与细胞中(p)ppGpp相关的环境胁迫信号感知和应激反应

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Cell经典朱健康院士发表“植物非生物胁迫信号转导及应答”综述文章

Cell经典朱健康院士发表“植物非生物胁迫信号转导及应答”综述文章2016年，Cell发表了朱健康院士撰写的题为“Abiotic Stress Signaling and Responses in Plants ”的综述，全文系统总结了植物非生物胁迫信号转导及应答。

同年，《中国稻米》杂志刊发了中国水稻研究所倪建平对该综述的全文翻译。

为方便大家查看，我们全文转自如下，希望对大家有用！该综述的中英文版本已经上传到百度网盘，如有需要，可在文末获得下载链接，直接下载。

植物需要应对持续变化的环境,包括经常性的不利于植物生长和发育的胁迫环境。

这些不良环境包括生物胁迫(如病原体感染和食草动物的啃食)和非生物胁迫(例如干旱、高温、冷害、营养匮乏、盐害以及土壤中铝、砷、镉等有毒金属毒害)。

干旱、盐害以及温度胁迫是影响植物的地理分布、限制农作物产量,并威胁粮食安全的主要环境因子。

极端天气越来越频繁的出现,将加剧非生物胁迫对农业生产的不利影响(Fedoroff et al,2010)。

植物如何感受和响应环境胁迫是一个根本性的生物学问题。

另外,提高植物抗逆性对农业生产和环境的可持续性也至关重要,因为低抗逆作物需要消耗更多的水和肥料,极大增加环境负担。

区分缺水和高盐导致的初级胁迫信号和次级胁迫信号,对于理解干旱胁迫和盐胁迫来说非常重要。

干旱造成的初级胁迫信号是高渗透压胁迫,通常被简称为渗透胁迫。

这是由于典型的低渗透压条件对植物细胞来说并不是问题。

盐胁迫同时对细胞造成渗透胁迫和离子毒害。

干旱胁迫和盐胁迫的次级影响较复杂,包括导致氧化胁迫、破坏膜脂、蛋白质和核酸等细胞组分,并引起代谢紊乱。

因此,一些细胞应答来自初级胁迫信号,而另外一些主要来自次级信号。

干旱胁迫和盐胁迫有各自独立和一些共同的信号转导机制。

干旱和盐胁迫的一个重要特征是渗透胁迫信号能够引起植物激素脱落酸(ABA)的累积,进而引起植物的适应性反应(Zhu,2002)。

细胞应激的分子调节

细胞应激的分子调节随着现代化生活的加快，人们的压力也不可避免地增加。

无论是工作中的高强度运转，还是生活压力的积累，都会让我们的身体蒙受应激。

在这种情况下，我们的身体会产生细胞应激反应。

而这种反应是由细胞内部一系列的分子调节所引起的，这些分子调节保障了我们的身体能够有效应对应激，是我们身体内的重要调控机制。

首先，应激反应与抗氧化剂之间的相互作用。

抗氧化剂的作用是防止细胞内部物质受到氧化损伤，使细胞内部环境保持稳定。

当身体受到应激刺激时，细胞内部的活性氧物质会增加，导致细胞内部环境的平衡被破坏。

此时，抗氧化物质就能够起到保护细胞的作用。

例如，SOD（超氧化物歧化酶）在细胞应激反应中扮演了重要的角色，它能够将超氧自由基转化成较稳定的H2O2，避免超氧自由基的等危作用。

此外，还有一些其他的抗氧化剂，在细胞应激反应中也发挥着重要的作用，如谷胱甘肽、维生素C等。

其次，细胞应激响应中的热休克蛋白。

热休克蛋白是一类高度保守的蛋白质，可分为HSP60、HSP70、HSP90三类。

在细胞受到环境压力后，热休克蛋白也会迅速地被激活，参与应激反应的调控。

例如，HSP70可以促进其他蛋白质的正确折叠，防止蛋白质因受到应激而产生错乱折叠和聚集而导致的病变。

此外，在细胞应激反应中还有一类蛋白质，叫做热休克蛋白结合蛋白（HSPBP），它主要与HSP70相互作用，并促进它们的功能发挥，加强细胞应激的保护作用。

再次，核转录因子NF-κB的参与。

NF-κB是一类广泛参与细胞应激反应的核转录因子，在不同的细胞类型中发挥着不同的功能。

在大多数情况下，细胞应激会引起NF-κB的激活，从而启动一系列基因的转录，参与调控细胞的许多生命活动。

例如，NF-κB与炎性反应相关的基因的表达明显增加，当然还包括一些生长和凋亡等方面的调节。

最后，细胞应激反应与内源性类固醇激素皮质醇之间的调节。

皮质醇（Cortisol）是内源性类固醇激素之一，在细胞应激反应中起着非常重要的作用。

植物逆境胁迫下的信号转导网络

植物逆境胁迫下的信号转导网络植物作为静态生物，在其生长发育过程中会面临许多来自外界的逆境胁迫，例如高盐、干旱和低温等环境因素的影响。

为了适应这些逆境条件，植物需要通过复杂的信号转导网络来感知并响应逆境信号，以保持其生存和生长。

本文将探讨植物逆境胁迫下的信号转导网络。

一、植物逆境胁迫的信号感知植物通过感知环境中的逆境信号来启动适应性反应。

在逆境胁迫下，植物细胞表面的膜受到特定胁迫信号的刺激，如离子和水分的变化，从而引发一系列下游信号传递过程。

这些胁迫信号通过细胞膜的感知蛋白，如受体样激酶，转导到细胞内部，从而激活逆境应答。

二、植物逆境胁迫的信号转导机制一旦植物感知到逆境信号，信号会通过多条途径传导到细胞核，触发一系列逆境应答基因的表达。

其中，植物激素在逆境应答中发挥着重要作用。

例如，脱落酸（ABA）是一种重要的抗逆境激素，可以调节植物对干旱和盐胁迫的响应。

而乙烯和脱落酸则参与了植物对环境温度的应答。

另外，信号分子如钙离子（Ca2+）也在植物逆境胁迫中发挥重要作用。

逆境信号的激活会导致胞浆中的Ca2+浓度改变，进而激活一系列与Ca2+相关的蛋白激酶，如钙调素依赖蛋白激酶（CDPK）和钙依赖性蛋白激酶（CPK），参与逆境应答基因的表达。

另外，逆境胁迫还会引起植物内源性非编码RNA的表达和积累，从而通过与mRNA相互作用，改变基因表达水平，并参与逆境应答调控。

三、胁迫应答基因的调控网络植物在逆境胁迫下启动一系列调控网络，以调节胁迫应答基因的表达。

这些调控网络包括激活和抑制转录因子的功能，并参与转录后修饰的调控。

植物转录因子家族是逆境胁迫应答中的关键调控分子。

在逆境胁迫下，转录因子调控逆境应答相关基因的表达，以适应环境变化。

例如，转录因子DREB/CBF参与了植物对低温和干旱逆境的响应，而MYB和WRKY转录因子则参与了植物对逆境胁迫的全局调控。

此外，转录后修饰也在逆境胁迫应答中发挥重要作用。

磷酸化、丝氨酸/苏氨酸磷酸化和泛素化等修饰过程可以调控逆境应答基因的表达和功能。

微生物群体中耐药滞留菌的研究进展

微生物群体中耐药滞留菌的研究进展郭静;张晟;亓庆国【摘要】Treated with a fatal dose of antibiotic,most microbial population will soon die,while some sub-population cannot be elimi-nated and thus survive.Different from the traditional resistant mutants,these bacterial strains do not change as to their gene sequence. After the collection and re-incubation of the bacterial strains,it's been found that their minimal inhibitory concentration ( MIC) remains the same.The sub-population that cannot be eliminated thoroughly is known as persisters.More and more studies suggest that persisters seem to play the main role in the recalcitrance of chronic infections.This paper reviewed the biological characteristics and the generation mechanism of persisters and their tolerance mechanism to antibiotic,as well as the strategy to eliminate them.%微生物群体在受到抗微生物药物冲击后，绝大多数很快死亡，但是有小部分的微生物亚群（ sub-population）并不能被彻底清除，与传统意义上的耐药菌（ resistant mutants）不同，这部分菌株并没有发生基因序列上的变化，因此收集这部分菌株再培养后，发现其最低抑菌浓度（MIC）并没有变化，这部分不能被彻底清除的微生物亚群被称为是滞留菌（persisters）。

持留菌的形成及致病机制的研究进展

中国病原生物学杂志2020年11月第15卷第11期Journal o f Pathogen Biology Nov. 2020, Vol. 15, No. 11• 1357 •DOIrlO. 13350/j. cjpb. 201125持留菌的形成及致病机制的研究进展x王琦\岳盈盈，李冰清(1.山东第一医科大学（山东省医学科学院）基础医学院（基础医学研究所），山东济南250062)•综述•\^m F \持留菌是一种对抗生素耐受的休眠细菌亚群，在一定的条件下可以复苏，越来越多的证据表明持留菌是导致感染复发和慢性感染的重要原因，因此，对持留菌的研究在治疗细菌感染时具有非常重要的临床意义。

然而由于在菌群中所占比例较小，且形成机制复杂，持留菌一直是一个富有挑战性的研究课题，随着抗生素的耐药性问题日趋严重，持留菌也逐渐受到更多我们的重视。

近年来的一系列研究使我们对持留菌的认识有了新的进展和突破，在这里，我们将重点介绍T A 系统、（p )p p G p p 、生物膜、S O S 反应、n引哚、T a c T 等六种持留菌的形成机制，并对几种常见持留菌的致病性进行综述，旨在为将来对持留菌清除等方面的研究提供参考和思路。

持留菌；毒素一抗毒素系统；感染；综述1673-5234(2020)11-1357-06关键词】【中图分类号】R 514【文献标识码】1 A【文章编号】\_Journal o f P athogen B io lo g y. 2020 N o v ； 15(11)： 1357 — 1362.]Advances in research on the creation and the pathogenic mechanism of persistersWANG Qi1 , YUE Ying-ying1 » LI Bing-qing1 (1.Institute o f Basic M edicine ^ S h a n d o n g F irst M e d ic a l U niv ersity &- S h a n d o n g A c a d e m y o f M edical Sciences j J in a n ^ China 250062)[A bstract]P ersisters are a su b p op u lation o f dorm ant bacteria that are resista n t to a n tib io tics, and th ey m ay recoverunder certain con d ition s. M ounting evid en ce indicates that p e rsisters are a k ey cau se o f a recurring or chronic in fection. T h e r e fo r e，research on p ersisters is vital to the treatm en t of bacterial in fection s. H o w e v e r , p ersisters have co n siste n tly been a ch allen gin g topic o f research because they rep resen t a sm a ll p roportion o f bacteria and the co m p lex m ech a n ism by w h ich they are created. P ersister s have gradually garnered m ore a tten tio n as an tib iotic resistan ce h as increased. O v er the past few y e a r s, a series of stu d ies has m ade new p ro g ress and b reak th rou gh s in our u n d erstan d ing o f p ersisters. T h is rev iew w ill m ainly d escrib e six m ech an ism s for the creation of p e r siste r s, su ch as th e T A s y s t e m ，(p ) p p G p p ，b io film , S O S rea ctio n ，in d o le, and T a c T , and this review w ill also su m m arize th e p a th o g en icity of several co m m o n p ersisters in order to provide a reference and ideas for further research on elim in a tin g p ersisters.p e r siste r s ； to x in -a n tito x in sy s te m ； in fe ctio n ； review【Key words 】随着抗生素应用的日益广泛，越来越多的问题逐渐显现，除了最常见的耐药菌问题，还有一种特别的细菌逐渐进入人们的视线当中，那就是持留菌。

与细胞中(p)ppGpp相关的环境胁迫信号感知和应激反应

与细胞中(p)ppGpp相关的环境胁迫信号感知和应激反应2120141293 王德美摘要(p)ppGpp，即鸟苷五磷酸或鸟苷四磷酸盐，是细菌细胞内的一种小分子信号物质，其合成和分解均由RelA/SpoT蛋白家族或Rel/Spo双功能蛋白调控。

RelA/SpoT蛋白家族或Rel/Spo双功能蛋白可感知环境胁迫条件并通过(p)ppGpp 代谢调控诱导细胞发生应激反应，如DNA 复制受阻、rRNA合成抑制及降解、基因的差别表达以及代谢酶的激活或抑制。

关键词环境胁迫信号；互惠调控；应激反应；转录抑制及激活正文一、(p)ppGpp催化活性蛋白1.(p)ppGpp催化活性蛋白的功能在大肠杆菌和其他变形菌纲细菌细胞，RelA和SpoT酶家族严谨调控(p)ppGpp 代谢。

RelA 为核糖体蛋白，催化合成pppGpp或ppGpp合成。

SpoT为胞质蛋白，在有Mn2+存在时，具有(p)ppGpp 水解酶活性和微弱的合成酶活性。

而在一些革兰氏阳性菌以及蓝细菌细胞，染色体上含有Rel/spo同源基因，可编码具有(p)ppGpp 合成酶和水解酶双重功能的Rel/Spo同源蛋白(RSH)。

胞内(p)ppGpp合成酶活性蛋白通过对环境胁迫的感知和催化调控信号分子(p)ppGpp合成的引发细胞应激反应的发生【1】。

2.(p)ppGpp催化活性蛋白对环境胁迫信号的感知2.1 RelA/SpoT酶家族对环境胁迫信号的感知2.1.1感知氨基酸饥饿的机制在大肠杆菌中，当氨基酸缺乏时，非氨酰基化的tRNA 结合于核糖体的A 位点阻滞蛋白质的合成，多肽延伸时核糖体空置反应诱导RelA 合成(p)ppGpp。

2.1.2感知脂肪酸饥饿的机制酰基载体蛋白(ACP)结合于SpoT 的TGS 结构域（可能具有调控与核苷类配体结合的功能），细胞中非酰基化ACP和酰基化ACP的比率可能影响这种结合。

因此，脂肪酸饥饿改变SpoT 两种催化活性的平衡并导致合成酶活性升高，(p)ppGpp积累。

植物胁迫响应途径的信号传导机制

植物胁迫响应途径的信号传导机制植物生长发育过程中受到各种环境因素的影响，其中一些环境因素可能对植物造成伤害，形成胁迫。

常见的植物胁迫类型包括干旱、高温、低温、盐碱、重金属等，这些环境因素都会影响植物生长发育和产量。

为了应对这些环境胁迫，植物进化出了一套复杂的胁迫响应机制。

这些响应机制包括底物酶、激酶、激酶级联反应、磷酸酯酶、蛋白质磷酸化/去磷酸化、蛋白激酶短暂激活/不活化等，在这些机制的调控下，植物能够在受到胁迫后通过一系列的生理代谢反应适应环境。

植物胁迫响应途径的信号传导机制是指植物在遇到胁迫后，各个信号分子之间的传递途径。

大多数胁迫信号传导途径都包括4个步骤：胁迫感知、信号转导、下游基因调控以及途径的调控。

一方面，植物能够通过感知胁迫信号分子的存在来触发胁迫响应机制。

胁迫感知可以分为直接感知和间接感知两种。

直接感知是指植物能够直接感知到环境中的某种物质，如盐分、重金属等，直接激活信号转导途径。

另一方面，植物也能通过间接感知来触发胁迫响应机制。

植物的感知能力来源于其细胞膜上的特殊受体蛋白，这些受体能够感受到与胁迫有关的信号物质，如ABA、氢离子、钙离子等，激活胁迫响应机制。

在胁迫信号感知后，植物通过信号传递途径将信号信息传递至下游基因，在这个步骤中，植物细胞会分泌出大量的信号分子，如植物激素（例如ABA、GA、ET等）、亚细胞器质量网（ER）、细胞自噬（Autophagy）等，这些信号分子能够通过一系列蛋白质相互作用、磷酸化、酶催化等高度精细的反应途径，将信号传递给下游的基因调控元件。

植物胁迫响应机制的下游基因调控至关重要，采用基因组、转录组学等高通量技术分析细胞内基因调控的分子机制，是解读植物胁迫响应机制的有力手段。

此外，生物化学和结构生物学也为解决胁迫响应机制中的蛋白质相互作用和三维构象问题提供了重要的突破口。

此外，在植物胁迫响应途径的信号传导机制中，途径的调控也非常重要。

植物能够根据胁迫程度和胁迫类型适当调节响应途径，以获得最佳的胁迫适应反应。

植物环境胁迫响应和耐受性的分子和生态学机制

植物环境胁迫响应和耐受性的分子和生态学机制植物是自然界中最重要的生物群体之一。

植物通过光合作用提供食物和氧气，同时还提供种子、药材和建筑材料等物质资源。

但是，环境胁迫不可避免地影响着植物的生长和发育。

环境胁迫包括高温、低温、干旱、盐碱、病虫害等。

适应环境胁迫成为了植物生存的必需品。

植物能够通过分子机制和生态学机制来响应环境胁迫，提高其耐受性。

一、植物对高温的响应和耐受性机制高温是植物生长的重要因素。

然而，高温也会引发一系列的响应和变化。

植物能够感知高温的信号，从而在细胞水平上进行调整和适应。

当叶片被暴露在高温下时，植物会引发一系列反应，包括增加抗氧化酶活性、产生热休克蛋白、增加膜脂含量和改变光合作用产物的分配等。

这些机制有助于调节植物的代谢水平、增加耐受性和保持生长。

二、植物对干旱的响应和耐受性机制干旱是全球面临的主要生态问题之一。

植物对干旱环境的适应性机制已成为植物生物学研究的重要领域。

植物在干旱时采取多种策略来保持生长和存活。

植物通过减少气孔开度、增加根系表面积和减少水分损失等方式来适应干旱。

同时，植物还会产生保卫蛋白和保卫酶以抵消干旱的影响。

另外，干旱对植物的生殖和代谢也有显著的影响。

植物能够调整其代谢和生殖过程，以适应干旱环境。

三、植物对盐碱胁迫的响应和耐受性机制盐碱是影响植物生长的重要因素之一。

植物对盐碱的适应性可分为三个阶段：感知阶段、信号转导阶段和适应阶段。

植物通过感知外部环境的盐碱浓度，并向细胞内传递信号，从而调节其生理状态和代谢水平。

植物能够通过改变根系形态和利用生物酸解决盐分的问题。

另外，植物还能够调节盐碱对细胞膜的影响，以进一步提高其耐受性。

四、分子和生态学机制的相互作用分子机制和生态学机制是植物对环境胁迫适应的两个方面。

分子机制通过生化反应和基因调控参与植物的适应性过程。

然而，环境因素之间相互交织，植物对高温、干旱和盐碱等因素的适应性也是复杂的。

因此，在探讨植物生态适应性的研究中，分子机制和生态学机制相互作用是不可忽视的。

山东省聊城市2023届高三下学期2月期初考试生物答案

高三开学考试生物试题参考答案1.【答案】D【详解】A、根据题意可知，当细胞缺乏氨基酸时，某种RNA无法结合氨基酸（空载），空载RNA 与核糖体结合后，启动RelA利用GDP和ATP合成ppGpp。

ppGpp可进一步提高细胞内甲类基因或降低乙类基因的转录水平，甚至直接抑制翻译的过程，从而在一定程度上缓解氨基酸缺乏造成的影响，该过程属于负反馈调节，A正确；B、根据"空载RNA能与核糖体结合"，可说明空载RNA属于tRNA，tRNA上的反密码子与mRNA上的密码子的碱基之间通过氢键结合，B正确；C、转录需要RNA聚合酶与其结合位点识别并结合后才能启动，因此ppGpp可能与RNA聚合酶结合调控甲类基因启动子的开启促进其转录，C正确；D、当细胞缺乏氨基酸时，细胞内可利用氨基酸合成酶自我合成，因此此时氨基酸合成酶基因表达应增强，而ppGpp可提高细胞内甲类基因或降低乙类基因的转录水平，因此可说明氨基酸合成酶基因属于甲类基因，rRNA基因转录形成的rRNA是构成核糖体的结构，由于ppGpp可直接抑制翻译的过程，因此需要的核糖体减少，则需要的rRNA减少，因此rRNA基因属于乙类基因，D错误。

2.【答案】C【详解】A、由"细胞迁移时，TSPAN4蛋白及胆固醇在细胞局部高度富集，增大了富集区域膜的弯曲度，形成迁移小体。

"可知，并且迁移小体是一类由细胞膜包被形成的细胞器，迁移小体的形成依赖于细胞膜的流动性，A正确；B、迁移小体与细胞间的信息交流有关，所以迁移小体内可能含有激素、淋巴因子等信号分子，B正确；C、抑制TSPAN4蛋白的合成，迁移小体形成受阻，细胞迁移也会受阻，可能会抑制癌细胞的扩散，C错误；D、由"些线粒体可被迁移小体吞噬并从细胞中清除"可知，迁移小体可清除损伤线粒体以维持细胞内部环境稳定，D正确，3.【答案】C【详解】A、检验点甲的功能是评估细胞大小，在细胞分裂间期，细胞会适度长大，因此检验点甲接受的反馈信号可能是细胞体积增大到一定程度，A正确；B、检验点乙的功能是评估DNA是否准确复制，即检验点乙后，细胞已经完成了DNA复制，检测点丙对应的时期为前期，所以处于检验点乙、丙之间的细胞中染色质丝缩短变粗成为染色体，B正确；C、检验点乙是评估DNA 是否准确复制，是有丝分裂的间期，而评估细胞大小决定细胞是否进行分裂发生在DNA分子复制后，故发生的先后顺序为先检验点乙后检验点甲，C错误；D、纺锤体是否正确组装关系到后期染色体能否均分到细胞两极，D正确。

植物逆境胁迫下的分子响应机制

植物逆境胁迫下的分子响应机制Introduction植物的长期生存离不开逆境环境中的谨慎应对，其中逆境胁迫是最常遇到的典型案例。

植物感知范围内的逆境胁迫，并启动分子层面的响应机制以抵抗挑战和尽可能地维持生长发育。

这篇文章将重点介绍植物逆境胁迫下的分子响应机制，其中包括植物模式识别受体、激素调控网络、次生代谢物品类、基因表达和蛋白质翻译调节等方面。

植物模式识别受体植物模式识别受体（PRRs）是植物防御响应的第一道屏障，它们可针对微生物致病分子通路中的共生分子（例如Flagellin，Chitin等）而产生响应，启动植物免疫机能。

由此可见，PRRs是植物维持自身稳态和适应不良环境的关键分子。

在逆境胁迫的背景下，PRRs可促进细胞外和细胞内的免疫反应。

例如，在病原体致病后，PRR调控局部酶催化，从而启动微生物降解机制。

在盐胁迫环境中，PRRs还可以介导盐胁迫适应过程中的肾上腺素和ATP信号转导，促进水分利用率和植物水分代谢能力的提高。

因此，PRRs是植物适应性的重要分子基础。

激素调控网络植物逆境胁迫中的激素调控网络是植物应对逆境的重要分子机制之一。

植物体内的激素调控网络包括乙烯（ethylene）、赤霉素（gibberellin）、脱落酸（abscisic acid）、生长素（auxin）和脯氨酸（proline）等，这些激素在不同的逆境环境中发挥着不同的生物学功能。

其中，乙烯和赤霉素能调节植物生长和发育，并在逆境胁迫后发挥重要作用。

例如，在盐胁迫环境中，乙烯可以促进盐胁迫适应的前期响应，从而增加植物的生物质生产和水分利用效率。

相反，在水胁迫环境中，赤霉素抑制植物根系的伸长，降低水分利用和土壤探测能力，并在逆境胁迫长期作用下，使植物处于萎蔫状态，失去活力。

次生代谢物品类植物紫外线、水胁迫和盐胁迫等逆境胁迫条件下，可激发植物次生代谢物品类的生产。

次生代谢物品类是由酚、醛、酮、生物碱、三萜类、酸类、内酯类等不同类型的化合物组成的，这些化合物在植物逆境响应中起到重要的生物学功能。

植物对环境胁迫的应激反应机制

植物对环境胁迫的应激反应机制植物生长发育受到环境因素的影响，其生存也面临各种挑战。

在自然界中，环境因素如高温、低温、干旱、高盐等都被称为环境胁迫，对植物的生长发育产生严重的负面影响。

但植物并没有束手就擒，它们具有多种应对环境胁迫的机制，其中最为重要的便是应激反应机制。

应激反应是指植物对外界环境刺激做出的一系列反应。

环境胁迫导致植物生理代谢的紊乱，启动大小分子等生物分子的应激反应通路，激活植物自身的防御机制，促进其生长发育以及耐受环境胁迫的能力。

而植物应激反应机制的研究正成为植物研究领域的重要方向。

植物对环境胁迫的应激反应机制主要包括：1. 蛋白质的合成、修饰和降解在环境胁迫下，植物会大量合成一些特定的蛋白质，如HSP（热休克蛋白）和LEA蛋白等，来保护其生命活动。

HSP是植物应对高温等胁迫的重要保护蛋白，可以防止其他蛋白在异常环境中发生丧失稳定性的变性。

LEA蛋白则可以调节水分代谢和保护植物膜的完整性，从而帮助植物抵抗干旱胁迫等。

2. 激素的调控植物中有一些激素对环境胁迫有着调节作用，其中最为重要的就是ABA（脱落酸）。

ABA可以调节植物的渗透调节、蒸腾作用等，在干旱或盐碱环境中有着重要的作用。

除了ABA外，还有一些激素如SA（水杨酸）等也对环境胁迫有着一定的调节作用。

3. 信号传导通路的调节植物对环境胁迫的应激反应还需要通过一系列信号传导通路来完成。

比如，许多植物对盐碱环境的胁迫都通过调节Ca2+浓度、激活钙依赖性蛋白酶等通路来实现。

在高温胁迫下，植物会产生大量ROS（活性氧自由基），通过ROS信号传导通路来调节植物抵御高温胁迫。

4. 基因表达的调控植物对环境胁迫的应激反应也涉及到基因表达的调控。

在环境胁迫下，一些应激响应因子被激活，可以与靶基因的启动子结合，从而控制基因表达。

比如，许多植物在水分缺乏时通过激活各自的ABA应答性转录因子（ABFs）、DTFs （drought-responsive transcription factor ）等基因，调控大量抗旱胁迫相关基因的表达。

植物响应环境胁迫的信号转导通路

植物响应环境胁迫的信号转导通路植物是生活在地球上最早的生物之一，在漫长的进化过程中，植物逐渐适应了各种复杂的环境，如气候变化、干旱、盐度等环境胁迫。

在这些胁迫环境中，植物通过一种复杂的信号转导通路来调节其生长和发育，以适应环境。

本文将从植物感知环境胁迫开始，逐步介绍植物响应环境胁迫的信号转导通路。

植物感知环境胁迫植物感知环境胁迫主要包括两个步骤：感知环境胁迫信号和转化为内部信号。

植物对环境胁迫信号的感知是通过它们的感受器完成的，这些感受器包括膜受体、细胞内受体和核受体。

膜受体通常由转录因子和膜蛋白结合而形成，它们具有外界信号的感知功能。

例如，当植物遭受干旱或咸化压力时，膜受体可感知环境胁迫信号并将其传递到细胞内。

转化为内部信号通常是通过膜通道完成的。

当植物受到环境胁迫时，信号会导致细胞膜的某些通道打开，以促进离子和其他分子的通量，以及启动细胞内酶或激酶级联反应。

这些反应会导致具体信号分子的合成和激活，为下一步的信号转导做好准备。

植物响应环境胁迫信号的转导通路植物响应环境胁迫信号的转导通路主要有两种类型：一种是钙信号通路，另一种是丝氨酸/苯丙氨酸激酶信号通路。

这些信号通路之间相互作用，形成一个相互联系和平衡的整体。

钙信号通路主要通过控制细胞中游离钙离子（Ca2+）的浓度来调节植物对环境胁迫的响应。

钙离子是植物细胞内的重要信号，可以触发多种反应，并参与到生理、代谢和激素反应中。

当感知到胁迫信号后，从膜上钙离子运输通道流入细胞内，进入细胞质和质膜内皮囊泡。

此时，与钙离子结合的钙结合蛋白（CaM）会被激活，以激活钙调素依赖蛋白激酶（CDPK），从而引发特定的转录和翻译反应。

这类反应通常包括特定基因的表达或特定蛋白质的合成。

丝氨酸/苯丙氨酸激酶信号通路类似于哺乳动物的丝氨酸/苏氨酸激酶信号通路，可以影响植物的信号传导途径，从而促进或抑制细胞分裂、生长和发育等过程。

其中，丝氨酸/苯丙氨酸激酶（MAPK）作为一个贯穿整个植物细胞的转导蛋白，发挥着极其重要的作用。

环境胁迫对植物基因表达和内质网响应的影响

环境胁迫对植物基因表达和内质网响应的影响植物是地球上最重要的生物之一，植物可以通过吸收二氧化碳和释放氧气来维持生态平衡。

然而，植物的生长和发育会受到环境胁迫的影响。

环境胁迫，如高温、干旱、盐渍和重金属污染等，已成为当今世界面临的一个严重问题。

在面对这些胁迫的时候，植物如何调节基因表达并响应压力呢？本文将探讨环境胁迫对植物基因表达和内质网响应的影响。

一、植物在环境胁迫下的应激响应环境胁迫对植物的生长和发育会产生严重的影响，但植物也有自身的应对机制。

植物对环境胁迫的快速响应可以在短时间内调节活跃的基因表达，进而改变代谢和形态等生理特性，以应对环境变化的挑战。

例如，当植物受到水分胁迫时，其细胞的离子平衡将受到打破，高浓度离子的沉积将对细胞膜的完整性和蛋白质的稳定性产生负面影响。

此时，植物会通过调节基因表达以减轻其逆境，具体来说，植物可以增加某些质膜蛋白的合成，以使细胞膜对离子的通透性提高，进而平衡细胞内外的离子浓度，从而适应低水分环境。

二、环境胁迫对内质网响应的影响内质网（ER）是植物细胞涉及蛋白合成和质膜蛋白转运的重要细胞器。

在植物减少光、水分不足、低温和胁迫等环境下，内质网需要适应环境变化，参与逆境响应。

内质网胁迫会导致内质网功能的紊乱，如在低温胁迫下，细胞内钙离子浓度会升高，会影响ER与质膜之间的物质传输。

在低温胁迫下，部分真核生物可发生过程称为内质网应激反应（ER stress response），这个过程通过基因表达调节来激活ER中专门合成蛋白的功能，从而减缓胁迫处理的不良影响。

三、植物基因表达在环境胁迫响应中的作用在受到环境胁迫影响后，植物需要对基因表达进行调节以适应环境的改变。

逆境启动的信号途径中的生化反应会改变某些基因和调节路径。

因此，选择合适的基因表达并控制适当的转录水平对于帮助植物应对环境胁迫至关重要。

特别是转录因子等可以被认为是响应逆境信号途径的重要因素。

通过转录因子对基因的直接或间接调控，植物可以迅速响应环境胁迫。

东南大学农学院2021级《细胞生物学》考试试卷(53)

东南大学农学院2021级《细胞生物学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（40分，每题5分）1. 电子传递链复合物Ⅰ、复合物Ⅱ、复合物Ⅲ、复合物Ⅳ均具有电子传递体和质子移位体的作用。

（）答案：错误解析：复合物Ⅱ是电子移位体而非氢移位体。

复合物Ⅱ中间体弯果从琥珀酸来得一对低能电子经FAD和FeS传给泛醌，电子在传递过程中所释放的自由能合成ATP，因此，这一步反应没有ATP的形成，电子传递也不正电子伴随质子的跨膜扩展。

2. 从细胞生物学的角度看，肿瘤发生的原因是细胞分裂过快。

（）答案：错误解析：是分裂失控，即细胞周期失去控制。

3. 含有遗传信息的线粒体和叶绿体，可以在体外培养持续生存。

（）答案：错误解析：从细胞分离出的任何结构，都不能在体外难以培养持续生存，不能不能作为生命活动的基本市级而存在。

4. 通常微管的负端埋在中心体中，而正端只能加长，不能缩短，所以能保证微管的稳定。

（）答案：错误解析：肌球蛋白的负端埋在中心体中，但正端是可以加长的。

5. 在泛素化途径降解蛋白质过程中，泛素随靶蛋白一同被蛋白酶体降解。

（）答案：错误解析：泛素并不被降解，它可以循环利用。

6. 核糖体成熟的大小亚基常游离于细胞质中，当大亚基与mRNA结合后，小亚基才结合形成成熟的核糖体。

（）答案：错误解析：亚基成熟的大小常游离于细胞质中，当小亚基与mRNA结合后，大亚基才结合形成成熟的核糖体。

7. 组蛋白与DNA之间的相互作用依赖于核苷酸的特异序列。

（）答案：错误解析：8. 网格蛋白有被小泡与溶酶体融合，其包被最后在溶酶体被水解。

（）答案：错误解析：网格蛋白菌体有被小泡在出芽后，网格蛋白包被脱落，并不进入溶酶体。

2、名词解释（40分，每题5分）1. 细胞周期（cell cycle）答案：细胞周期（cell cycle），又称细胞分裂周期，是指各细胞的生活景气周期，即细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂已经完成所经历的一个有序过程。

研究细胞对环境压力的反应

研究细胞对环境压力的反应细胞是构成生物体的基本单位，它们承担着维持生命的各种功能和调节内外环境的重要任务。

然而，随着环境的日益变化和压力的增加，细胞需要适应和应对这些挑战。

本文将从细胞对环境压力的反应机制、细胞应激和环境适应、以及细胞保护机制三个方面进行探讨。

细胞对环境压力的反应机制是一种多层次的细胞过程。

在外界压力的刺激下，细胞会通过启动一系列的信号传导路径来感知和响应环境的变化。

其中，重要的参与者是一类被称为转录因子的蛋白质。

转录因子可以结合到细胞核中的DNA上，从而调控基因的表达。

当细胞遭遇环境压力时，某些特定转录因子会被活化，进而促使相关基因的表达发生改变，从而导致细胞的适应和调节。

细胞应激和环境适应是细胞对外界环境压力的一种响应方式。

在面对各种不利因素时，细胞会通过调整基因表达和蛋白质合成来应对挑战。

例如，当细胞暴露在高温环境下时，它会启动一系列的热应激反应，以保护细胞内的蛋白质免受热损伤。

类似地，细胞在受到氧化应激、化学物质暴露、病原体感染等环境压力时，也会做出相应的反应来保护自身。

除了上述的细胞应激和环境适应，细胞还拥有一系列保护机制来维持内外环境的稳定。

对于细胞来说，最重要的保护机制之一就是清除和修复受损DNA的能力。

DNA是细胞的遗传物质，它的稳定性对于细胞的正常功能至关重要。

然而，环境因素如紫外线、化学物质等都会对DNA造成损伤。

为了应对这种情况，细胞拥有一套复杂的DNA修复系统，它能够检测和修复DNA中的损伤，从而减少细胞遭受的损害。

此外，细胞还通过产生一种被称为抗氧化剂的物质来应对氧化应激。

氧化应激是一种由于身体内部产生的有害物质——自由基积累引起的损伤。

自由基是一种非常活跃的分子，它们会攻击细胞的脂质、蛋白质和DNA，导致细胞损伤和老化。

为了对抗自由基的侵害，细胞会产生抗氧化剂来中和并清除自由基，保护细胞内部的分子免受损伤。

总之，细胞对环境压力的反应是一种复杂而精确的调节过程。

生物逆境胁迫的分子应答机制

生物逆境胁迫的分子应答机制生物体在其生存环境面临逆境胁迫时，经过一系列的自适应反应，可改变其生理和代谢状态来适应环境变化，这就是生物逆境胁迫响应的机制。

生物体的逆境胁迫有很多种形式，比如高温、低温、光照不足、重金属污染、细菌感染等等。

在面对这些逆境胁迫时，生物体常常通过转录调控、信号传导、代谢途径调整等分子机制来实现自适应反应。

本文将结合相关研究进展，讨论生物逆境胁迫分子应答机制的相关内容。

高温逆境胁迫的分子应答机制在高温逆境胁迫下，生物体需要通过一系列的逆境响应分子机制来维持其生存。

目前研究发现，许多热激蛋白(HSP)在高温逆境下可以被启动和表达，这些HSP可促进细胞对热休克的适应并维持细胞膜的稳定性。

此外，热休克因子(HSFs)可反转转录调控和翻译抑制，在高温逆境下激活HSP的表达等，从而促进高温逆境下生物体的逆境响应。

低温逆境胁迫的分子应答机制在低温逆境胁迫下，生物体可以通过多种途径响应逆境。

一方面，低温可导致细胞膜的稳定性降低，细胞膜上的脂质可促进UCP3（3,5,3'-三碘-L-甲基-L-苯恶唑-4'-甲酰胺）等基因的表达，从而提高细胞抗冻能力。

另一方面，低温可通过调节EATF3基因来维持细胞功能。

近期发现，EATF3编码的蛋白质在低温下表达增加并参与了植物的低温逆境响应，促进植物的逆境适应性。

光照不足逆境胁迫的分子应答机制在光照不足逆境胁迫下，光合作用受到抑制，生物体需要通过一系列途径响应逆境。

目前，研究发现植物的光照不足逆境响应主要涉及到许多基因家族，如bZO，HY5和ZTL家族等。

这些基因家族在光照不足诱导下，可参与植物的生长调控、色素合成和光合作用等，从而降低光照不足对植物的影响。

此外，研究还发现，植物中的内源性激素如脱落酸和赤霉素等也与光照不足逆境响应密切相关，它们可改变植物的生长方向和发育等。

细菌感染逆境胁迫的分子应答机制细菌感染是常见的细胞逆境胁迫之一。

在细菌感染逆境下，生物体可通过多种途径响应对抗细菌感染。

植物逆境胁迫响应的分子机制

植物逆境胁迫响应的分子机制植物作为静止生物体，在生存环境受到逆境胁迫时，需要通过一系列分子机制和适应性响应来应对并适应环境变化。

植物在逆境胁迫下的适应性响应机制主要包括信号传导途径、基因调控网络和相关代谢改变。

本文将重点探讨植物逆境胁迫响应的分子机制。

一、信号传导途径植物对逆境胁迫的响应需要通过外界信号的感知和传导来完成。

这些信号可以是生理信号（如温度、光强等）或化学信号（如激素、抗氧化物质等）。

植物通过调节细胞膜与质膜上的受体或通过细胞信号转导途径来感知并传导这些信号。

比如，植物中普遍存在的脱落酸（ABA）是逆境胁迫信号中的重要分子，其通过钙信号途径、MAPK 信号途径等调控植物应激响应。

二、基因调控网络逆境胁迫下，植物会启动一系列特定的基因以进行适应性调节。

这些基因调控网络涉及逆境诱导因子（如DREB/CBF、MYB、MYC等）的激活和基因表达谱的改变。

这些逆境诱导因子通过结合DNA顺式元件和其他转录因子，调控下游目标基因的表达。

例如，植物中的DREB/CBF家族在低温、高温和干旱等逆境条件下起重要作用，通过调控响应性基因的表达来保护细胞膜的完整性等。

三、相关代谢改变逆境胁迫条件下，植物会启动特定的代谢途径以满足自身的生存需求。

比如，干旱胁迫下，植物会逐渐调整碳代谢途径，提高光合作用的效率，并调控光合产物的分配。

此外，植物还会调控固氮酶等相关酶的活性，促进氮素的吸收和运输来应对氮限制等逆境条件。

综上所述，植物逆境胁迫响应的分子机制主要涉及信号传导途径、基因调控网络和相关代谢途径的调节。

这些分子机制的调控能够使植物适应环境，并尽可能地维持其生存能力。

未来的研究将进一步深入探究分子机制的作用和相互关系，从而为植物的抗逆性和农作物的生长发育提供理论指导和技术支持。

参考文献：1. Ding, Y., Fromm, M., & Avramova, Z. (2012). Multiple exposures to drought 'train' transcriptional responses in Arabidopsis. Nature Communications, 3, 740.2. Huang, G.T., Ma, S.L., Bai, L.P., et al. (2012). Signal transduction during cold, salt, and drought stresses in plants. Molecular Biology Reports, 39(2), 969–987.3. Mittler, R., Finka, A., & Goloubinoff, P. (2012). How do plants feel the heat? Trends in Biochemical Sciences, 37(3), 118–125.。

细胞逆境应对和应激反应研究

细胞逆境应对和应激反应研究细胞是生命的基本单位，它们不断面临来自内部和外部的各种环境变化。

这些环境变化可能是营养、温度、压力、氧气等生理性因素，也可能是药物、毒素、辐射等化学物质及其他外部刺激引起的。

面对这些各种逆境应激，细胞需要通过不同的分子机制来适应和应对，并调节其生存和功能。

一、应激反应与逆境应对机制逆境应激是指细胞面临的各种环境变化并需要应对的情况。

在逆境应对过程中，细胞会构建出一系列应激反应机制，以确保其在不同环境下的存活能力。

这些应激反应主要包括：1.自适应性反应：细胞通过调节膜通透性以及激活细胞信号级联通路等方式，使自身适应环境变化。

2.代偿性反应：当某些突发事件导致细胞发生损伤或死亡时，被损伤或死亡的细胞往往会被周围的健康细胞代偿。

3.抗性反应：利用内在和外在的机制来增加细胞的耐受性和抵抗力。

这些反应机制可以使细胞顺应新环境，维持生存，并启动一些生防反应，以减少被破坏的生命活动和功能。

二、细胞自我保护以减轻逆境应激在逆境应激中，细胞为了保持自己的稳定和生存，会启动一系列自我保护措施。

这些自我保护措施主要包括：1.环境恢复机制：监测和确保环境与细胞平衡以及适当温度、氧气等因素的调整。

2.修复机制：细胞会通过清除、修复等机制来适应和缓解细胞对逆境应激的反应。

3.逃避机制：当遇到各种逆境应激情况时，细胞可以迅速调整其生理、代谢和外在形态等特征以适应环境。

4.应变调节机制：细胞也会通过某些代谢机制等方式，调节某些关键的代谢蛋白。

这些措施可以减轻细胞对逆境应激的反应，并且起到维持其正常生命周期和代谢的作用。

三、逆境应对机制在医学领域的应用逆境应对机制在医学领域中得到了广泛应用，其中较为重要的是在癌症治疗中的应用。

逆境应对机制可以帮助化学治疗、放疗等治疗手段避免对正常细胞的伤害，并使肿瘤细胞更容易被摆脱，并开发出一些对癌症治疗的新方法。

此外，逆境应对机制也被用于脑卒中、心肌梗塞等疾病的治疗过程中。

植物响应环境胁迫的分子机制及其应用

植物响应环境胁迫的分子机制及其应用近年来，全球气候变化、土地资源的过度开采和环境污染等因素，越来越对植物的生长和发育产生不可忽视的影响。

植物在环境胁迫下如何生存？它们如何通过分子机制感知和响应环境的变化？这是当前植物研究面临的重要问题。

一、植物响应环境胁迫的主要机制1.植物激素信号途径植物激素是控制植物生长和发育的重要信号分子，包括生长素、赤霉素、细胞分裂素、乙烯、脱落酸等。

在环境胁迫下，植物的激素含量往往发生变化，从而影响植物对外部环境的响应。

例如，在干旱或高盐环境下，植物会增加脱落酸的合成，调节水分平衡，保持细胞结构的完整性。

2.钙离子信号途径钙离子在植物中扮演着重要的信号分子角色，对植物响应环境胁迫具有重要作用。

在植物感知到外界环境胁迫后，通常会通过活化特定的钙离子通道来提高细胞质内钙离子浓度，从而启动钙离子信号途径，进而影响植物生长和发育。

3. ROS（活性氧）信号途径ROS是植物对环境胁迫进行快速反应的第一道信号，常见的有超氧阴离子（O2.-）、过氧化氢（H2O2）、羟自由基（OH）等。

它们在植物体内通过氧化还原反应进行传递，作为一种激活信号过程，调节植物对各种环境胁迫的抗性。

4. MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）信号途径MAPK是一类高度保守的蛋白激酶，对植物响应生物和非生物胁迫起着至关重要的作用。

MAPK信号途径的启动通常需要受到外部胁迫的诱导，进而激活细胞内复杂的信号传递网络，产生不同的细胞反应和生理效应。

二、植物响应环境胁迫的应用1.抗逆转基因技术基于对植物生理机制的了解，研究人员通过转基因技术，可以增加植物在进食中所需的对环境胁迫的响应能力，从而提高了作物的抗性和生长能力。

抗逆转基因技术在逆境农业、干旱山区改善农作物和森林生产等方面具有非常广阔的应用前景。

2.分子监测与资源调控结合分子生物学和遥感技术，可以解析植物响应环境胁迫的分子机制，同时实现对植物数量、分布及生理状态的精细监测，并能安全地、可持续地对植物资源进行调控。