第七章 激素与细胞信号转导
北工大植物生理学第七章细胞信号转导
2、钙信号的特异性 众多的胞外刺激信号，如光、触摸、重力、 植物激素、病原菌等，都能引起胞内游离 钙离子浓度短暂的、明显升高，或在细胞 内的梯度和区域分布发生变化。 产生钙信号的特异性可能有两种模式：一 种是钙信号本身具有特异性；另一种是钙 信号产生后通过下游的的不同信号转导因 子决定反应的特异性。
植物细力的微小变化就 能迅速影响叶片的气孔开度，木质部压力 的降低几乎立即引起气孔的开放。
二、受体 受体是细胞表面或亚细胞组分中的一种天 然分子，可以识别并特异性地与有生物活 性的化学信号物质（配体）结合，从而激 发或启动一系列生物化学反应，最后导致 该生物信号物质特定的生物效应。 受体和信号物质的结合是细胞感应胞外信 号，并将此信号转变为胞内信号的第一步。
一、Ca2+/CaM在信号转导中的作用 1、胞内钙梯度的存在是Ca2+信号产生的基础 正常情况下植物细胞质中游离的静息态 Ca2+水平为10-7~10-6mol/L左右，而液泡的 游离钙离子水平在10-3mol/L左右，内质网 中钙离子浓度在10-6mol/L，细胞壁中的钙 离子浓度也高达10-5－10-3mol/L。 因而细胞壁等质外体作为胞外钙库，内质 网、线粒体和液泡作为胞内钙库。
（1）细胞能对某一种刺激产生独特的Ca2+时 空特异性变化方式，称为钙指纹。构成钙 指纹的信息有钙峰、钙波、钙振荡和钙信 号的空间定位等。不同的刺激可以反映在 钙峰峰值的高低及出现钙峰的早晚、钙振 荡的振幅和频率以及钙振荡的形状（正弦 型、钉型或不对称型等）、钙波的形状和 形式、钙信号产生的细胞内局部空间定位 等。
膜内受体是指存在于细胞质中或亚细胞组
分（细胞核等）上的受体。大部分水溶性 信号分子（如多肽激素、生长因子等）以 及个别脂溶性激素可以扩散进入细胞，与 膜内受体结合。
植物生理学第七章 植物体内细胞信号转导
土壤干旱
ABA
ABA受体
Ca2+
(胞外刺激)
等信号分子
初级信使
胞间化 学信号
膜上信 号转换
第二信使
• 二、受体在信号转导中的作用
• 受体：位于细胞的质膜或细胞内，能感受到胞外信
•
号的蛋白质分子。
• 配体：能与受体发生特异性结合的物质。
• 1. 受体特点：组成型表达。 • 2. 受体与配体结合特点 • ⑴ 特异性 • ⑵ 高亲和力 • ⑶ 可逆性
吉尔曼
Alfred G. Gilman 美国
得克萨斯大学西南医 学中心 1941年--
罗德贝尔
Martin Rodbell 美国 国立环境卫生研究所 1925年--1998年
2、小G蛋白（小GTPase)
类似G蛋白的亚基，结合在质膜朝向胞质溶 胶的一侧。受上游的鸟嘌呤核苷酸交换因子的活化， 并将信号传递给下游组分。结合GTP后活化，成为 植物信号网络中重要的分子开关。目前未发现小G 蛋白参与跨膜的信号转换。参与细胞骨架的运动、 细胞扩大、根毛发育和细胞极性生长的信号转导。
结构模式图及其激活机制
(B) (A)
⑴ CaM 的作用机制 第一，直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构
象，从而调节靶酶的活性。 第二，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。 ⑵ CaM 的活性调节
① 调幅机制
② 调敏机制
⒋ Ca2+·CaM复合体的靶酶 Ca2+- ATP 酶, Ca2+通道， NAD激酶 ， 多种蛋白激酶等。
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，最终调节细胞的生长发育。
南开大学 第七章 激素与细胞信号转导-3
2．以IP3、DAG和Ca2+为第二信使的调节: 促甲状腺激素释放因子、加压素、催产素、胃泌素等（1）I P3、DAG的产生（2）DAG和IP3的作用A.DAG激活蛋白激酶C ( PKC )B.IP3打开肌浆网膜Ca2+通道，使胞内Ca2+浓度升高。
静息时胞内钙浓度:0.1μmol / L, 胞外钙浓度: 0.1—10 mmol / L ( 3 ) 磷脂信号途径(4) Ca2+与钙调素的调节A.钙调素的结构特征：钙调素是胞内重要的钙受体蛋白，是由148氨基酸组成的单链球蛋白，含30%的酸性氨基酸（Asp 、Glu），pI=4.3 ，分子中不含Cys 、Trp ，对热稳定，分子中有4个Ca2+ 结构域如图：B. 作用方式IIIC.Ca2+/ CaM的生理调节作用：该系统调节的酶有30多种。
参与多种生理功能的调节如：肌肉的收缩、神经递质的合成与分泌、激素的分泌、细胞的运动、细胞的增殖与分化、血小板的聚集等。
钙是植物中最早确定的信号分子，几乎参与植物中所有生理过程的调节。
3．以cGMP和NO为第二信使的调节(1) cGMP的合成与分解GTP →cGMP →5’-GMP鸟苷酸环化酶（GC ）： A. 单跨膜的受体酶,可被激素激活B ． 可溶性胞浆酶，含血红素辅基，可被NO 激活，使cGMP 浓度升高。
（2）cGMP的调节通过调节Na+-Ca++ 离子通道，介导视网膜光信号的传导。
通过激活PKG（cGMP激活的蛋白激酶）调节多种生理功能如：使平滑肌舒张，抑制血小板黏附聚集和分泌等。
（3）NO—1种新的细胞信使通过激活胞浆可溶型鸟苷酸环化酶，使cGMP浓度升高，使血管平滑肌舒张。
作为气体信息分子NO参与免疫系统和神经系统的调节。
既有第一信使的作用又有第二信使的作用；既是血管平滑肌舒张剂又是免疫调节剂；NO还能对细胞产生毒性作用。
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1998Robert F. Furchgott Louis J. Ignarro Ferid MuradAlfred Nobel suffered from angina pectoris and was prescribed nitroglycerine. In a letter to a friend he wrote: “It sounds like the irony of fate that I have been prescribed nitroglycerine internally ”.4．酪氨酸激酶受体激素的调节（1）这类激素包括胰岛素及多种生长因子如：表皮生长因子（EGF）、神经生长因子（NGF）、集落刺激因子（CSF）、血小板衍生生长因子（PDGF）、成纤维细胞生长因子（FGF）等。
植物生理学第七章：植物体内细胞信号转导
植物生理学教研室
细胞信号转导
• G 蛋 白 全 称 为 GTP 结 合 调 节 蛋 白 (GTP binding regulatory protein)，此类蛋白由 于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷(GTP)的 结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。 20世纪70年代初在动物细胞中发现了G蛋 白的存在，进华而南农业证大学明植物了生理G教研蛋室 白是细胞膜受 体与其所调节的相应生理过程之间的主 要信号转导者。
植物生理学教研室
细胞信号转导
华南农业大学植物生理教研室 植物生理学教研室
细胞信号转导
第一节 信号与受体结合
一、信号（理解）
• 信号是信息的物质体现形式和物理过程。 • 刺激就是信号 华南农业大学植物生理教研室 • 化学信号和物理信号，化学信号也称为配体 • 胞内信号和胞间信号 • 植物通过接受环境刺激信号而获得外界环境的
细胞信号转导
第七章 细胞信号转导
• 植物细胞信号转导: 是指细胞耦联 各种刺激信号（包括各种内外源刺 激信号）与华南其农业大引学植物起生理特教研室定生理效应之 间的一系列分子反应机制。
植物生理学教研室
细胞信号转导
分为4个步骤： 1、信号分子与细胞表面受体结合 2、跨膜信号转换 3、在细胞内华南通农业大过学植物信生理教号研室 转导网络进 行信号传递、放大与整合 4、导致生理生化变化
细胞信号转导
二、受体在信号转导中的作用（理解）
➢ 受体(receptor)是存在于细胞表面或亚细胞组分中 的天然分子，可特异地识别并结合化学信号物 质——配体，并在细胞内放大、传递信号，启动 一系列生化反应，最终导致特定的细胞反应。
植物生理学习题大全——第7章细胞信号转导
第七章细胞信号转导一. 名词解释细胞信号转导(siginal transduction)：指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一些列分子反应机制。
信号(signal)：对植物来讲，环境就是刺激，就是信号。
配体(ligand)：激素、病原因子等化学信号，称为配体。
受体(receptor)：能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞表面的受体。
细胞内受体(intracellular receptor)：位于亚细胞组分如细胞核、内质网以及液泡膜上的受体。
跨膜信号转换(transmembrance transduction)：信号与细胞表面的受体结合后，通过受体将信号传递进入细胞内的过程。
受体激酶：位于细胞表面的一类具有激酶性质的受体。
第二信使(second messengers)：将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使。
级联反应(cascade)：在连锁的酶促反应中，前一反应的产物是后一反应的催化剂，每进行一次修饰反应，就使调节信号产生一次放大作用。
蛋白激酶(protein kinase,PK)：一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。
第一信使(first messenger)：能引起胞内信号的胞间信号和环境刺激，亦称为初级信使。
蛋白质磷酸化作用(protein phosphorylation)：是指由蛋白激酶催化把磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基的过程。
双信使系统(double messenger system)：胞外刺激使PIP2转化为IP3和DAG两个第二信使，引发IP3/Ca2+和DAG/PKC两条信号转导途径，在细胞内沿两个方向传递，这样的信号系统称之为双信使系统。
二. 缩写符号HK：组氨酸激酶RR：应答调控蛋白RLK：类受体蛋白激酶CaM：钙调蛋白CDPK：钙依赖型蛋白激酶PIP2：4,5-二磷酸磷脂酰肌醇PIP：4-二磷酸磷脂酰肌醇PLC：磷脂酶C IP3：三磷酸肌醇DAG：二酰甘油PKC：蛋白激酶C PK：蛋白激酶PP：蛋白磷酸酶三. 简答题1. 细胞接收胞外信号进行信号转导的步骤。
植物生理学 第7章 信号转导
例子：乙烯的受体
⑴ 信号分子与细胞表面受体的结合； ⑵ 跨膜信号转换； ⑶ 在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、 放大与整合； ⑷ 导致生理生化变化。
• 胞外信号
细胞内信号（第二信使）
第二信使(second messengers) Ca2+ IP3 DAG cAMP cGMP H+
抗坏血酸 谷光甘肽 过氧化氢
细胞信号转导
遗 传 信 息 ：决定个体发育的基本潜在式。
环境信息：
对遗传信息的表达起着重要的调节作用。
环境条件的变化或来自环境的刺激统称为信号。 植物通过接受环境刺激信号（如激素、机械刺激、 温度、光照、触摸、病原因子、水分等及体内其 它细胞传来的信号）而获得外界环境的信息。
重力
g.1 各种 外 信号影响植 的生长发育
费希尔 Edmond H. Fischer 美国 华盛顿大学 1920年--
克雷布斯 Edwin G. Krebs 美国 华盛顿大学 1918年--
1992年诺贝尔生理学或医学奖 发现可逆性蛋白磷酸化是一种生物的调节机制
细胞内第二信使往往通过调节多种蛋白激酶（PK） 和蛋白磷酸酶（PP），从而调节蛋白质的磷酸化和 脱磷酸化过程，进一步传递信号。
P P P P P
G蛋白关 联受体
亚基
GTP
P
蛋白 激酶C
G蛋白亚基
PIP2
IP3
Ca2+
Ca2+通道开放
内质网
内质网腔
蛋白质激酶C激活的信号传递途径
⑴ 信号分子与细胞表面受体的结合； ⑵ 跨膜信号转换； ⑶ 在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、 放大与整合； ⑷ 导致生理生化变化。
• 胞外信号
细胞内激素受体与细胞信号转导的相互作用
细胞内激素受体与细胞信号转导的相互作用细胞内激素（如雌激素、睾酮等）受体是位于细胞内或核内的蛋白质，对细胞内部的生物学过程起重要作用。
细胞信号转导是指感受到外物质或细胞内信号，通过一系列的分子相互作用，向细胞内部传递信息的过程。
细胞内激素受体和细胞信号转导之间的相互作用已经成为生物学和医学界的研究热点。
细胞内激素受体可以和DNA直接相互作用，改变基因的表达，或通过细胞信号转导通路调节细胞内的生理活动。
细胞内激素受体的信号转导作用可以通过四种主要的机制来实现。
第一种机制是通过第一信使激活细胞内激素受体。
这种机制是胰岛素受体的传递方式。
当胰岛素分子与受体结合时，会引发“自激活”和相互作用等级的变化，触发下游信号传递，如PI3K/Akt通路和MAPK通路等。
这两种通路可以调节细胞的代谢、生长和增殖等生理过程。
第二种机制是直接通过受体跨膜结构激活。
这种机制是肾上腺素受体和苯乙肌酯酶等抗凝剂所使用的方式。
在这些情况下，激活信号可以直接通过受体的跨膜结构传递到胞质内，从而影响细胞内部的生理和代谢过程。
第三种机制是通过上游信号激活细胞内激素受体。
在与细胞外的配体（如雌激素）结合时，激活的雌激素受体将能够通过上游信号确定瞬时“信号划分”。
这个不同于胰岛素受体的机制的优越之处在于，其上游生物分子（如PKC）也可以通过激活雌激素受体从下游发挥生物活性。
最后一种机制是通过调节上游信号的效应器激活细胞内激素受体。
在此机制下，受体能够与细胞内上下游信号转导通路相互作用，从而调节其活性。
总结来看，细胞信号转导通路和内源性激素在细胞内的作用，是由于细胞内激素受体所提供的调节机制。
细胞信号转导的机制包括学习、记忆、情感和免疫等诸多方面。
而生物体对这些机制所示的响应是通过细胞内激素受体层面来实现的。
不同的细胞内激素受体能够通过不同的机制对生物学过程的调节进行细分。
对这些关键激素受体的研究，不但可帮助发展性别发育、内分泌失调、肿瘤和心血管疾病等领域的药物开发，也可以为人类生命和健康提供有益的科学支持。
植物生理学：第7章 细胞信号转导
激素 受体
PIP2
磷脂酶C
PKC
DAG
G蛋白 IP3敏感通道 内质网或液泡
IP3 ----------------
Ca2+
细胞反应
钝化蛋白
结合态IP3 活化蛋白
b 胞内信号
电信号
小叶
叶枕 叶柄
失去膨压
•受触及的含羞草小叶在1至2 秒钟合拢，这是由于电波引发叶 枕运动细胞中大量的K+和Ca 2 +转运，引起膨压改变的结果
寡聚糖：化学信号
不会产生PIs
虫咬
虫咬 产生蛋白酶抑制物PIs
寡聚糖
产生PIs 产生PIs
➢如果将寡聚糖加到 叶片中，可模拟伤害 反应诱导PIs产生
信 号 转 导
第一节 信号与受体结合
7.1 信号 信号：环境就是刺激、刺激就是信号。
植物通过接受环境刺激信号（如机械 刺激、温度、光照、触摸、病原因子、 水分等及体内其它细胞传来的信号）而 获得外界环境的信息。
7.1.1 信号的类型 a 胞间信号
物理信号（光、电信号） 胞间信号
化学信号（激素,寡聚糖等） 称为配体
Ca2+·CaM复合体的靶酶
Ca2+- ATP 酶, Ca2+通道， NAD激酶， 多种蛋白激酶等。
Ca2+·CaM复合体的靶酶被激活后，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。
7.3.3 IP3和DAG
植物生理学第七章 细胞信号转导
第二信使：Ca 2+
cAMP cGMP IP3 H+ 某些氧化还原剂：抗坏血酸、谷胱甘
肽、H2O2
一、Ca 2+/CaM在信号转导中 的 作用 2+浓度≤0.1µmol/L 静态胞质Ca 而细胞壁、内质网、液泡中Ca 2+ 浓度比胞质中高2-3个数量级。 2+浓度 细胞刺激后胞质内Ca 短暂明显升高或区域梯度变化。 2+与CaM等结合而起作用 Ca
第七章
细胞信号转导
生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表
达的过程，除受遗传因素支配外，还受周围环境 的调控。
植物细胞信号转导是指细胞耦联各种刺激信号与
其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机 制。
4个步骤：1、信号分子与细胞表面受体结合
2、跨膜信号转换 3、细胞内信号转导网络进行信号的 传递、放大、整合 4、导致生理生化变化 图7-1
细胞壁——胞外钙库 质膜上Ca 2+ 通道控制Ca 2+内流 质膜上Ca 2+泵负责胞内的Ca 2+泵出 胞外 胞内钙库（液泡、内质网、线粒体）： 膜上存在着Ca 2+通道（外流） Ca 2+泵和Ca 2+/nH+反向运输体（泵 入） 图7-4
钙调蛋白：耐热球蛋白，有148个氨基 酸单链多肽 CaM两种作用方式： 1、可以直接与靶酶结合，诱导构 象变化和调节靶酶的活性 2、与Ca 2+结合，形成活化态的 Ca 2+· CaM复合体，再与靶酶结合，将 靶酶激活 CaM的三维结构：哑铃型，长650nm 图7-5
氨酸激酶、酪氨酸激酶和组氨酸激酶
1、钙依赖型PK酶（CDPK）属丝氨酸/ 苏氨酸激酶 图7-8
2、类受体蛋白激酶（RLK） 植物中RLK大多属于丝氨酸/苏 氨酸激酶 由胞外结构区、跨膜螺旋区 、 胞内蛋白激酶催化区三个部分组成 根据胞外结构区不同，将RLK 分为三类：含S结构域的RLK、含 富亮氨酸重复的RLK、类表皮生长 因子重复的RLK
(完整版)植物生理学习题大全——第7章细胞信号转导
第七章细胞信号转导一. 名词解释细胞信号转导(siginal transduction)：指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一些列分子反应机制。
信号(signal)：对植物来讲，环境就是刺激，就是信号。
配体(ligand)：激素、病原因子等化学信号，称为配体。
受体(receptor)：能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞表面的受体。
细胞内受体(intracellular receptor)：位于亚细胞组分如细胞核、内质网以及液泡膜上的受体。
跨膜信号转换(transmembrance transduction)：信号与细胞表面的受体结合后，通过受体将信号传递进入细胞内的过程。
受体激酶：位于细胞表面的一类具有激酶性质的受体。
第二信使(second messengers)：将作用于细胞膜的信息传递到细胞内，使之产生生理效应的细胞内信使。
级联反应(cascade)：在连锁的酶促反应中，前一反应的产物是后一反应的催化剂，每进行一次修饰反应，就使调节信号产生一次放大作用。
蛋白激酶(protein kinase,PK)：一类催化蛋白质磷酸化反应的酶。
第一信使(first messenger)：能引起胞内信号的胞间信号和环境刺激，亦称为初级信使。
蛋白质磷酸化作用(protein phosphorylation)：是指由蛋白激酶催化把磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基的过程。
双信使系统(double messenger system)：胞外刺激使PIP2转化为IP3和DAG两个第二信使，引发IP3/Ca2+和DAG/PKC两条信号转导途径，在细胞内沿两个方向传递，这样的信号系统称之为双信使系统。
二. 缩写符号HK：组氨酸激酶RR：应答调控蛋白RLK：类受体蛋白激酶CaM：钙调蛋白CDPK：钙依赖型蛋白激酶PIP2：4,5-二磷酸磷脂酰肌醇PIP：4-二磷酸磷脂酰肌醇PLC：磷脂酶C IP3：三磷酸肌醇DAG：二酰甘油PKC：蛋白激酶C PK：蛋白激酶PP：蛋白磷酸酶三. 简答题1. 细胞接收胞外信号进行信号转导的步骤。
南开大学 第七章 激素与细胞信号转导-2
第三节细胞信号转导(激素作用原理)一.受体及其特征1.什么是受体: 受体是能与激素、药物、神经递质、毒素或其他化学物质特异结合并触发细胞生物学效应的大分子物质。
多数受体的化学本质是蛋白质。
能与受体特异结合的物质统称为配体。
2. 受体的特征：特异性、亲和性、饱和性、生物效应3. 受体的类型：(1). 细胞膜受体：蛋白质多肽类激素、肾上腺素等A . 七跨膜螺旋受体 B. 一跨膜催化受体(受体酶)C. 寡聚体离子通道（2）.胞内受体（核内受体）：类固醇激素、甲状腺素二．质膜受体激素的信息传递（第二信使学说）第二信使：cAMP、cGMP、Ca2+、IP3、DAG、NO、磷脂酸、神经酰胺（一）．以cAMP为第二信使的信息传递20世纪50年代初 Earl Sutherland发现cAMP并首次提出第二信使学说，1971年获诺贝尔医学生理奖。
Earl Sutherland 第二信使学说模式图（1967）：肾上腺素、胰高血糖素1.以cAMP为第二信使的激素：肾上腺素、胰高血糖素、降钙素、促甲状腺激素、促肾上腺皮质激素、促黑激素、促脂解激素、加压素、促黄体生成素、甲状旁腺素等2. 以cAMP为第二信使作用机理3. 受体结构特点：七跨膜螺旋肾上腺素受体4. G蛋白：（Alfred Gilman, Martin Rodbell获Nobel Prize in Physiology orMedicine 1994）（1）什么是G蛋白：是异三聚体（αβγ亚基）GTP结合蛋白，是存在于质膜上的一组信息传递蛋白（2）G蛋白的种类：G s、G i、G t、G q 等（3）G蛋白的特点：α亚基具有GTPase活性；具有受体、GTP、GDP和腺苷酸环化酶的结合部位，不同G蛋白α亚基不同，β、γ亚基相似Martin Rodbell Alfred Gilman（1925-1998）5. 腺苷酸环化酶(adenylyl cyclase) (5) . cAMP的合成与分解6.蛋白激酶A（cAMP-dependent protein kinase PKA）的激活7.信息传递途径8. 霍乱毒素和百日咳毒素的作用机制A．霍乱毒素（A亚基5B亚基87kD）及受体（GM1）结构模型B. 作用机制：Gs- - Arg- ADP-核糖基化C. 作用结果G sα亚基ADP-核糖基化修饰的结果是：使α亚基失去GTPase活性；11百日咳毒素：使G I 蛋白α亚基的Cys ADP-核糖基化修饰，结果失去GDP —GTP 交换能力。
细胞信号转导
A、钙信号系统
各种胞外刺激信号可能直接或间接地调 节钙运输系统而引起胞内游离Ca2+浓度的 变化，并导致不同的细胞反应。(静息态细 胞质Ca2+浓度：10-7~10-6mol.L-1,质外体 Ca2+浓度：10-4~10-3mol.L-1，而Ca2+ 库的 Ca2+浓度更高。
高〔Ca2+〕 低〔Ca2+〕 高〔Ca2+〕
• 胞内Ca2+信号通过其受体-钙结合蛋白转 导信号。现在研究得较清楚的植物中的 钙结合蛋白主要有两种：钙调素与钙依 赖型蛋白激酶。
• 钙调素(calmodulin,CaM)是最重要的多功 能Ca2+信号受体，由148个氨基酸组成的单 链的小分子(分子量为17 000～19 000)酸 性蛋白。CaM分子有四个Ca2+结合位点。当 外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定 阈值后(一般≥１０－６mol.L-1), Ca2+ 与 CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM 又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。 目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如 蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATPase等。在以光 敏色素为受体的光信号传导过程中Ca2+-CaM 胞内信号起了重要的调节作用。
受体：指位于细胞质膜上能与化学信 号物质特异地结合，并能将胞外信号转换 为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。
特点：特异性、高亲和性、可逆性、 饱和性等，多为蛋白质。
第七章植物细胞的信号转导
第七章植物细胞的信号转导1信号转导：受体细胞通过受体接收胞外信号，将胞外信号转变为胞内信号，并经一系列胞内信号转导途径的传导和放大，控制相关基因表达和引起特定的生理生化反应，这种从细胞受体感受胞外信号，到引起特定生理生化反应的一系列信号转换过程和反应机制称为信号转导。
2化学信号：指细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理生化反应的化学物质。
3物理信号：指细胞感受到刺激后产生的能够起传递信息作用的电信号和水力学信号等物理性因子。
4第二信使：是指细胞感受胞外环境信号和胞间信号后产生的具有生理调节活性的胞内信号分子，都是小分子物质。
植物中的第二信使主要有cAMP、钙离子、NO、DAG和IP3等。
5受体：存在于细胞表面或细胞内部，能感受信号或与信号分子特异性结合，并引起特定的生理生化反应的生物大分子。
6细胞表面受体：指存在于细胞质膜上的受体，也称膜受体。
通常由与配基相互作用的细胞外结构域、将受体固定在细胞膜上的跨膜结构域和起传递信号作用的胞内结构域3部分组成。
细胞表面受体通常是跨膜蛋白质，大多数信号分子不能过膜，通过与细胞表面受体结合，经跨膜信号转换将胞外信号传至胞内。
7细胞内受体：指存在于细胞质中或亚细胞组分（细胞核、液泡膜等）上的受体。
胞内受体识别和结合的是能够穿过细胞质膜的信号分子。
8配基：指与受体特异结合的化学信号分子。
9钙指纹：指能被细胞识别的、由某种刺激产生的、具有特异性时空变化的钙信息。
10G蛋白：是细胞内一类具有重要生理调节功能的蛋白质，参与细胞信号转导过程的G蛋白主要有小G蛋白和异三聚体G蛋白，其中三聚体G蛋白由β、α、ϒ3个不同亚基构成。
11双信使系统：指肌醇磷脂信号系统。
胞外信号被膜受体接受后以G蛋白为中介，由质膜中的磷脂酶C水解肌醇磷脂，产生两个胞内信号分子：三磷酸肌醇(IP3)和二脂酰甘油（DAG）,分别激活两个信号传递途径：IP3-Ca2+和DAG-PKC途径，因此把这一信号系统称为双信号系统。
激素调节与细胞信号转导通路
激素调节与细胞信号转导通路激素调节是生物体内调控各种生理活动的重要方式之一。
它通过激素与靶细胞的相互作用，触发一系列细胞信号转导通路，从而调节细胞代谢、增殖、分化、死亡等关键过程。
激素调节与细胞信号转导通路紧密联系，共同参与维持机体内部稳态，保证生物体正常发育、生长与适应环境的能力。
激素是由内分泌腺分泌到体液中的化学物质，能以血液等传输介质通过血循环到达作用细胞附近，并通过与特定受体结合来引发细胞内的信号转导。
激素多样，包括甲状腺激素、胰岛素、生长激素、睾丸激素、雌激素、肾上腺素等。
不同激素的作用方式和目标组织不同，但它们共同作用于靶细胞上的特定受体，启动一系列信号转导通路，最终导致细胞内外的生理与代谢变化。
细胞信号转导通路是一系列从受体到效应器的分子事件，其中包括一系列信号分子的激活、传递、扩散和调控等过程。
细胞信号转导通路可以分为多种类型，如电信号转导、光信号转导和化学信号转导等。
化学信号转导通常是指激素与受体结合后触发的信号转导，通过细胞内分子的协同作用，将激素的信号传递到下游靶点。
激素调节与细胞信号转导通路之间存在着紧密的关联。
激素作为信号分子，能够选择性地结合到细胞膜上的受体或细胞核内的受体上，并启动相应的信号转导通路。
以脂溶性激素为例，如甲状腺激素、雌激素和睾丸激素等，它们能够穿过细胞膜并进入细胞质或细胞核，与核内受体结合后，形成激素受体复合物，进而调节基因表达与转录。
而水溶性激素则能与细胞膜上的受体结合，通过激活细胞膜上的酶或激活下游的蛋白激酶，调控细胞内的信号传递。
一种常见的激素调节与细胞信号转导通路是胰岛素信号传导通路。
胰岛素是由胰腺的β细胞分泌的一种激素，能够调节机体葡萄糖代谢。
当血糖水平升高时，胰岛素与胰岛素受体结合，启动胰岛素信号传导通路。
胰岛素受体是一种膜上的双链受体，其激活后会导致受体自酪氨酸激酶活化。
激活的受体自酪氨酸激酶进而磷酸化胰岛素受体底物（IRS）蛋白，激活下游信号分子PI3K。
植物生理学第七章细胞信号转导1018
Ca2+在植物细胞内外的动态变化
钙离子的跨膜运转 调节细胞内的钙稳 态。细胞壁是胞外 钙库，质膜上Ca2+ 通道控制Ca2+内流， 而质膜上的Ca2+ 泵 负责将胞内的Ca2+ 泵出细胞。胞内钙 库（如液泡、内质 网、线粒体）的膜 上存在Ca2+通道、 Ca2+泵和Ca2+/nH+ 反向运输体，前者 控制Ca2+外流，后 两者将胞质Ca2+泵 入胞内钙库（图626）。
因此获得1994年诺贝尔医学生理奖。
三聚体G蛋白的信号转换方式
异源三聚体 G 蛋白位于膜 内侧，并与质膜紧密结合。 当某种刺激信号与其膜上的 特异受体 (G 蛋白偶联受体 ) 结合后，激活的受体将信号 传递给G蛋白，G蛋白的α亚 基与 GTP 结合而被活化。活 化的α亚基与β、γ亚基分离 而呈游离状态，活化的α亚 基触发效应器，把胞外信号 转换为胞内信号。当α亚基 所具有的 GTP 酶将与α亚基 相结合的GTP水解为GDP后， α亚基恢复到去活化状态并 与β、γ亚基结合为复合体。 已经发现 PLC(磷酸脂酶 C)及 （ PLD ）等是 G 蛋白信号系 统中的效应器。
第三篇 植物的生长和发育
第七章
细胞信号转导
第七章 细胞信号转导
第一节 信号与受体结合 第二节 跨膜信号转换 第三节 细胞内信号转导形成网络 小结
植物的生长发育是基因 在一定时间、空间上顺序表 达的过程，而基因的表达除 了受遗传因素支配外也受周 围环境的调控。动物通过神 经和内分泌系统调节自身， 而植物没有这两个系统，它 是通过对各种外界环境信号 精确、完善的信号转导系统 来调节自身，适应环境。 植物在整个生命周期中 常受到内、外各种生物的或 非生物的刺激，如温度、光、 重力、植物激素、代谢物、 病原因子等，这些刺激通过 细胞受体的感受、传递、整 合、输出，引发细胞生理生 化的变化最终影响植物的生 长和发育过程。
细胞激素与细胞信号转导
细胞激素与细胞信号转导细胞激素是一类由身体细胞释放出来的分子，能够调节细胞的行为和代谢，以维持身体内部的稳态。
细胞激素可以通过细胞膜上的受体与细胞内部的信号转导途径相互作用，产生生物学效应。
细胞信号转导是细胞内部反应的一系列过程，能够将胞外信号转化成细胞内部的生物响应。
细胞激素和细胞信号转导在人体的健康和疾病中起着至关重要的作用。
细胞激素的种类和功能根据其作用机制，细胞激素可以分为内分泌激素、神经递质、生长因子、趋化因子等。
内分泌激素主要由内分泌器官分泌，通过血液传递到身体各个部位发挥作用，包括雄激素、雌激素、胰岛素等；神经递质主要由神经元释放，通过突触传递作用，包括乙酰胆碱、多巴胺等；生长因子能够促进细胞生长和分化，包括表皮生长因子、神经生长因子等；趋化因子能够引导和吸引细胞和白细胞移动，包括介素、趋化性蛋白等。
细胞激素在身体内发挥重要的生物学作用，包括维持稳态、调节免疫系统、促进生长和分化等。
细胞激素异常会引发许多疾病，如糖尿病、类风湿关节炎、甲状腺功能亢进等。
细胞信号转导的机制和途径细胞信号转导是生物学研究的重要内容之一。
它涉及到多个信号通路和分子，包括细胞膜受体、离子通道、蛋白激酶和转录因子等。
细胞信号转导可以分为以下几个步骤：信号识别和结合：细胞表面上的受体能够识别和结合胞外信号分子，形成受体配体复合物。
信号传递：受体配体复合物能够启动内部信号转导途径，如通过离子通道、蛋白激酶或其他分子传递信号到细胞内部。
效应产生：内部信号传递到达目标位置，触发一系列生化反应，如激活蛋白激酶、改变细胞膜通透性、启动转录等，最终产生生物学效应。
信号终止：细胞中还有一些蛋白质和分子能够帮助终止信号传递，防止信号过度激活，如磷酸酶、分解酶等。
细胞信号转导在身体的生命活动中起着重要的作用。
它能够调节生长、分化、凋亡、代谢等生物学过程，如ATP的产生、葡萄糖的代谢、细胞周期的调节等。
细胞信号转导的异常也会引发很多重要的疾病，如心血管疾病、癌症等。
细胞信号转导与激素作用
细胞信号转导与激素作用细胞信号转导是一个非常重要的生物学过程，它起着调节和控制细胞及其周围环境的作用。
在细胞内发生的信号转导过程的基本过程是信息的输入、传递和输出。
在这个过程中，激素作用是一个非常重要的因素。
激素是一种在体内分泌产生的物质，它可以影响细胞的生理和代谢活动，并在细胞信号传递过程中起着作用。
激素可以通过自身受体结合到细胞膜表面，并引发细胞内信号转导过程，导致生理和代谢过程的改变。
在细胞膜表面，激素受体有两种类型：离子通道型受体和酪氨酸激酶型受体。
这些受体会接收激素信号，并将信号传递到细胞内部。
离子通道型受体在接受到激素信号后，会形成通道，通过离子的流动改变细胞的内环境。
酪氨酸激酶型受体则可以自身的磷酸化反应引起信号转导。
一旦激素进入细胞内部，它将启动精密的信号传递过程——信号转导网络，这个过程涉及到多个细胞内信号转导通路，包括前路、侧路和后路等多个环节。
此过程对于有些激素或者荷尔蒙来说，会接收到较为复杂的信号折叠过程，以使信号的传递过程更加精细，从而确立正常的代谢过程和生理功能。
激素的功能非常多样化，包括激活代谢通路、调节内环境、产生生殖功能和控制身体免疫系统等。
其中最重要的包括激励胰岛素、甲状腺荷尔蒙、睾酮、雌激素、脑垂体后叶分泌霍乐蒙和肾上腺皮质激素等。
这些激素都会通过不同的受体和信号通路作用于细胞。
举个例子，胰岛素能够通过细胞反应，并在细胞内部引起大量的反应，从而促使细胞摄取葡萄糖，预防高血糖。
这样，胰岛素能够在人体中起到非常重要的调节作用。
而激素如果无法正常传达到细胞内，就会影响细胞代谢和正常的生理过程，引发多种疾病。
激素的作用不单纯局限于自身调节，它还能够调节多种因素的相互作用。
在细胞内，激素最重要的功能之一，便是通过调节细胞信号转导方式影响蛋白质的磷酸化程度，从而改变细胞内的信号途径。
在信号转导过程中，特别由于激素作用，蛋白质的激酶酶活性增强了，从而在细胞内传递信号的效率更高。
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第五章激素化学
一、解释题
1．激素；2．反馈作用；3．第二信使；4．受体；5．配体；6．G-蛋白；7．级联放大作用；
四、选择题
1．通过cAMP第二信使系统激活糖原磷酸化酶，从而促进肝糖原分解，但不促使肌糖原分解的激素是：
1)肾上腺素2)胰岛素3)胸腺素4)胰高血糖素
2．糖皮质激素与受体结合后通过哪种方式进行调节：
1)激活cAMP信使系统3)激活受体酪氨酸激酶系统
2)激活肌醇磷脂信号系统4)直接调节基因转录
3．异三聚体G蛋白的α—亚基具有哪种酶的活性：
1)ATPase 2)GTPase 3)CTPase 4)UTPase
4．经ADP-核糖基化的Gi蛋白α—亚基失去：
1)GTP-GDP交换能力3)与受体结合能力
2)GTPase活性4)与腺苷酸环化酶结合能力
5．蛋白激酶A的别构激活剂是：
1)AMP 2)cAMP 3)ADP 4)ATP
6．经ADP-核糖基修饰的Gs蛋白α—亚基失去：
1)GTP-GDP交换能力3)与受体结合能力
2)GTPase活性4)与腺苷酸环化酶结合能力
7．百日咳毒素可使Gi蛋白α—亚基哪个氨基酸残基ADP-核糖基化?
1)Cys 2)Arg 3)Lys 4)His
8．甲状腺素是哪种氨基酸的衍生物：
1)Thr 2)Trp 3)Tyr 4)Arg
9．肾上腺素是由下列哪种氨基酸衍生而来？
1)His 2)Tyr 3)Trp 4)Phe
10．NO作为气体信使分子，它的主要作用是：
1)激活腺苷酸环化酶3)激活磷脂酶C
2)激活鸟苷酸环化酶4)激活磷酸二酯酶
11．硝酸甘油能缓解心肌缺血性收缩时引起的心绞痛，这是由于它能缓慢释放出下列哪种物质?
1)CO 2)NO 3)NH3 4)O2
12．NO的靶酶是下列哪一种?
1)腺苷酸环化酶3)胞浆可溶型鸟苷酸环化酶
2)膜结合型鸟苷酸环化酶4)磷酸二酯酶
13．下列关于Gs蛋白的哪种叙述是正确的?
1)激活腺苷酸环化酶，使cAMP水平升高
2)激活磷酸二酯酶，使cAMP水平降低
3)抑制磷酸二酯酶，使cAMP水平升高
4)抑制腺苷酸环化酶，使cAMP水平降低
14．下列关于Gi蛋白的描述，哪种是正确的：
1)激活腺苷酸环化酶，使cAMP水平升高
2)激活磷酸二酯酶，使cAMP水平降低
3)抑制腺苷酸环化酶，使cAMP水平降低
4)抑制磷酸二酯酶，使cAMP水平升高
15．甲状腺素与受体结合后，通过哪种方式进行调节?
1)第二信使为cAMP 3)调节基因转录
2)磷酸肌醇级联反应4)激活酪氨酸激酶
五、问答题
1．请解释缺碘为什么会引起粗脖子病(甲状腺肿大)? 2．简述肾上腺素对肌细胞磷酸化酶活性的调节机理。
3．以Gs蛋白为例，阐明G蛋白信号传导机制；。