植物细胞的信号转导

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1、第五章植物细胞的信号转导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，这就需要植物体正确地辨别各种信息并作出相应的反应，从而确保正常生长发育。在复杂外界环境中植物如何识别信号？如何传递信号?作出什么样反应？这里不是具体的信号传递植物细胞信号转导概念（signaltransduction）注意signal和其同义词information，message（口信、通知、消息），letter指细胞偶联各种刺激信号与其引起的相应生理效应之间的一系列分子反应机制。刺激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），小叶合拢就是反应。偶联刺激

2、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：细胞信号转导的主要分子途径信号（Signal）胞间信号:环境刺激胞间信号(第一信使）胞内信号：第二信使（Ca2+、IP3、DAG、cAMP等）化学信号:细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质。植物激素（脱落酸、赤霉素、生长素等）其他植物生长活性物质（多胺类、茉莉酸、水杨酸等）物理信号:细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子。如电波、水力学信号第一节信号的概念及类型受体(receptor)存在于细胞质膜或亚细胞组

3、分中可特异地识别并结合化学信号物质（配体），并能把胞外信号转换为胞内信号，在细胞内放大、传递信号并启动一系列生理生化反应，最终导致特定的细胞反应的物质。受体具有高度特异性、高亲和力和可逆性等特征。细胞内受体（intracellularreceptor)：存在于亚细胞组分（如细胞核等）的受体。细胞表面受体(cellsurfacereceptor)：位于细胞质膜上的受体。第二节跨膜信号转换跨膜信号转换通过细胞表面的受体与信号结合来实现。细胞表面受体酶联受体(enzyme-linkedreceptor)离子通道偶联受体(ion-channel-linked

4、receptor)G蛋白联接受体(G-protein-linkedreceptor)酶联受体(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。离子通道连接受体(ion－channel-linkedreceptor)受体本身是离子通道，受体接受信号后立即引起离子的跨膜转移。G蛋白联接受体(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

5、将G蛋白激活，进行跨膜信号转换。G－蛋白（Gprotein）与跨膜信号转导指在受体接受胞外信号和产生胞内信号之间起膜上信号转换的GTP结合调节蛋白（GTPbindingregulatoryprotein），G-蛋白在信号传递系统中起着分子开关的作用。由、和三种亚基组成，亚基可结合GTP,并具有GTP酶的活性。G蛋白的信号偶联功能是靠GTP的结合或水解所产生的变构作用来完成的。1.激素与受体结合，引起受体构象变化受体与G蛋白结合，GDP从α-亚基上脱落G蛋白参与的跨膜信号转换2.GTP与G蛋白α–亚基结合G蛋白的α–亚基解离3.α–亚基与腺苷酸

6、环化酶结合，活化了cAMP的合成4.GTP水解为GDP，引起α-亚基与腺苷酸环化酶分离，重新恢复G蛋白的构象第三节胞内信号的转导初级信号：胞间信号，第一信使第二信使：由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子称细胞信号传导过程中的次级信号或第二信使(secondmessenger)，如Ca2+、cAMP、IP3、DAG等。目前植物细胞中发现的第二信使系统主要是环核苷酸信号系统、钙信号系统、磷脂酰肌醇信号系统。1.钙信号处于静息状态细胞，细胞质Ca2＋浓度一般在10-7～10-6mol/L。比胞外（10-4～10-3mol/L）和胞内的内

7、质网、液泡（钙库）中的Ca2＋低很多。当一种刺激使胞外或胞内钙库的Ca2＋（即使很少量）进入细胞质，就会引起细胞质中Ca2＋浓度大幅度增加，达到一定阈值后，就会引起生理反应，从而起到传递胞外信号的作用。当完成信息传递后，Ca2＋又被迅速泵出胞外或泵进胞内钙库，使细胞质中的Ca2＋浓度又回到静息态水平。细胞内钙稳态（calciumhomeostasis）的调节Ca2＋通道：从胞外或胞内钙库向细胞质释放Ca2＋Ca2＋-ATP酶：从细胞质向胞外或胞内钙库运送Ca2＋Ca2＋/nH+反向转运体：从细胞质向胞外或胞内钙库运送Ca2＋（教材134页图5.7）钙

8、信号系统钙调素（CaM）一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148个氨基酸的单链多肽。其上有四个