胞的监控能力下降，还会间接引起机体生成抗体的能力降低。下图表示神经、免疫、内分泌三大系统相互调节的部分示意图，请据图回答下列问题。

（1）由图可知，神经系统可通过突触前膜________直接调节免疫器官或免疫细胞的活动，还可通过下丘脑分泌有关激素间接调节免疫器官或免疫细胞的活动。

（2）精神因素使T细胞活性下降，为什么会引起机体生成抗体的能力降低？_______________________________ _______________________________________________。

（3）维持机体稳态离不开细胞间的信息交流，动物细胞间进行信息交流的途径有：一是______________________（填3种）等信息分子通过体液运输并作用于靶细胞来实现；二是通过细胞的相互接触实现信息交流。

（4）吞噬细胞将抗原呈递给T细胞是通过哪种途径实现的？____________。

【解析】正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的相对稳定。神经-体液-免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制，其中神经调节处于主导地位。借助组织、器官和系统的信息传递，生物体才能够健康地生存，完成生长、发育、繁殖等生命活动。精神因素使T细胞活性下降，T细胞呈递抗原以及释放细胞（淋巴）因子的能力就会下降，B细胞增殖分化成的浆细胞就会减少，故机体生成抗体的能力会降低。从图中可以看出，动物细胞间进行信息交流的途径主要有两种：一是神经递质、激素、免疫活性物质等信息分子通过体液运输并作用于靶细胞来实现；二是通过细胞间的相互接触来实现信息交流，如吞噬细胞将抗原呈递给T细胞。

【答案】（1）释放神经递质 （2）T细胞活性下降后，细胞（淋巴）因子的分泌量减少，影响了B细胞增殖分化成浆细胞的过程，使抗体生成量减少 （3）神经递质、激素、免疫活性物质 （4）细胞间的相互接触

（作者单位：重庆市第十一中学校）