植物生理学之细胞信号转导

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1、第五章细胞信号转导黄山松古人说，“南橘北枳”酸甜的橘子苦涩的枳子中药的“道地”性所谓“道地药材”是指特定的地域所产的药材具有独特的药效。如长白山的人参、宁夏的枸杞、四川的黄连、云南昭通天麻，还有石牌藿香等等植物的生长发育是在环境因子的影响下正确进行时空表达的过程概念植物细胞信号转导（signaltransduction）是指细胞耦联各种刺激信号（包括各种内外刺激信号）与其引起特定生理效应之间的一系列分子反应机制。植物细胞信号转导的模式信号受体反应手触摸含羞草后小叶合拢手触摸就是刺激（信号），小叶合拢

2、就是反应。偶联刺激到反应之间的生化和分子途径就是这个反应的信号转导途径。（signalingpathway）举例：信号转导途径：信号（Signal）物理信号：光、电化学信号：激素、病原因子等，化学信号也叫做ligand胞外信号（胞间信号）胞内信号第一节信号与受体结合受体存在于细胞表面或亚细胞组分中的天然分子。具有特异性、高亲和力和可逆性等特征。在细胞内放大、传递信号，启动一系列生化反应，最终导致特定的细胞反应。细胞内受体（intracellularreceptor)：存在于亚细胞组分（如细胞核等）上的受体。

3、细胞表面受体(cellsuefacereceptor)：位于细胞表面的受体。细胞表面受体G蛋白连接受体(G-protein-linkedreceptor)受体蛋白的氨基端位于细胞外侧，羧基端位于内侧，一条单肽链形成几个螺旋的跨膜结构。羧基端具有与G蛋白相互作用的区域，受体活化后直接将G蛋白激活，进行跨膜信号转换。G蛋白联接受体的分子模型酶连受体(enzyme-linkedreceptor)受体本身是一种酶蛋白，当细胞外区域与配体结合时，可激活酶，通过细胞内侧酶的反应传递信号。第二节跨膜信号转换跨膜信号

4、转换通过细胞表面的受体与配体结合来实现。G蛋白跨膜信号转换G蛋白（Gprotein）的全称为异三聚体GTP结合蛋白（heterotrimericGTPbindingprotein），它具有GTP酶的活性，由（31-46kD）、（约36kD）和（7-8kD）三种亚基组成。亚基上氨基酸残基的酯化修饰作用将G蛋白结合在细胞膜面向胞质溶胶的一侧。G蛋白自身的活化和非活化作为一种分子开关，将膜外的信号转换为膜内的信号并进一步放大信号。二元组分系统（two-componentsystemortwo-compone

5、ntsignaling)细菌的二元组分系统以及大肠杆菌渗透势变化的信号转导Ninfa和Magasanik1986年首次报道了大肠杆菌营养信号转导的二元组分系统，大量的实验已经证实，二元组分系统是细菌信号转导的普遍机制。第三节细胞内信号转导形成网络初级信号：胞外信号第二信使：放大、传递胞外信号的分子第二信使：细胞内传递和放大细胞外的刺激信号，最终引起细胞中生化反应的化学物质，如Ca2+、cAMP、IP3、、DAG等。Ca2＋/CaM在信号转导中的作用细胞内钙稳态（calciumhomeostasis）的调节质

6、膜钙通道：从胞外或胞内钙库向细胞质释放Ca2＋质膜钙泵：从细胞质向细胞外或胞内钙库运送Ca2＋Ca2＋/nH+反向运输体从细胞质向胞内钙库运送Ca2＋Ca2＋单向运输体红光刺激后大麦叶肉原生质体的钙离子浓度变化钙调素（CaM）耐热的球蛋白，等电点4.0,分子量约为16.7kD。它是具有148个氨基酸的单链多肽。作用方式：直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+CaM复合体，然后再与靶酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM分子可与4个

7、Ca2+结合。Ca2+CaM的靶酶质膜上的Ca2+-ATP酶、Ca2+通道、NAD激酶、多种蛋白激酶等。酶被激活后，参与蕨类植物的孢子发芽、细胞有丝分裂、原生质流动、植物激素的活性、向性、调节蛋白质磷酸化，最终调节细胞生长发育。IP3与DAG在信号转导中的作用磷脂酰肌醇-4、5-二磷酸（PIP2）是一种分布在质膜内侧的肌醇磷脂，占膜脂的极小部分。PI激酶PIP激酶DAG--活化蛋白激酶CPIPIPPIP2IP3--从内质网和液泡释放Ca2+激素受体PIP2磷脂酶CPKCDAGG蛋白IP3---------

8、-------细胞反应Ca2+IP3敏感通道结合态IP3细胞反应内质网或液泡Ca2+细胞内信号转导的双信使系统钝化蛋白活化蛋白蛋白激酶nNTPnNDP蛋白质蛋白质-nPinPiH2O蛋白磷酸酶信号转导中的蛋白质可逆磷酸化蛋白激酶（proteinkinase，PK）蛋白激酶是一个大家族，植物中约有2%-3%的基因编码蛋白激酶。根据磷酸化靶蛋白的氨基酸残基的种类不同，蛋白激酶有丝氨酸/苏氨酸激酶、酪氨酸激酶和组氨