第十四讲： 细胞信号传导
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18.31 异源三体G蛋白的活动循环
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G蛋白位于膜内 侧，并与质膜紧密结 合。 1. 某种刺激信号与其 膜上的特异受体结合 后，激活的受体将信 号传递给G蛋白， 2. G蛋白的α亚基与 GTP结合而被活化。活 化的α亚基与β和γ 亚基复合体分离而呈 游离状态， 3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。 4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与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和 γ亚基相结合为复合 体。
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14-1细胞信号传导的分子途径
在植物细胞的信号反应中，已发现有几十种信号分子。按 其作用范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。对于细 胞信号传导的分子途径，可分为四个阶段，即：胞间信号 传递、膜上信号转换、胞内信号转导及蛋白质可逆磷酸化
细胞信号传导 的分子途径分 为四个阶段：
1 胞间信号的传递 2 膜中信号的转换 3 胞内信号的转导 4 蛋白质的可逆磷酸化
第十四讲： 细胞信号传导 概念
植物在整个生长过程中，受到各种
内外因素的影响，这就需要植物体正确地 辨别各种信息并作出相应的反应，以确保 正常的生长和发育。例如植物的向光性能 促使植物向光线充足的方向生长，在这个 过程中，首先植物体要能感受到光线，然 后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并 诱发胞内信号转导，调节基因的表达或改 变酶的活性，从而使细胞作出反应。这种 信息的胞间传递和胞内转导过程称为植物 体内的信号传导。
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(三)胞间信号的传递 当环境信号刺激的作用位点与效应位点处在植物不
同部位时，胞间信号就要作长距离的传递，高等植物 胞间信号的长距离传递，主要有以下几种。 1.易挥发性化学信号在体内气相的传递 易挥发性化学 信号可通过在植株体内的气腔网络 (air space network) 中的扩散而迅速传递，通常这种信号的传 递速度可达2mm·s-1左右。植物激素乙烯和茉莉酸甲 酯(JA-Me)均属此类信号，而且这两类化合物在植物 某器官或组织受到刺激后可迅速合成。 2.化学信号的韧皮部传递 一般韧皮部信号传递的速度 在0.1～1mm·s-1之间，最高可达4mm·s-1。
水力学信号是由于细胞压力势的变化而产生的一种信号。 玉米叶片木质部压力的微小变化就能迅速影响叶片气孔 的开度，即压力势降低时气孔开放，反之亦然。
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(二)化学信号
化学信号(chemical signal)是指细胞感受刺激后合 成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。一般
认为，植物激素是植物体主要的胞间化学信号。如当植物根系 受到水分亏缺胁迫时，根系细胞迅速合成脱落酸(ABA)，ABA 再通过木质部蒸腾流输送到地上部分，引起叶片生长受抑和气 孔导度的下降。而且ABA的合成和输出量也随水分胁迫程度的 加剧而显著增加。这种随着刺激强度的增加，细胞合成量及向 作用位点输出量也随之增加的化学信号物质称之为正化学信号 (positive chemical signal)。然而在水分胁迫时，根系合成和 输出细胞分裂素(CTK)的量显著减少，这样的随着刺激强度的 增加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化学信号物 质称为负化学信号(negative chemical signal)。
G蛋白(G protein) 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。在受体接受胞 间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信 号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白 又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。 G蛋白的发现是生物学一大成就。吉尔曼(Gilman) 与罗德贝尔(Rodbell)因此获得1994年诺贝尔医学 生理奖。
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细胞信号传导的主要分子途径
IP3.三磷酸肌醇；DG.二酰甘油； PKA.依赖cAMP的蛋白激酶；PK Ca2+ 依赖
Ca2+的蛋白激酶；PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PK Ca2+-CaM. 依赖
Ca2+-CaM的. 蛋白激酶
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一、胞间信号的传递
(一)物理信号
物理信号(physical signal)是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。电信号 传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式，是植 物体对外部刺激的最初反应。植物的电波研究较多的为 动作电位 (action potential,AP)，也叫动作电波，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。植物中动作电波的传递仅用短暂的冲 击(如机械震击、电脉冲或局部温度的升降)就可以激发 出来，而且受刺激的植物没有伤害，不久便恢复原状。
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二、膜上信号的转换
(一)受体与信号的感受
受体(receptor)
是指在效应器官细胞质膜上能与信号 物质特异性结合，并引发产生胞内次级 信号的特殊成分。受体可以是蛋白质， 也可以是一个酶系。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。
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(二)G蛋白(G protein)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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3.化学信号的木质部传递 化学信号通过集流的方式在木质部内传递。 近年来这 方面研究较多的是植物在受到土壤干旱胁迫时，根系 可迅速合成并输出某些信号物质，如ABA。 4.电信号的传递 植物电波信号的短距离传递需要通过共质体和质外体 途径，而长距离传递则是通过维管束。对草本非敏感 植物来讲，AP的传播速度在1～20mm·s-1之间；但对 敏感植物而言，AP的传播速度高达200mm·s-1。 5.水力学信号的传递 水力学信号是通过植物体内水连续体系中的压力变化 来传递的。
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细胞内的G蛋白一般分为两大类：一 类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三体 G蛋白，另一类是只含有一个亚基的单体 “小G蛋白”。小G蛋白与异源三体G蛋白 α亚基有许多相似之处。它们都能结合GTP 或GDP，结合了GTP之后都呈活化态，可
以启动不同的信号转导。
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配体-受体 复合物
1 2
4 活化酶 3
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G蛋白位于膜内 侧，并与质膜紧密结 合。 1. 某种刺激信号与其 膜上的特异受体结合 后，激活的受体将信 号传递给G蛋白， 2. G蛋白的α亚基与 GTP结合而被活化。活 化的α亚基与β和γ 亚基复合体分离而呈 游离状态， 3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。 4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与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和 γ亚基相结合为复合 体。
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14-1细胞信号传导的分子途径
在植物细胞的信号反应中，已发现有几十种信号分子。按 其作用范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。对于细 胞信号传导的分子途径，可分为四个阶段，即：胞间信号 传递、膜上信号转换、胞内信号转导及蛋白质可逆磷酸化
细胞信号传导 的分子途径分 为四个阶段：
1 胞间信号的传递 2 膜中信号的转换 3 胞内信号的转导 4 蛋白质的可逆磷酸化
第十四讲： 细胞信号传导 概念
植物在整个生长过程中，受到各种
内外因素的影响，这就需要植物体正确地 辨别各种信息并作出相应的反应，以确保 正常的生长和发育。例如植物的向光性能 促使植物向光线充足的方向生长，在这个 过程中，首先植物体要能感受到光线，然 后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并 诱发胞内信号转导，调节基因的表达或改 变酶的活性，从而使细胞作出反应。这种 信息的胞间传递和胞内转导过程称为植物 体内的信号传导。
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(三)胞间信号的传递 当环境信号刺激的作用位点与效应位点处在植物不
同部位时，胞间信号就要作长距离的传递，高等植物 胞间信号的长距离传递，主要有以下几种。 1.易挥发性化学信号在体内气相的传递 易挥发性化学 信号可通过在植株体内的气腔网络 (air space network) 中的扩散而迅速传递，通常这种信号的传 递速度可达2mm·s-1左右。植物激素乙烯和茉莉酸甲 酯(JA-Me)均属此类信号，而且这两类化合物在植物 某器官或组织受到刺激后可迅速合成。 2.化学信号的韧皮部传递 一般韧皮部信号传递的速度 在0.1～1mm·s-1之间，最高可达4mm·s-1。
水力学信号是由于细胞压力势的变化而产生的一种信号。 玉米叶片木质部压力的微小变化就能迅速影响叶片气孔 的开度，即压力势降低时气孔开放，反之亦然。
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(二)化学信号
化学信号(chemical signal)是指细胞感受刺激后合 成并传递到作用部位引起生理反应的化学物质。一般
认为，植物激素是植物体主要的胞间化学信号。如当植物根系 受到水分亏缺胁迫时，根系细胞迅速合成脱落酸(ABA)，ABA 再通过木质部蒸腾流输送到地上部分，引起叶片生长受抑和气 孔导度的下降。而且ABA的合成和输出量也随水分胁迫程度的 加剧而显著增加。这种随着刺激强度的增加，细胞合成量及向 作用位点输出量也随之增加的化学信号物质称之为正化学信号 (positive chemical signal)。然而在水分胁迫时，根系合成和 输出细胞分裂素(CTK)的量显著减少，这样的随着刺激强度的 增加，细胞合成量及向作用位点输出量随之减少的化学信号物 质称为负化学信号(negative chemical signal)。
G蛋白(G protein) 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。在受体接受胞 间信号分子到产生胞内信号分子之间往往要进行信 号转换，通常认为是通过G蛋白偶联起来，故G蛋白 又称为偶联蛋白或信号转换蛋白。 G蛋白的发现是生物学一大成就。吉尔曼(Gilman) 与罗德贝尔(Rodbell)因此获得1994年诺贝尔医学 生理奖。
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细胞信号传导的主要分子途径
IP3.三磷酸肌醇；DG.二酰甘油； PKA.依赖cAMP的蛋白激酶；PK Ca2+ 依赖
Ca2+的蛋白激酶；PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PK Ca2+-CaM. 依赖
Ca2+-CaM的. 蛋白激酶
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一、胞间信号的传递
(一)物理信号
物理信号(physical signal)是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。电信号 传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式，是植 物体对外部刺激的最初反应。植物的电波研究较多的为 动作电位 (action potential,AP)，也叫动作电波，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。植物中动作电波的传递仅用短暂的冲 击(如机械震击、电脉冲或局部温度的升降)就可以激发 出来，而且受刺激的植物没有伤害，不久便恢复原状。
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二、膜上信号的转换
(一)受体与信号的感受
受体(receptor)
是指在效应器官细胞质膜上能与信号 物质特异性结合，并引发产生胞内次级 信号的特殊成分。受体可以是蛋白质， 也可以是一个酶系。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。
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(二)G蛋白(G protein)
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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3.化学信号的木质部传递 化学信号通过集流的方式在木质部内传递。 近年来这 方面研究较多的是植物在受到土壤干旱胁迫时，根系 可迅速合成并输出某些信号物质，如ABA。 4.电信号的传递 植物电波信号的短距离传递需要通过共质体和质外体 途径，而长距离传递则是通过维管束。对草本非敏感 植物来讲，AP的传播速度在1～20mm·s-1之间；但对 敏感植物而言，AP的传播速度高达200mm·s-1。 5.水力学信号的传递 水力学信号是通过植物体内水连续体系中的压力变化 来传递的。
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细胞内的G蛋白一般分为两大类：一 类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三体 G蛋白，另一类是只含有一个亚基的单体 “小G蛋白”。小G蛋白与异源三体G蛋白 α亚基有许多相似之处。它们都能结合GTP 或GDP，结合了GTP之后都呈活化态，可
以启动不同的信号转导。
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配体-受体 复合物
1 2
4 活化酶 3