植物细胞的信号转导

受体结合， 激素与受体结合 引起受体构象变化 受体与G蛋白结合， 受体与G蛋白结合， GDP从 GDP从α-亚基上脱落
G 蛋 白 参 与
4.GTP水解为GDP， 4.GTP水解为GDP， 水解为GDP 引起α 引起α-亚基与腺 苷酸环化酶分离， 苷酸环化酶分离， 重新恢复G 重新恢复G蛋白的 构象
protein） G－蛋白（G protein）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（ 上信号转换的GTP 结合调节蛋白（GTP binding protein）， ），G regulatory protein），G-蛋白在信号传递系统中 起着分子开关的作用。 起着分子开关的作用。 分子开关的作用
靶酶被激活后， 参与细胞分裂、 靶酶被激活后 ， 参与细胞分裂 、 生长和分化等 过程，最终调节细胞生长发育。 过程，最终调节细胞生长发育。
磷脂酰肌醇信号系统
1.双信使： 1.双信使：IP3 与 DG 双信使 磷脂酰肌醇（PI） 磷脂酰肌醇（PI）是一种分布在质膜内侧的肌醇 磷脂，占膜脂的极小部分。以三种形式存在：PI、 磷脂，占膜脂的极小部分。以三种形式存在：PI、 PIP、PIP2。 PIP、PIP2。
举例：信号转导途径： 举例：信号转导途径：
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 手触摸就是刺激（信号），小 ）， 叶合拢就是反应。偶联刺激到 叶合拢就是反应。 反应之间的生化和分子途径就 反应之间的生化和分子途径就 生化和分子 是这个反应的信号转导途径。 是这个反应的信号转导途径。 （ signaling pathway） ）
细胞表面受体
酶联受体 (enzyme-linked receptor) enzyme离子通道偶联受体 (ion-channel-linked receptor) ion-channelG蛋白联接受体 (G-protein-linked receptor) protein-
•酶联受体(enzyme-linked receptor) 酶联受体(enzyme酶联受体 受体本身是一种酶蛋白， 细胞外区域与配体结合 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。 可激活酶，通过细胞内侧酶的反应传递信号。
作用方式： 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。 直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 结合， 形成活化态的Ca CaM复合体 复合体， ♦ 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 结合将靶酶激活。 CaM与 有很高的亲和力， 一个CaM分子可 CaM 结合。 与4个Ca2+结合。
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。 跨膜信号转换通过细胞表面的受体与信号结合来实现。
受体( 受体(receptor)
存在于细胞质膜或亚细胞组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， ），并能把胞外信号转换为胞内信号 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， 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 物质。 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。 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（ receptor)： 细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。 组分（如细胞核等）的受体。 细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 细胞表面受体( receptor)： 的受体。 的受体。
双信号系统
在这个模型中， ABA与受 在这个模型中， ABA与受 结合,导致了Ca 体（R）结合,导致了Ca2+的 输入或Ca 输入或Ca2+从胞内钙库中的 释放， 释放， (1.ABA使胞外Ca 通过Ca (1.ABA使胞外Ca2+通过Ca2+ ABA使胞外 通道进入保卫细胞;2. ;2.IP 通道进入保卫细胞;2.IP3激 活液泡和内质网膜上的Ca 活液泡和内质网膜上的Ca2+ 通道开放,向胞质释放Ca 通道开放,向胞质释放Ca2+) 从而使细胞质中的Ca 从而使细胞质中的Ca2+浓度 升高， 升高，促进了质膜上阴离子 Out通道的开放 通道的开放， 与K+Out通道的开放，并抑 制了K in通道的开放 通道的开放。 制了K+in通道的开放。当离 开细胞的离子比进入细胞的 多时，细胞就会失水， 多时，细胞就会失水，从而 使得气孔关闭。 使得气孔关闭。
钙信号系统
1.钙信号 1.钙信号
处于静息状态细胞，细胞质Ca 浓度一般在10 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（ mol/L）和胞内的内质网、液泡（ 。比胞外（10-4～10-3mol/L）和胞内的内质网、液泡（钙库 中的Ca 低很多。 ）中的Ca2＋低很多。 当一种刺激使胞外或胞内钙库的Ca 即使很少量） 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Ca 浓度大幅度增加， 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。 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， 当完成信息传递后， Ca2＋又被迅速泵出胞外或泵进胞内钙 使细胞质中的Ca 浓度又回到静息态水平。 库，使细胞质中的Ca2＋浓度又回到静息态水平。 细胞内钙稳态（ homeostasis） 细胞内钙稳态（calcium homeostasis）的调节 通道：从胞外或胞内钙库向细胞质释放Ca 钙库向细胞质释放 Ca2＋通道：从胞外或胞内钙库向细胞质释放Ca2＋ 细胞质向胞外或胞内钙库运送 胞外或胞内钙库运送Ca ATP酶 Ca2＋-ATP酶：从细胞质向胞外或胞内钙库运送Ca2＋ 反向转运体： 细胞质向胞外或胞内钙库运送 胞外或胞内钙库运送Ca Ca2＋/nH+反向转运体：从细胞质向胞外或胞内钙库运送Ca2＋
ion－channel• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
受体本身是离子通道， 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。 离子的跨膜转移。
受体( protein• G蛋白 联接 受体(G-protein-linked receptor)
ABA引起气孔关闭机理的模型 ABA引起气孔关闭机理的模型
PKC是一种依赖于钙离子和磷脂的蛋白激酶 PKC是一种依赖于钙离子和磷脂的蛋白激酶
受体蛋白的氨基端位于细胞外侧，羧基端位于内侧， 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α螺旋的跨膜结构。羧基端具有与G 一条单肽链形成几个α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， 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。 信号转换。
的 跨 膜 信 号 转 换
2.GTP与 蛋白α 亚基结 2.GTP与G蛋白α–亚基结 合
3.α–亚基与腺苷 3.α 亚基与腺苷 酸环化酶结合， 酸环化酶结合， 活化了cAMP cAMP的合 活化了cAMP的合 成
G蛋白的α–亚基解离 蛋白的α 亚基解离
第三节 胞内信号的转导 初级信号：胞间信号， 初级信号：胞间信号，第一信使
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， 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， 信息并作出相应的反应， 从而确保正常生长发育。 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？ 如何识别信号？如何传递 信号? 作出什么样反应？ 信号 作出什么样反应？ 这里不是具体的信号传递
CaM的三维结构和Ca CaM复合体结合到靶酶上 CaM的三维结构和Ca2+⋅ CaM复合体结合到靶酶上 的三维结构和
CaM的靶酶 Ca2+ • CaM的靶酶
目前已知有十多种酶受Ca CaM的调控 的调控， 目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如蛋白 激酶、NAD激酶 激酶、 ATPase等 激酶、NAD激酶、H+-ATPase等。
细 胞 信 号 转 导 的 主 要 分 子 途 径
第一节 信号的概念及类型
信
号 （Signal） ）
胞间信号: 胞间信号(第一信使） 胞间信号: 环境刺激 胞间信号(第一信使） 胞内信号：第二信使（ DAG、cAMP等 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 化学信号:细胞感受环境刺激后形成， 形成 信息引起细胞反应的化学物质。 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） 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） 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 物理信号:细胞感受环境刺激后产生的具有传递 产生 信息功能的物理因子。如电波、 信息功能的物理因子。如电波、水力学信号
植物细胞信号转导概念 植物细胞信号转导概念
（signal transduction）注意signal和其同义词 ） 和其同义词
information，message（口信、通知、消息）， ， （口信、通知、 ），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。 一系列分子反应机制。