植物细胞信号传导PPT课件
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（2）物理信号 电、光、磁
（3）化学信号
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。
一般公认的细胞内第二信使有钙离子（Ca2+）、肌醇三 磷酸（inositol 1,4,5-trisphosphate，IP3）、二酰甘油（1,2Diacylglycerol，DG）、环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸 （cGMP）等。
第二节 植物信号转导的过程
化学信号或物理信号 在细胞间的传递
把胞间信号转换成胞 内信号的过程
将胞内信号转导为具 有调节生理生化功能 的调节因子的过程
对靶酶进行磷酸化或 去磷酸化的反应，使 靶酶执行生理能。
一、胞间信号的传递
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(JAMe)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。在大多数情况下，这些化合物从 合成位点迅速扩散到周围环境中，因此它们在植物体内信 号的长距离传递中的作用不大。然而，若植物生长在一个 密闭的条件下，这些化合物可在植物体内积累并迅速到达 作用部位而产生效应。自然条件下发生涝害或淹水时植株 体内就经常存在这类信号的传递。
四、细胞信号转导(signal transduction)
（一）概念 细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为
胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号转导，包括细 胞感受、转导各种环境刺激、引起相应生理反应的过程。
第一信使 受体 第二信使 效应蛋白
效应蛋白
(二) 特点
➢ 信号转导分子激活机理的类同性 ➢ 信号转导过程的级联式反应 ➢ 信号转导途径的通用性与特异性 ➢ 胞内信号转导途经的相互交叉
第七章 植物细胞信号转导
学习目的和要求
• 了解植物细胞信号转导中的信号、受体、钙调 素等基本概念、类型和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
2010年12月3日
第一节 细胞信号转导的基本概念
一、信号（signal）
把环境条件的变化或来自环境的刺激统称为 信号 。简单地说，信号就是细胞外界刺激，它又 称为第一信使（first messenger）或初级信使 （primary messenger），
（三）功能 1、识别特异的配体； 2、把识别和接受的信号准确无误的放大并传 递到细胞内部，产生特定的细胞反应。
（四）特点 1、高特异性：只与其特定的信号物质（配体）结
合并触发反应；
2、高亲合力：与配体的结合能力强； 3、高饱和性 4、可逆性：与配体的结合是可逆的； 5、通过磷酸化和去磷酸化作用来完成其使命。
指植物体自身合 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，通 常包括植物激素、气 体信号分子NO以及多 肽、糖类、细胞代谢 物、甾体、细胞壁片 段等。
细胞接受的信号的类型繁多，可分为物理信 号、化学信号和生物学信号。
（1）生物大分子的结构信号 蛋白质、多பைடு நூலகம்、核酸的结构信息
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。
胞外环境信号
指机械刺激、磁 场、辐射、温度、风、 光、CO2、O2、土壤 性质、重力、病原因 子、水分、营养元素、 伤害等影响植物生长 发育的重要外界环境 因子。
胞间信号 （intercellular signal）
2、细胞表面受体：水溶性多肽激素
细胞表面受体存在于细胞质膜上，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。
➢ G蛋白耦联受体家族：肾上腺素受体、多巴受体、视紫红 蛋白 ➢ 酪氨酸激酶受体家族：多数生长因子受体(如IGF，EGF， PDGF，NGF，SCF，HGF等生长因子的受体)，除胰岛素受 体外，这类受体均由一条肽链组成 ➢ 细胞因子受体家族 ➢ 离子通道受体: 神经突触，如ACH，5-HT受体
五、植物与动物细胞信号转导的区别
第一，被动性。
第二，能量自给性。
第三，我们知道动物的神经系统和循环系统在长距离信号 转导传输过程中起着重要的作用，而植物只有木质部和韧 皮部两大输导系统，植物如何将长距离信号传输到相应组 织细胞的信号转导过程同样有别于动物。
同时，植物细胞信号转导系统在某些方面还保留了低等 原核细胞的信号转导机制，例如植物激素乙烯受体ETR1 与细菌双组份信号转导系统之间具有极大的相似性。
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。根系合成ABA的量与 其受的胁迫程度密切相关。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。
受体-配体复合体
活性的化学信号物质（配
体）结合，从而激活或启 动一系列生物化学反应，
生化反应
最终导致该信号物质特定
的生物学效应。
细胞反应
（二）类型
1、 膜（胞）内受体：甾类激素
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。一般是由单一的蛋白质 组成，其接受的配体多是脂溶性的甾体类激素， 多数是类固醇类激素。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，调节基 因转录。
2、化学信号的韧皮部传递
韧皮部是同化物长距离运输的主要途径，也是化学信号 长距离传递的主要途径。植物体内许多化学信号物质，如 ABA、JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径 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。
3、化学信号的木质部传递
随着细胞信号转导研究的深入，人们发现NO、H2O2、花 生四烯酸、环ADP核糖（cADPR）、IP4、IP5、IP6等胞内成 分在细胞特定的信号转导过程中也可充当第二信使。
三、受体（receptor）
（一）概念
细胞受体+配体（信号物质）
细胞表面或亚细胞组
份中的一种天然分子，可
以识别并特异地与有生物
（3）化学信号
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。
一般公认的细胞内第二信使有钙离子（Ca2+）、肌醇三 磷酸（inositol 1,4,5-trisphosphate，IP3）、二酰甘油（1,2Diacylglycerol，DG）、环腺苷酸（cAMP）、环鸟苷酸 （cGMP）等。
第二节 植物信号转导的过程
化学信号或物理信号 在细胞间的传递
把胞间信号转换成胞 内信号的过程
将胞内信号转导为具 有调节生理生化功能 的调节因子的过程
对靶酶进行磷酸化或 去磷酸化的反应，使 靶酶执行生理能。
一、胞间信号的传递
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(JAMe)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。在大多数情况下，这些化合物从 合成位点迅速扩散到周围环境中，因此它们在植物体内信 号的长距离传递中的作用不大。然而，若植物生长在一个 密闭的条件下，这些化合物可在植物体内积累并迅速到达 作用部位而产生效应。自然条件下发生涝害或淹水时植株 体内就经常存在这类信号的传递。
四、细胞信号转导(signal transduction)
（一）概念 细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为
胞内信号并在细胞内传递的过程称为信号转导，包括细 胞感受、转导各种环境刺激、引起相应生理反应的过程。
第一信使 受体 第二信使 效应蛋白
效应蛋白
(二) 特点
➢ 信号转导分子激活机理的类同性 ➢ 信号转导过程的级联式反应 ➢ 信号转导途径的通用性与特异性 ➢ 胞内信号转导途经的相互交叉
第七章 植物细胞信号转导
学习目的和要求
• 了解植物细胞信号转导中的信号、受体、钙调 素等基本概念、类型和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
2010年12月3日
第一节 细胞信号转导的基本概念
一、信号（signal）
把环境条件的变化或来自环境的刺激统称为 信号 。简单地说，信号就是细胞外界刺激，它又 称为第一信使（first messenger）或初级信使 （primary messenger），
（三）功能 1、识别特异的配体； 2、把识别和接受的信号准确无误的放大并传 递到细胞内部，产生特定的细胞反应。
（四）特点 1、高特异性：只与其特定的信号物质（配体）结
合并触发反应；
2、高亲合力：与配体的结合能力强； 3、高饱和性 4、可逆性：与配体的结合是可逆的； 5、通过磷酸化和去磷酸化作用来完成其使命。
指植物体自身合 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，通 常包括植物激素、气 体信号分子NO以及多 肽、糖类、细胞代谢 物、甾体、细胞壁片 段等。
细胞接受的信号的类型繁多，可分为物理信 号、化学信号和生物学信号。
（1）生物大分子的结构信号 蛋白质、多பைடு நூலகம்、核酸的结构信息
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。
胞外环境信号
指机械刺激、磁 场、辐射、温度、风、 光、CO2、O2、土壤 性质、重力、病原因 子、水分、营养元素、 伤害等影响植物生长 发育的重要外界环境 因子。
胞间信号 （intercellular signal）
2、细胞表面受体：水溶性多肽激素
细胞表面受体存在于细胞质膜上，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。
➢ G蛋白耦联受体家族：肾上腺素受体、多巴受体、视紫红 蛋白 ➢ 酪氨酸激酶受体家族：多数生长因子受体(如IGF，EGF， PDGF，NGF，SCF，HGF等生长因子的受体)，除胰岛素受 体外，这类受体均由一条肽链组成 ➢ 细胞因子受体家族 ➢ 离子通道受体: 神经突触，如ACH，5-HT受体
五、植物与动物细胞信号转导的区别
第一，被动性。
第二，能量自给性。
第三，我们知道动物的神经系统和循环系统在长距离信号 转导传输过程中起着重要的作用，而植物只有木质部和韧 皮部两大输导系统，植物如何将长距离信号传输到相应组 织细胞的信号转导过程同样有别于动物。
同时，植物细胞信号转导系统在某些方面还保留了低等 原核细胞的信号转导机制，例如植物激素乙烯受体ETR1 与细菌双组份信号转导系统之间具有极大的相似性。
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。根系合成ABA的量与 其受的胁迫程度密切相关。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。
受体-配体复合体
活性的化学信号物质（配
体）结合，从而激活或启 动一系列生物化学反应，
生化反应
最终导致该信号物质特定
的生物学效应。
细胞反应
（二）类型
1、 膜（胞）内受体：甾类激素
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。一般是由单一的蛋白质 组成，其接受的配体多是脂溶性的甾体类激素， 多数是类固醇类激素。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，调节基 因转录。
2、化学信号的韧皮部传递
韧皮部是同化物长距离运输的主要途径，也是化学信号 长距离传递的主要途径。植物体内许多化学信号物质，如 ABA、JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径 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。
3、化学信号的木质部传递
随着细胞信号转导研究的深入，人们发现NO、H2O2、花 生四烯酸、环ADP核糖（cADPR）、IP4、IP5、IP6等胞内成 分在细胞特定的信号转导过程中也可充当第二信使。
三、受体（receptor）
（一）概念
细胞受体+配体（信号物质）
细胞表面或亚细胞组
份中的一种天然分子，可
以识别并特异地与有生物