植物生理学之激素PPT课件
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6.1.1、胞外信号刺激和胞间信号传递 6.1.2、跨膜信号转换 6.1.3、胞内信号转导 6.1.4、类受体激酶
植物： 信号转导系统
在多变的环境条件影响，植物为了生存把环境信号，转化 为细胞内信号产生适应环境的细胞反应，调节生长发育 进程，这称为：
（环境刺激－－细胞反应偶联信息系统）
细胞信号传导？
G蛋白的信号偶联功能是靠GTP的结合或水解产生的变构作用完成。当 G蛋白与受体结合而被激活时，继而触发效应器，把胞间信号转换成胞内 信号。而当GTP水解为GDP后，G蛋白就回到原初构象，失去转换信号的功 能。
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。
6.1.3 胞内信号的转导
6.1.3.1 细胞内信号传递系统
细胞内信号传递系统
次级信号（第二信使 second messenger）： 由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节
活性的细胞因子。 钙信号系统：Ca2+ CaM（受体） 转导信号 肌醇磷酸信号系统: 以肌醇磷脂代谢为基础，双信号系
统 环核苷酸信号系统: cyclic AMP cAMP
在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间，通常认为是通过 G蛋白将信号转换偶联起来，故G蛋白又称偶联蛋白或信号转换蛋白。
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。
从而使细胞作出反应。
6.1.1、胞外刺激信号和胞间信号传递
6.1.1.1 环境刺激：
生长发育是基因在一定时间、F部空i g信.间1 号各上影种响外植 顺序表达的过程，而基因表达除受物遗的传生信长 发 育 息支配外，还受环境的调控。
物理信号：光、温、水、气
光合作用的光 光形态建成的光
温度 风
光做为主要因子－光照时间、光质做为信号 去激发受体引起细胞内一系列反应，最终 表现为形态结构变化－光形态 建成。
的化学物质。如激素、植物生长活性物质，ABA、IAA、GA 、C2H4、水杨酸等 (2)物理信号(physical signal):
细胞感受到刺激后产生的能够传递信息作用的电信号 和水力信号。即物理因子。如含羞草受刺激。
植物激素是植物体主要的胞间化学信号
初级信号（第一信使）胞间和环境信号
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Ca+2转运， 引起Fra Baidu bibliotek压改变的结果
Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离子流调节了小 叶的开放与闭合。
胞间信号的传递
1.化学信号的传递 1) 气相中传递 易挥发性化学信号可通过植株体内的气腔网络扩散而迅速传递，
传递速度可达2mm·s-1左右。乙烯和茉莉酸甲酯均属此类信号。 2) 韧皮部传递 植物体内许多化学信号物质，如IAA、茉莉酸甲酯、寡聚半乳糖、
1 钙信号系统 A. Ca2+:
植物细胞内的游离钙离子是细胞信号转导过程中重要的第二信使
➢ 平时处于稳态，浓度低
➢ 刺激后迅速增加。 植物细胞内Ca2+存储之间的关系是复杂的，Ca2+浓度在细胞器和细 胞壁中是高的，但在细胞质中是低的。当细胞发生信号反应时， 多种细胞器上或质膜上的通道都打开了，使得Ca2+能够沿着其化 学梯度扩散进入细胞质。
胞内信号分子
信号传导分子途径： ① 胞间信号传递 ② 膜上信号转换 ③ 胞内信号转导(蛋白
质可逆磷酸化) ④ 细胞反应。
图 6-25 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
化学信号：激素（第一信使）
病原体
土壤微生物 有毒物质
重力
光周期 湿度 草食动物
乙烯
寄生虫 土壤质地 水分状况 矿质营养
6.1.1.2 胞 间 信 号 传 递
植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
(1)化学信号(chemical signal): 细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应
B. CaM(钙调素)：与钙结合的功能蛋白之一
当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后(一般≥10-６ mol), Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶 结合，使靶酶活化而引起生理反应。
水杨酸等都可通过韧皮部途径传递。速度0.1-1mm/s 3) 木质部传递 化学信号可通过集流的方式在木质部内传递。土壤干旱胁迫时，
根系可迅速合成并输出ABA。合成的ABA可通过木质部蒸腾流进入叶片，并影 响叶片中的ABA浓度，从而抑制叶片的生长和气孔的开放。速度2-3mm/s。 3.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。 4.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。
信号传导：是指偶联各种胞外刺激信号与其相应生理反 应之间的一系列分子反应机制。
信号分子 光、温度、水、伤害、病原菌、毒物、矿 物质、气体、重力等。
细胞信号传导的分子途径： ⑴胞外刺激信号和胞间信号传递； ⑵膜上信号转换； ⑶胞内信号传递 ⑷蛋白质可逆磷酸化。
植物的信号分子
按作用范围分 胞间信号分子
即能引起胞内信号的胞间信号和环境刺激称子为初级信 使，或第一信使。
6.1.2 膜上的信号转换
1.受体：指在细胞膜上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。
光受体
激素受体
质膜
激素 R.
受体
G蛋白
腺苷酸环化酶
γα β GTP
GDP ATP
cAMP+PPi
(二)G蛋白(G protein)
植物生理学
Plant physiology
德州学院 制作：金桂芳
第六章 植物的生长物质 (Plant growth )
本章重点：
1.细胞信号转导 2.植物激素 的生理作用及作用机理 3.植物激素的生物合成及化学性质 4.植物生长调节剂及其运用。
6.1 细胞信 号 传 导 （signal transduction）
植物： 信号转导系统
在多变的环境条件影响，植物为了生存把环境信号，转化 为细胞内信号产生适应环境的细胞反应，调节生长发育 进程，这称为：
（环境刺激－－细胞反应偶联信息系统）
细胞信号传导？
G蛋白的信号偶联功能是靠GTP的结合或水解产生的变构作用完成。当 G蛋白与受体结合而被激活时，继而触发效应器，把胞间信号转换成胞内 信号。而当GTP水解为GDP后，G蛋白就回到原初构象，失去转换信号的功 能。
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。
6.1.3 胞内信号的转导
6.1.3.1 细胞内信号传递系统
细胞内信号传递系统
次级信号（第二信使 second messenger）： 由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节
活性的细胞因子。 钙信号系统：Ca2+ CaM（受体） 转导信号 肌醇磷酸信号系统: 以肌醇磷脂代谢为基础，双信号系
统 环核苷酸信号系统: cyclic AMP cAMP
在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间，通常认为是通过 G蛋白将信号转换偶联起来，故G蛋白又称偶联蛋白或信号转换蛋白。
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。
从而使细胞作出反应。
6.1.1、胞外刺激信号和胞间信号传递
6.1.1.1 环境刺激：
生长发育是基因在一定时间、F部空i g信.间1 号各上影种响外植 顺序表达的过程，而基因表达除受物遗的传生信长 发 育 息支配外，还受环境的调控。
物理信号：光、温、水、气
光合作用的光 光形态建成的光
温度 风
光做为主要因子－光照时间、光质做为信号 去激发受体引起细胞内一系列反应，最终 表现为形态结构变化－光形态 建成。
的化学物质。如激素、植物生长活性物质，ABA、IAA、GA 、C2H4、水杨酸等 (2)物理信号(physical signal):
细胞感受到刺激后产生的能够传递信息作用的电信号 和水力信号。即物理因子。如含羞草受刺激。
植物激素是植物体主要的胞间化学信号
初级信号（第一信使）胞间和环境信号
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Ca+2转运， 引起Fra Baidu bibliotek压改变的结果
Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离子流调节了小 叶的开放与闭合。
胞间信号的传递
1.化学信号的传递 1) 气相中传递 易挥发性化学信号可通过植株体内的气腔网络扩散而迅速传递，
传递速度可达2mm·s-1左右。乙烯和茉莉酸甲酯均属此类信号。 2) 韧皮部传递 植物体内许多化学信号物质，如IAA、茉莉酸甲酯、寡聚半乳糖、
1 钙信号系统 A. Ca2+:
植物细胞内的游离钙离子是细胞信号转导过程中重要的第二信使
➢ 平时处于稳态，浓度低
➢ 刺激后迅速增加。 植物细胞内Ca2+存储之间的关系是复杂的，Ca2+浓度在细胞器和细 胞壁中是高的，但在细胞质中是低的。当细胞发生信号反应时， 多种细胞器上或质膜上的通道都打开了，使得Ca2+能够沿着其化 学梯度扩散进入细胞质。
胞内信号分子
信号传导分子途径： ① 胞间信号传递 ② 膜上信号转换 ③ 胞内信号转导(蛋白
质可逆磷酸化) ④ 细胞反应。
图 6-25 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
化学信号：激素（第一信使）
病原体
土壤微生物 有毒物质
重力
光周期 湿度 草食动物
乙烯
寄生虫 土壤质地 水分状况 矿质营养
6.1.1.2 胞 间 信 号 传 递
植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
(1)化学信号(chemical signal): 细胞感受刺激后合成并传递到作用部位引起生理反应
B. CaM(钙调素)：与钙结合的功能蛋白之一
当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后(一般≥10-６ mol), Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶 结合，使靶酶活化而引起生理反应。
水杨酸等都可通过韧皮部途径传递。速度0.1-1mm/s 3) 木质部传递 化学信号可通过集流的方式在木质部内传递。土壤干旱胁迫时，
根系可迅速合成并输出ABA。合成的ABA可通过木质部蒸腾流进入叶片，并影 响叶片中的ABA浓度，从而抑制叶片的生长和气孔的开放。速度2-3mm/s。 3.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。 4.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。
信号传导：是指偶联各种胞外刺激信号与其相应生理反 应之间的一系列分子反应机制。
信号分子 光、温度、水、伤害、病原菌、毒物、矿 物质、气体、重力等。
细胞信号传导的分子途径： ⑴胞外刺激信号和胞间信号传递； ⑵膜上信号转换； ⑶胞内信号传递 ⑷蛋白质可逆磷酸化。
植物的信号分子
按作用范围分 胞间信号分子
即能引起胞内信号的胞间信号和环境刺激称子为初级信 使，或第一信使。
6.1.2 膜上的信号转换
1.受体：指在细胞膜上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。
光受体
激素受体
质膜
激素 R.
受体
G蛋白
腺苷酸环化酶
γα β GTP
GDP ATP
cAMP+PPi
(二)G蛋白(G protein)
植物生理学
Plant physiology
德州学院 制作：金桂芳
第六章 植物的生长物质 (Plant growth )
本章重点：
1.细胞信号转导 2.植物激素 的生理作用及作用机理 3.植物激素的生物合成及化学性质 4.植物生长调节剂及其运用。
6.1 细胞信 号 传 导 （signal transduction）