植物的细胞信号转导[1]资料

（二）第二信使（second messenger）
又称次级信使，是指细胞感受胞外环境信 号和胞间信号后产生的胞内信号分子，从而将 细胞外信息转换为细胞内信息。
Ca2+
第二信使
cAMP
研究较深入
IP3
DAG
cGMP, H+,抗坏血酸，谷胱甘肽，
NO、H2O2、花生四烯酸、环ADP 核糖（cADPR）、IP4、IP5、IP6
受触及的含羞草小叶在1至2 秒钟向下弯，这是由于电波引发 叶枕运动细胞中大量的K+和Ca2+转运，引起膨压改变的结果。
2. 化学信号
激素，寡聚糖, NO,多肽等化学物质。
例:
土壤干旱(胞外刺激) ABA ABA受体
环境信号
胞间化 学信号
膜上信 号转换
Ca2+等信号 分子 第二信使
不论是胞外信号还是胞间信号，均含 有一定的信息（information）。信号是信 息的物质体现形式和物理过程。信号的主 要功能在细胞间和细胞内传递生物信息， 当植物体感受信号分子所携带的信息后， 或引起跨膜的离子流动，或引起相应基因 的表达，或引起相应酶活性的改变等，最 终导致细胞和生物体特异的生理反应。
② G 蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor, GPCR)
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(七)个跨膜螺旋 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。
这类受体的信息传递可归 纳为：激素(配体)→受体→G 蛋 白 → 酶 (AC 、 PLC 等 )→ 第 二信使（cAMP等)→蛋白激酶
图 细胞表面受体的三种类型
三、植物细胞信号转导的概念和特性
(一)细胞信号转导的概念
从细胞受体感受胞外信号，到引起特定生理反应的 一系列信号转换过程和反应机制称为信号转导(signal transduction)。
表 一些常见的植物信号转导的事例
生理现象 植物向光性反应
信号 蓝光
光诱导的种子萌发 红光/远红光
图 植物细胞内几种主要的第二信使结构
细胞外环境信号和胞间信号与胞 内信号分子在功能上是密切合作的。 多细胞生物体受到外界环境刺激后， 常产生胞间化学信号，到达细胞表面 或胞内受体后，通过产生胞内信号起 作用，从而完成整个信号转导过程。
二、受体（receptor）的概念和类型
(一） 受体的概念：
2 细胞表面受体
大多数信号分子不能过膜，通 过与细胞表面受体结合，经过跨 膜信号转换，将胞外信号传至胞 内。
图 细胞表面受体 和膜内受体
细胞表面受体分为三类：
① 离子通道连接受体 （ ion-channel-linked receptor)
除了含有与配体结 合的部位外，受体本身 就是离子通道。这种受 体接受信号后立即引起 离子的跨膜流动。
受体：位于细胞的质膜或细胞内，能感 受特异的胞外信号的生物大分子，并产 生相应的生理生化反应。
配体（ligand）：能与受体发生特异性 结合的物质。
1. 受体的特征（与配体结合特点）
⑴ 特异性(specificity)：受体最基本的特征，与 空间结构的互补性有关。导致特定的生理生化 反应。
⑵ 高亲和力(high affinity binding)：二者的结 合是一种分子识别过程，靠氢键、离子键与范 德华力的作用。
→酶或功能蛋白→生物学效应。 图 G蛋白偶联受体结构模型图
2012年 诺贝尔 化学奖
③ 酶联受体(enzyme-linked receptor)
受体本身是一种具有跨膜结构酶蛋白，当细 胞外区域与配体结合时，可激活酶，并通过 细胞内侧酶的反应传递信号。 3个结构域:细胞外与配体的结合结构域
细胞内部具有激酶活性的结构域 连接此两个部分的跨膜结构域
化学信号（配体）— 激素、病原因子等 按所处位置 胞外信号（胞外环境和胞间intercellular信号 ）
胞内信号Ca2+ 、cAMP、IP3、DAG
按时间 初级信号（第一信使（first messenger） ）：胞外信号 次级信号（第二信使（second messenger））:胞内信号
胞间信号
第二，把识别的信号准确无误地放大并 传递到细胞内部，启动一系列胞内信号 级联反应，最后导致特定的细胞效应。 要使胞外信号转换为胞内信号，受体的 这两方面功能缺一不可。
（二）受体的种类
1 细胞内受体
存在于亚细胞组分（如核）上的 受体。大部分脂溶性信号分子 （如多肽、激素等）以及个别水 溶性激素可以扩散进入细胞，与 膜内受体结合，调节基因转录。
胞间信号：指植 物体自身形成的、 能从产生之处运 到别处，并对其 他细胞作为刺激 信号的细胞间通 讯分子。
物理信号（电信号，水压力等） 胞间信号
化学信号（激素，寡聚糖, NO等）
⒈ 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。如动作电 波， 也叫动作电位，它是指细胞和组织中发生的相对于 空间和时间的快速变化的一类生物电位。
⑶ 可逆性(reversibility)：当生物效应发生后， 配体即与受体解离。受体恢复原来状态，并可 再次被利用。而配体则常被立即灭活。
⑷ 可饱和性(saturation) ：增加配体浓度，可使 受体饱和。
2.受体的功能
第一，识别并结合特异的信号物质，接 受信息，告知细胞在环境中存在一种特 殊信号或刺激因素。
第七章 植物细胞的信号转导
第一节 植物细胞信号转导概述 第二节 植物细胞信号转导过程 第三节 植物细胞信号转导的事例
（自学）
第一节 植物细胞信号转导概述
一、信号的概念及类型：
(一) 信号：指生物在生长发育过程中细胞所受到 的各种刺激。信号是信息的物质载体。
生物信号—病毒、病原菌浸染等 按性质 物理信号—温、光、重力、电、水等
第七章
植物 细胞 信号 转导
薛定谔:“生命的 基本问题是信息 问题来自百度文库”
贝时璋：“根据 生物物理学的观 点，生命活动无 非是自然界三个 量综合运动的表 现，即物质、能 量和信息在生命 系统中无时无刻 地在变化，这三 个量有组织、有 秩序的活动是生 命的基础。信息 起着调节控制物 质和能量代谢的 作用。”
光诱导的气孔运动 蓝光/绿光