第七章 细胞信号转导

第七章细胞信号转导

一、名词解释

1．信号转导（signal transduction）细胞内外的信号，通过细胞的转导系统转换，引起细胞生理反应的过程。

2．化学信号(chemical signals) 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。

3．物理信号(physical signal) 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等物理性因子。

4．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。

5．第二信使(second messenger) 能被胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。第二信使亦称细胞信号传导过程中的次级信号。在植物细胞中的第二信使系统主要是钙信号系统、肌醇磷脂信号系统和环核苷酸信号系统等。

6．筛管分子-伴胞复合体(sieve element-companion cell，SE-CC) 筛管通常与伴胞配对，组成筛管分子-伴胞复合体。源端的SE-CC是同化物装载的埸所，库端的SE-CC是同化物卸出的埸所，茎和叶柄等处中SE-CC的筛管是同化物长距离运输的通道。

7．钙调素(calmodulin，CaM) 是最重要的多功能Ca2+信号受体，为单链的小分子酸性蛋白。当外界信号刺激引起胞内Ca2＋浓度上升到一定阈值后，Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的CaM又与靶酶结合，使其活化而引起生理反应。

8．蛋白激酶 (protein kinase，PK) 此酶的催化作用是将ATP或GTP的磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸的残基上，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。

9．蛋白磷酸酯酶(protein phosphatase，PP)，或称蛋白磷酸酶，催化底物蛋白质的氨基酸的残基上的脱磷酸化作用，从而引起相应的生理反应，以完成信号转导过程。

10．环腺苷酸(cyclic AMP，cAMP)，或称环一磷酸腺苷，胞内信号分子，可起第二信使径用，致活细胞内的蛋白激酶，从而催化蛋白质磷酸化反应。

二、缩写符号

1．CaM 钙调素

2．PK 蛋白激酶

3．PP 蛋白磷酸酯酶

4．PKC 蛋白激酶C

5．cAMP 环腺苷酸

三、填空域选择填空

1．植物细胞的信号分子按其作用范围可分为信号分子和信号分子。对于细胞信号传导的分子途径，可分为四个阶段，

即：（1）信号传递，（2）信号转换，（3）信号转导，（4）可逆磷酸化。（胞间，胞内，胞间，膜上，胞内，蛋白质）

2．植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。常见的化学信号：、、等，常见的物理信号有：、、等。(植物激素、蛋白酶抑制物、寡聚糖、生长调节物质等，电信号、水力学信号、重力、光波) 3．G蛋白的生理活性有赖于与的结合以及具有的活性而得名。(三磷酸鸟苷(GTP)，GTP水解酶) 4．蛋白质磷酸化以及脱磷酸化是分别由一组蛋白酶和蛋白酶所催化的。(激，磷酸酯)

5．以下物质不是植物胞间信号。D．

A．植物激素 B．电波 C．水压 D．淀粉

6．以下哪种物质不是植物胞内信号？。A．

A．激素受体和G蛋白 B．肌醇磷脂信号系统 C．环核苷酸信号系统 D．钙信号系统

四、问答题

1．植物细胞信号传导可分为哪几个阶段?

答：细胞信号传导的途径，可分为四个阶段，即：

(1)胞间信号传递化学信号或物理信号在细胞间的传递。

(2)膜上信号转换把胞间信号转换成胞内信号的过程。

(3)胞内信号转导将胞内信号转换为具有调节生理生化功能的调节因子的过程。

(4)蛋白质可逆磷酸化对靶酶进行磷酸化或去磷酸化的反应，使靶酶执行生理功能。

2．简述植物细胞把环境刺激信号转导为胞内反应的可能途径。

答：通过环境刺激-细胞反应偶联信息系统，植物感受到各种化学和物理的环境信号（包括来自环境的外源信号，来自个体内其他细胞的内源信号）。

先产生胞间通讯信号（又称第一信使），到达细胞表面或细胞内受体，通过G 蛋白跨膜信号转换，转变为胞内信号（又称第二信使，是由胞外刺激信号引起改变的、具有生理调节活性的细胞内因子，包括钙信号系统、肌醇磷酸脂系统和环核苷酸信号系统等），将信息转导到胞内的特定效应部位，通过蛋白质可逆磷酸化起作用而产生细胞反应，调节植物体的生长发育。

将偶联各种胞外刺激信号（包括各种内、外源激素信号）与其相应的生理效应之间的一系列分子反应机制，称为细胞信号转导。

从上可见，细胞信号转导的分子途径可分为四个阶段，即胞间信号、跨膜信号转换机制、胞内信号及蛋白质可逆磷酸化。

3．简述钙的信使作用。

答：

（1）钙的信使作用

Ca2+作为第二信使，主要起调节酶与细胞功能的作用。植物细胞的钙信号受体蛋白之一是钙结合蛋白(CaBP)，它与Ca2+有很高的亲和力和专一性。

胞内Ca2+浓度变化可通过膜透性的变化或通过开启/关闭膜上的Ca2+通道引起。当某刺激到达细胞时，质膜上Ca2+通道打开，膜对Ca2+通透性瞬间增加，到达一定阈值（通常为10-6L-1以上）时即与CaM结合，形成复合体，激活状CaM*进而与靶酶结合而激活靶酶。这些CaM调节的酶也包括主动运输Ca2+过膜的Ca2+-ATP酶，所以Ca2+又被反馈地泵出细胞或泵入某些细胞钙库。细胞质Ca2+降低到与CaM结合阈值以下时，Ca2+与CaM分离。CaM与靶酶复合体亦告解离，CaM与靶酶均回到非活性状态。通过这样的途径，即依赖细胞质内Ca2+浓度的变化而把细胞外的信息传递给细胞内各相关过程的功能，这就是Ca2+的信号功能。

试验证明，胞外刺激信号（如光照、温度、重力、触摸等物理刺激和各植物激素、病原菌诱导因子等化学物质）引起胞内游离Ca2+浓度变化的时间、幅度、频率、区域化分布等都不尽相同，不同刺激信号的特异性可能就是靠Ca2+浓度变化的不同形式而体现的。