内容正文:
生命的信息观
模块整合 3
细胞内的信息传递 生物膜系统的结构与功能
中心法则
细胞间的
信息传递 信息交流方式:物质传递、接触传递等,其中物质传递方式中的信息分子有激素、神经递质、细胞因子等,都是通过与靶细胞的特异性受体结合的方式,将信息传递给靶细胞
2
生态系统的信息传递 ①生态系统的信息种类包括物理信息、化学信息和行为信息;
②信息传递在生态系统中的作用:维持生命活动的正常进行;调节生物种群的繁衍;调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定
小结 任何一个生命系统都是物质、能量和信息的统一体,它们相互依存、相互制约。信息以物质和能量为媒介,穿越时间和空间进行传递;物质和能量的变化离不开信息驱动
例题感悟
1.下列关于生命系统中的信息传递的叙述,正确的是
A.真核细胞内,染色体组蛋白的合成过程中存在信息传递
B.环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化属于行为信息
C.信息传递过程中,信息源和信息受体的角色一般不可以相互转换
D.高等生物除细胞间形成通道外都需要细胞膜上受体实现信息传递
√
真核细胞内,染色体组蛋白的合成过程中涉及转录和翻译过程,存在信息传递,A正确;
动物的特殊行为(主要指各种动作)能够向同种或异种生物传递某种信息属于行为信息,环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化不属于行为信息,B错误;
信息传递通常是双向的,信息传递过程中,信息源和信息受体的角色可以相互转换,C错误;
高等生物细胞间的信息交流有借助细胞膜上受体的,有通过通道的,还有通过细胞内受体的,D错误。
2.研究发现,COP膜泡运输是内质网和高尔基体之间物质转运机制之一。内质网驻留蛋白是指经核糖体合成、内质网折叠和组装后,留在内质网中的蛋白质。内质网驻留蛋白的羧基端有一段特殊的信号肽,若内质网驻留蛋白被意外包装进入COPⅡ转运膜泡,会从内质网逃逸到高尔基体,此时高尔基体顺面膜囊区的信号肽受体就会识别信号肽并与之结合,将整个蛋白质通过COPⅠ转运膜泡送回内质网。下列叙述错误的是
A.内质网和高尔基体在结构上通过COP转运膜泡建立联系
B.如果内质网驻留蛋白上缺乏信号肽,该蛋白质可能被分泌到细胞外
C.信号肽与信号肽受体识别与结合的过程说明细胞间存在信息交流
D.内质网驻留蛋白的合成和转运不需要高尔基体的加工
√
由题可知,COP膜泡运输是内质网和高尔基体之间物质转运机制之一,内质网和高尔基体在结构上通过COP转运膜泡建立联系,A正确;
如果内质网驻留蛋白意外从内质网逃逸到高尔基体且缺乏信号肽,高尔基体顺面膜囊区的信号肽受体就不能识别该蛋白质,不会将该蛋白质送回内质网,该蛋白质可能被分泌到细胞外,B正确;
信号肽与信号肽受体识别与结合的过程发生在细胞内,不能说明细胞间存在信息交流,C错误;
内质网驻留蛋白是指经核糖体合成、内质网折叠和组装后,留在内质网中的蛋白质,不需要高尔基体加工,D正确。
3.糖皮质激素受体(GR)存在于T细胞中,糖皮质激素(脂溶性)进入细胞内与糖皮质激素受体结合形成激素受体复合物(GRa),然后进入细胞核与糖皮质激素应答元件(GREs)结合,会导致基因Q的转录活性增强,表达的蛋白质可诱导细胞凋亡。下列叙述错误的是
A.糖皮质激素以自由扩散的方式进入细胞后
与GR结合
B.GREs表达的蛋白质使基因Q的表达能力增强
C.糖皮质激素不直接参与T细胞的凋亡,而是
通过调节基因的表达发挥作用
D.真核生物的核基因、原核生物的基因转录和翻译过程的场所不完全相同
√
糖皮质激素为脂溶性物质,因此以自由
扩散的方式进入细胞,由图可知,糖皮
质激素进入细胞后与GR结合,A正确;
应答元件是能被转录因子识别和结合,
从而调控基因专一性表达的DNA序列,
GREs不表达蛋白质,B错误;
糖皮质激素作为信息分子,不直接参与T细胞的凋亡,可通过增强基因Q的表达诱导细胞凋亡,C正确;
真核生物核基因的转录和翻译过程分别发生在细胞核和核糖体,原核生物的转录和翻译过程分别发生在拟核和核糖体,D正确。
4.(不定项)研究发现,当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(未携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述正确的是
A.过程①仅可以产生tRNA、mRNA两种RNA
B.终止密码子与a距离最近,a结合过的tRNA
最少
C.细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既抑制转录
也抑制翻译
D.细胞缺乏氨基酸时,该调控机制有利于氨基酸的调配利用
√
√
过程①为转录过程,该过程可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNA,A错误;
根据肽链的长度可知,翻译的方向是从右向左,因此终止密码子与a距离最近,a核糖体翻译出的肽链最长,a结合过的tRNA最多,B错误。
5.2020年,一场罕见的蝗灾席卷东非和亚欧大陆,毁坏大量草场、农田,对粮食安全造成巨大威胁。某地科学工作者进行了相关研究,发现草场蝗虫密度对牧草产量的影响结果如图所示(其中牧草产量=牧草补偿量-蝗虫取食量)。请回答下列问题:
(1)该实验的目的是研究_______________________________________。
不同种类蝗虫的种群密度对牧草产量的影响
(2)由图可知,当蝗虫密度小于5只·m-2时,牧草产量仍可能增加,原因是________________________,表明蝗虫种群密度足够大时才会导致危害,其原因是生态系统具有_____________
____________________。
(3)从生态系统能量流动的角度分析,有关国家和机构合作进行灭蝗减灾的意义:_______________________________________________________
_________________,从而缓解可能出现的粮食短缺危机。
牧草补偿量大于蝗虫取食量
一定的自我调
节能力(抵抗力稳定性)
合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量更多地流向对
人类最有益的部分
(4)造成此次灾害的蝗虫有散居型和群居型两种类型。群居型蝗虫在受到鸟类攻击时会释放有毒的氢氰酸,使其被鸟类捕食的概率降低,这一过程说明信息传递在调节________________中起着重要作用。粉红椋鸟号称“蝗虫收割机”,主要捕食_____型蝗虫。
生物的种间关系
散居
(5)某动物研究所研究表明,散居型蝗虫密度增大时,体内会大量释放“集群信息素”,在蝗虫的触角上存在感知该种信息素的嗅觉受体,从而使蝗虫由散居转化为群居,这项研究使绿色可持续防控成为可能。据此研究,下列有关蝗灾防治的设想可行的是_______(填序号)。
①可人工合成“集群信息素”,从而在田间长期监测蝗虫的种群动态
②可根据“集群信息素”的结构设计拮抗剂,从而阻止蝗虫的聚集
③可利用基因编辑技术敲除蝗虫的嗅觉受体基因,从而使蝗虫无法集群
④可使用较高浓度的“集群信息素”代替农药来杀死蝗虫,减少环境污染
①②
根据题干信息可知,“集群信息素”可以使得密度增大的蝗虫种群由散居转化为群居,因此可人工合成“集群信息素”,从而在田间长期监测蝗虫的种群动态,也可以根据“集群信息素”的结构设计拮抗剂,阻止分散的蝗虫聚集在一起,①②正确;
利用基因编辑技术敲除蝗虫的嗅觉受体基因,导致蝗虫不能产生相应的嗅觉受体来感受集群信息素,进而能阻止蝗虫聚集,但是通过该技术防治蝗灾是不现实的,③错误;
“集群信息素”不能杀死蝗虫,④错误。
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细胞内的信息传递
生物膜系统的结构与功能
中心法则
细胞间的信息传递
信息交流方式:物质传递、接触传递等,其中物质传递方式中的信息分子有激素、神经递质、细胞因子等,都是通过与靶细胞的特异性受体结合的方式,将信息传递给靶细胞
生态系统的信息传递
①生态系统的信息种类包括物理信息、化学信息和行为信息;
②信息传递在生态系统中的作用:维持生命活动的正常进行;调节生物种群的繁衍;调节生物的种间关系,进而维持生态系统的平衡与稳定
小结
任何一个生命系统都是物质、能量和信息的统一体,它们相互依存、相互制约。信息以物质和能量为媒介,穿越时间和空间进行传递;物质和能量的变化离不开信息驱动
例题感悟
1.下列关于生命系统中的信息传递的叙述,正确的是( )
A.真核细胞内,染色体组蛋白的合成过程中存在信息传递
B.环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化属于行为信息
C.信息传递过程中,信息源和信息受体的角色一般不可以相互转换
D.高等生物除细胞间形成通道外都需要细胞膜上受体实现信息传递
答案 A
解析 真核细胞内,染色体组蛋白的合成过程中涉及转录和翻译过程,存在信息传递,A正确;动物的特殊行为(主要指各种动作)能够向同种或异种生物传递某种信息属于行为信息,环境中食物及营养状况会引起生物行为发生变化不属于行为信息,B错误;信息传递通常是双向的,信息传递过程中,信息源和信息受体的角色可以相互转换,C错误;高等生物细胞间的信息交流有借助细胞膜上受体的,有通过通道的,还有通过细胞内受体的,D错误。
2.研究发现,COP膜泡运输是内质网和高尔基体之间物质转运机制之一。内质网驻留蛋白是指经核糖体合成、内质网折叠和组装后,留在内质网中的蛋白质。内质网驻留蛋白的羧基端有一段特殊的信号肽,若内质网驻留蛋白被意外包装进入COPⅡ转运膜泡,会从内质网逃逸到高尔基体,此时高尔基体顺面膜囊区的信号肽受体就会识别信号肽并与之结合,将整个蛋白质通过COPⅠ转运膜泡送回内质网。下列叙述错误的是( )
A.内质网和高尔基体在结构上通过COP转运膜泡建立联系
B.如果内质网驻留蛋白上缺乏信号肽,该蛋白质可能被分泌到细胞外
C.信号肽与信号肽受体识别与结合的过程说明细胞间存在信息交流
D.内质网驻留蛋白的合成和转运不需要高尔基体的加工
答案 C
解析 由题可知,COP膜泡运输是内质网和高尔基体之间物质转运机制之一,内质网和高尔基体在结构上通过COP转运膜泡建立联系,A正确;如果内质网驻留蛋白意外从内质网逃逸到高尔基体且缺乏信号肽,高尔基体顺面膜囊区的信号肽受体就不能识别该蛋白质,不会将该蛋白质送回内质网,该蛋白质可能被分泌到细胞外,B正确;信号肽与信号肽受体识别与结合的过程发生在细胞内,不能说明细胞间存在信息交流,C错误;内质网驻留蛋白是指经核糖体合成、内质网折叠和组装后,留在内质网中的蛋白质,不需要高尔基体加工,D正确。
3.糖皮质激素受体(GR)存在于T细胞中,糖皮质激素(脂溶性)进入细胞内与糖皮质激素受体结合形成激素受体复合物(GRa),然后进入细胞核与糖皮质激素应答元件(GREs)结合,会导致基因Q的转录活性增强,表达的蛋白质可诱导细胞凋亡。下列叙述错误的是( )
A.糖皮质激素以自由扩散的方式进入细胞后与GR结合
B.GREs表达的蛋白质使基因Q的表达能力增强
C.糖皮质激素不直接参与T细胞的凋亡,而是通过调节基因的表达发挥作用
D.真核生物的核基因、原核生物的基因转录和翻译过程的场所不完全相同
答案 B
解析 糖皮质激素为脂溶性物质,因此以自由扩散的方式进入细胞,由图可知,糖皮质激素进入细胞后与GR结合,A正确;应答元件是能被转录因子识别和结合,从而调控基因专一性表达的DNA序列,GREs不表达蛋白质,B错误;糖皮质激素作为信息分子,不直接参与T细胞的凋亡,可通过增强基因Q的表达诱导细胞凋亡,C正确;真核生物核基因的转录和翻译过程分别发生在细胞核和核糖体,原核生物的转录和翻译过程分别发生在拟核和核糖体,D正确。
4.(不定项)研究发现,当细胞中缺乏氨基酸时,负载tRNA(携带氨基酸的tRNA)会转化为空载tRNA(未携带氨基酸的tRNA)参与基因表达的调控。如图是缺乏氨基酸时,tRNA调控基因表达的相关过程。下列相关叙述正确的是( )
A.过程①仅可以产生tRNA、mRNA两种RNA
B.终止密码子与a距离最近,a结合过的tRNA最少
C.细胞缺乏氨基酸时,空载tRNA既抑制转录也抑制翻译
D.细胞缺乏氨基酸时,该调控机制有利于氨基酸的调配利用
答案 CD
解析 过程①为转录过程,该过程可以产生tRNA、rRNA、mRNA三种RNA,A错误;根据肽链的长度可知,翻译的方向是从右向左,因此终止密码子与a距离最近,a核糖体翻译出的肽链最长,a结合过的tRNA最多,B错误。
5.2020年,一场罕见的蝗灾席卷东非和亚欧大陆,毁坏大量草场、农田,对粮食安全造成巨大威胁。某地科学工作者进行了相关研究,发现草场蝗虫密度对牧草产量的影响结果如图所示(其中牧草产量=牧草补偿量-蝗虫取食量)。请回答下列问题:
(1)该实验的目的是研究_______________________________________________。
(2)由图可知,当蝗虫密度小于5只·m-2时,牧草产量仍可能增加,原因是_________________,表明蝗虫种群密度足够大时才会导致危害,其原因是生态系统具有_____________________。
(3)从生态系统能量流动的角度分析,有关国家和机构合作进行灭蝗减灾的意义:_________
_____________________________________________,从而缓解可能出现的粮食短缺危机。
(4)造成此次灾害的蝗虫有散居型和群居型两种类型。群居型蝗虫在受到鸟类攻击时会释放有毒的氢氰酸,使其被鸟类捕食的概率降低,这一过程说明信息传递在调节________________中起着重要作用。粉红椋鸟号称“蝗虫收割机”,主要捕食__________型蝗虫。
(5)某动物研究所研究表明,散居型蝗虫密度增大时,体内会大量释放“集群信息素”,在蝗虫的触角上存在感知该种信息素的嗅觉受体,从而使蝗虫由散居转化为群居,这项研究使绿色可持续防控成为可能。据此研究,下列有关蝗灾防治的设想可行的是__________(填序号)。
①可人工合成“集群信息素”,从而在田间长期监测蝗虫的种群动态
②可根据“集群信息素”的结构设计拮抗剂,从而阻止蝗虫的聚集
③可利用基因编辑技术敲除蝗虫的嗅觉受体基因,从而使蝗虫无法集群
④可使用较高浓度的“集群信息素”代替农药来杀死蝗虫,减少环境污染
答案 (1)不同种类蝗虫的种群密度对牧草产量的影响 (2)牧草补偿量大于蝗虫取食量 一定的自我调节能力(抵抗力稳定性) (3)合理地调整生态系统中的能量流动关系,使能量更多地流向对人类最有益的部分 (4)生物的种间关系 散居 (5)①②
解析 (5)根据题干信息可知,“集群信息素”可以使得密度增大的蝗虫种群由散居转化为群居,因此可人工合成“集群信息素”,从而在田间长期监测蝗虫的种群动态,也可以根据“集群信息素”的结构设计拮抗剂,阻止分散的蝗虫聚集在一起,①②正确;利用基因编辑技术敲除蝗虫的嗅觉受体基因,导致蝗虫不能产生相应的嗅觉受体来感受集群信息素,进而能阻止蝗虫聚集,但是通过该技术防治蝗灾是不现实的,③错误;“集群信息素”不能杀死蝗虫,④错误。
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