生命系统的信息传递

生命系统中的信息传递及其分子机制研究在生命系统中，信息传递是至关重要的环节。

从细胞内的信号传递，到神经系统中的神经递质传递，甚至到人类社会中的语言交流，信息传递无处不在。

了解信息传递的分子机制不仅可以揭示生命系统的奥秘，还有助于开发新的治疗方法和药物。

一、细胞内的信号传递在细胞内，许多生物学过程都需要通过信号传递来实现。

例如，细胞分裂、细胞凋亡、细胞分化等都需要通过信号传递调控。

信号通常由一种化合物或蛋白质质体外分泌，这一化合物或蛋白质被称为信号分子。

信号分子通过特定的受体与细胞膜上的受体结合，传递信号进入细胞内。

信号传递的分子机制非常复杂。

当信号分子与细胞膜上的受体结合时，受体会发生构象变化，进而调节细胞内的信号通路。

这些信号通路通常包括多个蛋白质，每个蛋白质都有特定的功能。

例如，激活细胞凋亡的信号通路中包括了caspase酶，而细胞增殖的信号通路中则包括了多种激酶。

了解这些蛋白质的分子机制可以帮助我们更好地理解信号传递的过程。

二、神经系统中的神经递质传递神经递质是神经元之间传递信号的化合物。

当神经元兴奋时，会释放神经递质，进而使得相邻的神经元被兴奋。

神经递质的种类非常多，例如乙酰胆碱、多巴胺等。

神经递质与细胞膜上的受体结合，进而调节相邻神经元内的信号通路。

神经递质传递的分子机制也非常复杂。

神经递质的释放受到多种蛋白质的调节，例如钙调素和蛋白质激酶C等。

神经递质释放后，与受体的结合也受到调节蛋白等的控制。

此外，中枢神经系统中还存在着一些神经递质转运蛋白，它们能够将神经递质不断地从神经元持续释放，进而调节神经递质在突触间的浓度。

三、人类社会中的语言交流人类社会中的语言交流也需要依靠信息传递来实现。

语言是一种非常复杂的符号系统，它可以通过发音、手势等形式将意义传递给接收者。

在语言交流中，传递信息的分子通常是声波或光波等。

这些波可以被人类的听觉和视觉系统感知，进而被转化为意义。

语言交流的分子机制比较简单。

6.生命系统的信息传递微网构建考向探析生命系统的维持离不开信息传递,无论是细胞内部,还是细胞间、同种生物个体间、不同物种间,甚至是生物与非生物间,都必须依赖正常的信息传递,方可维持功能正常运转。

近年高考多就不同层面的信息传递方式及功能进行考查,备考时有必要进行针对性归纳与训练。

针对练习1.(2022上海二模)多细胞生物体内,细胞通过细胞膜上的受体接受各种“信息”,以完成各项生命活动。

下列不能体现细胞膜“信息交流”功能的是( )A.抗利尿激素促进肾小管重吸收水分B.神经递质促进肌肉细胞收缩C.高浓度蔗糖溶液使洋葱细胞质壁分离D.B淋巴细胞识别抗原2.(2022山东济南三模)烟草叶肉组织发育初期,胞间连丝呈管状结构,能允许相对分子质量达5万的蛋白质通过,而发育成熟后,胞间连丝呈分支状,只能允许相对分子质量小于400的物质通过。

烟草花叶病毒依靠自身的p30运动蛋白,调节烟草细胞间胞间连丝的孔径,进而侵染相邻细胞并从一个细胞进入到另一个细胞。

下列叙述正确的是( )A.动植物细胞间的胞间连丝能起到细胞间的信息交流作用B.烟草花叶病毒无细胞结构,其核酸中含磷酸、脱氧核糖和四种含氮碱基C.烟草花叶病毒p30运动蛋白突变体可能会失去侵染烟草植株的能力D.烟草叶肉组织在发育过程中,能通过改变胞间连丝的结构来调节运输物质的速率3.(2022辽宁二模)如图表示人体细胞中遗传信息的传递过程,①②③表示相关生理过程。

下列分析正确的是( )A.基因的表达包括过程①②③B.过程②③的模板都为RNAC.过程③形成的多肽链起点相同D.过程①②③碱基互补配对原则完全不同4.(2022河南模拟)羊胎素是一种蛋白质类激素,它可以延缓衰老是因为其中有一种抗衰老因子,该因子能作用于周围运动神经末梢突触前膜,从而阻断神经和肌肉间的信息传递,引起肌肉的松弛性麻痹,使肌肉长时间不发生收缩和扩张,从而产生失能性萎缩,最终不再收缩,达到使皱纹减少或消失的目的。

“生命系统的信息传递作者：王丽萍来源：《中学生物学》2011年第10期地球上瑰丽的生命画卷，在常人眼中，也就是芸芸众生，千姿百态。

事实上，它们却是富有层次的生命系统：细胞一组织一器官一系统一个体一种群一群落一各种生态系统一生物圈。

从细胞到生物圈，生命系统层层相依，相互联系成为一个统一体，而各层次内部和之间功能协调性的实现依赖于物质和能量代谢，也依赖于信息传递。

借助信息传递，生命系统各层次的稳态才得以维持。

在高三生物高考复习中，笔者把人教版三本必修教材中有关生命系统信息传递的内容做了整合，把它们有机融合在一起，形成了一个小专题。

现将该专题的概念图总结如图1所示。

1.细胞内的信息传递(以遗传信息的传递为例)1.1知识整合遗传信息在细胞内的传递途径见图2。

转录、翻译过程中信息的传递可以总结为下表：1.2典例解析图3为某种真菌线粒体中蛋白质的生物合成示意图.请据图回答下列问题。

(1)完成过程①需要＿＿＿等物质从细胞质进入细胞核。

(2)从图中分析，核糖体的分布场所有＿＿＿。

(3)已知溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，将该真菌分别接种到含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，发现线粒体中RNA聚合酶均保持很高活性。

由此可推测该RNA聚合酶由＿＿＿中的基因指导合成。

(4)用α-鹅膏蕈碱处理细胞后发现，细胞质基质中RNA含量显著减少，那么推测α-鹅膏蕈碱抑制的过程是＿＿＿(填序号)，线粒体功能(填“会”或“不会”)受到影响。

解析：本题要求考生通过读图获取信息，回答基因表达的相关知识。

由图可知：(1)过程①为转录，需要从细胞质中获取ATP,核糖核苷酸(原料)、酶。

(2)过程②和④表示翻译，场所在核糖体，图中显示分布在细胞质基质和线粒体中。

(3)由于溴化乙啶、氯霉素分别抑制图中过程③、④，但将该真菌在含溴化乙啶、氯霉素的培养基上培养，线粒体中RNA聚合酶的活性却很高，这说明该RNA聚合酶不是线粒体的基因控制合成的，而是由细胞核中的基因指导合成。

生命系统的信息传递从细胞到生物圈，生命系统层层相依相互联系成为一体，而各个层次内部和之间功能协调的实现依赖物质和能量代谢也依赖信息传递。

借助信息传递生命系统的稳态才能维持。

生命系统的信息传递包括以下几个方面：细胞内的信息传递，细胞间的信息传递和生态系统的信息传递。

一、细胞内的信息传递例如：在细胞的各各组分之间如DNA和蛋白质之间有遗传信息的传递，它所涉及到得知识就是基因的表达过程：DNA中所含有的遗传信息能通过转录过程传递给mRNA，然后通过翻译过程再传递给蛋白质。

再如细胞的各组分之间信息传递的更加典型的例子就是“中心法则”它体现了细胞的各种物质在遗传信息的传递中的联系。

还有DNA的复制也涉及遗传信息的传递。

二、细胞间的信息传递进行细胞间的信息交流是细胞膜的重要功能之一。

因为大多细胞膜上存在激素的受体、抗原结合点以及其他有关细胞识别的位点，所以细胞膜的这一功能涉及到教材的内容较多。

例如体液（激素）调节、免疫反应和细胞通讯等过程中。

细胞间信息交流的方式可归纳为三种主要方式：1．通过体液的作用来完成的间接交流。

如内分泌细胞分泌→激素进入→体液体液运输→靶细胞受体信息→靶细胞，即激素→靶细胞。

现总结如下（1）若内分泌细胞是下丘脑细胞，靶细胞可能是垂体细胞，激素是促甲状腺激素释放激素或促性腺激素释放激素等；靶细胞还可能是肾小管、集合管细胞，则激素是抗利尿激素。

（2）若内分泌细胞是甲状腺细胞，靶细胞可以是各种组织细胞，激素是甲状腺激素。

（3）若内分泌细胞是垂体细胞，靶细胞可以是甲状腺细胞、性腺细胞或各种组织细胞，激素可能是甲状腺激素、性腺激素或生长激素等。

（4）若内分泌细胞是胰岛A细胞，靶细胞可能是肝细胞，激素是胰高血糖素。

（5）若内分泌细胞是胰岛B细胞，靶细胞可能是肝细胞、肌细胞、各种组织细胞等，激素是胰岛素等。

2．相邻细胞间直接接触，通过与细胞膜结合的信号分子影响其他细胞，即细胞←→细胞。

如精子和卵细胞之间的识别和结合。

生命现象中的信息传递与处理生命是一种机械重复的奇迹，它在我们的世界中无处不在。

从单细胞生命的基本活动到高等生命的复杂行为，生命现象中的信息传递与处理是一个重要的话题。

生物体以各种方式感知外界刺激、传递信息，然后进行适应性的反应，以保持生命的正常运转和发展。

一、神经信号传递神经信号传递是生命现象中最为显著的信息传递方式之一。

神经元通过化学和电信号相互作用，将信息传递到神经元之间和神经元与肌肉细胞之间的连接处——突触。

当神经元兴奋时，它会释放神经递质，这些神经递质会激活下一个神经元，并在突触传递信号。

这种传递方式是灵活而迅速的，但同时也是相当复杂和多变的。

二、化学信号传递除了神经信号传递，化学信号传递在生命现象中也扮演着重要角色。

细胞间的这种信号传递通常被称为细胞信号与交流。

细胞通过释放信号分子，如激素、细胞因子或内源性神经调节剂，与其他细胞交流。

这些信号分子通常通过一些继承收到信号的细胞表面受体识别并响应。

通过这种化学信号传递，细胞之间可以协调和调节彼此的行动，从而适应环境和保持生命。

三、遗传信息传递遗传信息传递是生命现象中最重要的信息传递方式之一。

DNA 是遗传信息的载体，它编码着生命形态和功能所需的所有信息。

DNA的信息在DNA复制时得以传递，并在RNA和蛋白质的合成过程中被表达。

这种信息传递方式主要是静态的，并且一般需要几代才能生效。

四、细胞内信号传递细胞内信号传递是生命现象中的另一种重要信息传递方式。

它通过成分数结构复杂的通路传递信息，从而调节细胞的功能。

细胞内信号传递包括三个主要步骤：接受外部的信号、进行信号传递和执行下游响应。

细胞内信号传递在多种生理学作用中扮演着关键的角色，如细胞分裂和生长，代谢调节，细胞周期调节和细胞凋亡等。

五、信号处理信息传递只是生命现象中的一个部分，处理这些信息同样是非常重要的。

许多生物现象，如视觉和听觉，需要处理海量且动态变化的信息。

在这些生命现象中，信号处理的问题就需要得到充分解决。

生物系统中的信息传递与调控生命是由许多微小的细胞所构成，每个细胞都有着自己的特殊功能，而这些功能的正常发挥离不开细胞内与细胞间的信息传递和调控。

生物系统中信息传递和调控的形式多种多样，涉及到许多不同的生物分子和细胞器官。

本文将探讨生物系统中的信息传递和调控的基本原理，以及其中涉及的关键生物分子和机制。

一、生物信息传递的基本机制1.神经传递神经系统是生物信息传递的一个重要枢纽，它通过神经元和突触这两个组件实现神经信号的接收、处理和传递。

神经元是神经系统的基本单位，它们通过多个树突接收来自其他神经元的信号，并将这些信号集中在一个轴突上，通过突触将信号传递给其他神经元或者目标细胞。

突触包含了神经元轴突末梢和目标细胞的突触后膜，通过神经递质分子在突触间传递信号。

神经递质分子可以充当兴奋性或抑制性信号，它们在突触间传递时可以透过神经元膜的离子通道或者通过二次信号转导引起突触后膜的反应。

2.荷尔蒙传递荷尔蒙是一种通过血液或者组织间质传递的化学信息分子，它们通过对靶细胞的特异性结合调控许多重要代谢和生理过程。

荷尔蒙可以被分泌于身体的不同部位，其中大多数是由腺体细胞产生的特殊分泌物。

这些分泌物通过循环系统运输来影响靶细胞的生长、分化和代谢。

荷尔蒙分泌的控制机制包括反馈调节、神经调节等，并且必须在生物体内部的严格平衡中维持。

3.细胞间信号传递细胞间信号传递是生物系统中最常见的信息传递方式之一，它包括细胞表面上的受体、主要的信号途径和细胞内的响应。

细胞表面上的受体分为离子通道类型和信使分子类型，它们可以对外周信号分子进行选择性结合，这些外周信号分子可以是荷尔蒙、神经递质分子、细胞外基质分子等。

当受体与外周信号结合时，会激活相应的信号途径，这些信号途径通过一系列的信号转导步骤将信号传递到细胞内部，并引发特定的反应。

细胞响应包括细胞周期的调节、基因的转录和翻译、蛋白质合成等多个层次的反应过程。

二、生物系统中的重要分子调控机制1.基因表达调控分子基因是生物中最基本的遗传物质，它们编码了生物体内所有的蛋白质和许多其他的生物分子。