植物信号传导
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有钙离子、肌醇三 磷酸（IP3）、二酰酯 甘油（DAG）、环腺苷 酸（cAMP）、环鸟苷 酸（cGMP）等。
图7.3 植物细胞中钙离子和激酶参与的两
条信号传导途径。钙依赖的激酶将两条途
径联系起来。
4
对不能穿透细胞质膜的刺激分子 有两种应答方式：
物质-通过蛋白质通道物理地将 胞外地输送到胞内；
信号-通过激活细胞质区域、改 变膜蛋白性质的形式输送。
Figure 7.4 Overview:
information may be
transmitted from the
exterior to the interior of
the cell by movement of a
ligand or by signal
transduction.
5
7.2 受体（receptor）
GDP a亚基重新 与bg亚基结合
受体-配体复合 物作为GNRP催
化释放
abg G蛋白的 活性顺环
a亚基的 GTPase活性水 解GTP成为GDP
GTP与a亚基结 合、与bg亚基解 离、活化下游 的酶，如磷脂
酶C（PLC）14
磷脂化合物间的再顺环 磷脂肌醇激酶催化合成
G蛋白活化的PLC水解 PIP2产生第二信使IP3和 DAG。IP3激活其ER或 者液泡上的受体、起到 钙离子的转运。
特点 ➢ 高特异性 ➢ 高亲合力，结合常数
Kd应该与配体在体内 的活性浓度相当 ➢ 饱和性、当配体达到 一定浓度时饱和 ➢ 可逆性，使系统能够 应答配体浓度的变化
11
受体的分离： ✓Photoaffinity标记 ✓突变体筛选
图7.10 鉴定受体的简单方法是采用同位素亲和标 记配体（如：nitrene氮宾和carbene碳宾）。配体 与受体混和、在UV作用下氮宾或者碳宾活性与受 体发生不可逆结合。
20
信号传递通过蛋白激酶(kinase)、 激活效应因子（effectors）、最终 激活转录因子，导致基因表达变化。
Figure 7.6 A signal transduction pathway carries a signal from the cell surface into the cytoplasm and (sometimes) into the nucleus.
Chapter 7 植物细胞信号传导
7.1 Introduction
信号（signal） 把环境条件的变化或来
自环境的刺激统称为信号 。 为第一信使（first messenger）。
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。
PLC活化增加胞内钙离子的信号传导
二酯酰甘油 钙调蛋白
15
图7.14 DAG和Ca2＋激活下游的蛋白激酶C（PKC）。
PKC参与细胞分裂和细胞生长等过程。PKC是Phorbol
esters受体，其活化可用该酯模拟。
16
图7.15 不同的磷脂酶酶 切膜磷脂的不同位点。
17
图7.16 PLA2 在植物细胞信 号传导中的作 用。活化的 PLA2水解PC为 LysoPC。释放 的脂肪酸成为 活化茉莉酸的 底物，激活下 游的基因表达。
9
胞内受体作为离子通道
图7.8 IP3的受体位于 tonoplast和ER膜上。受 体的构像变化诱导信号传 递。IP3和有些离子通道 受体由4个亚基构成。IP3 与受体结合引起构像变化 导致2个亚基的移动。这 种正负电荷的分布稳定开 放的构像、可以使Ca2＋ 进入细胞质。
10
受体－配体结合是可逆的并 具有饱和动力学。
12
7.3.1 G蛋白和磷脂信号的传导
GTPase可分为两大类： ➢ 异源三聚体G蛋白、 abg三亚基、参与识别 活化的受体； ➢ GTPase单体、包 括Ras、Rho和EF-Tu等
图7.11 Signaling GTPase的基本顺环。空态的 GTPase与GTP结合变成活性状态。GAP水解GTP、使 GTP结合蛋白失活。GNRP催化释放GDP。 13
PC: phosphotidylcholine 激发子 LysoPC: lysophosphotidylcholine
18
7.3.2 环核苷酸
cAMP由腺苷酸环化 酶从ATP合成。 cGMP由鸟苷酸环化 酶从GTP合成。
来自百度文库合成
分解
19
图7.18 G蛋白、cAMP 和被调控基因间的关系 （动物）。
腺苷环化酶合成的 cAMP通过激酶A（PKA） 活化CREB（cAMP应答 元件结合蛋白）。PKA 由调控和催化亚基形成 异源四聚体。
2
胞间信号 （intercellular signal）
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。
3
第二信使（second messenger）：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。
7
图7.7 在动物细胞中发现的三种膜受体，植物中也有类似的受 体存在。（A）活化后，与G蛋白相连的受体将信号传递给与 GTP结合的蛋白、即信号传导的第一阶段。G蛋白的a亚基/GTP 复合物与bg亚基分离、在胞内活化其它酶。
8
图7.7 （B）enzyme-linked受体、一般为激酶受体。与配体结 合形成二聚体、引起分子内的磷酸化激活受体。 （C）离子通道相联受体与膜表面的通道相联系，配体结合后开 启通道。有些离子通道受体位于细胞内膜。
细胞外信号与细胞 表面、胞内或核内 受体结合。很多亲 水性物资，如：肽、 多糖、渗透物不易 通过膜，这样在胞 外互作（ligand 1）。两亲或者疏 水性物质可以进入 胞内起作用 （ligand 2） 。
受体与配体结合，激活一系列生物化学反应，最终引起该信号
物质特定的生物学效应。
6
信号传导：配体与胞外域结合通 常激活受体形成二聚体，胞内域与 在质膜的蛋白互作。从而，①提高 小分子（称为第二次信使）； ②直 接活化蛋白、它又激活其它蛋白， 例，GTP结合蛋白。
图7.3 植物细胞中钙离子和激酶参与的两
条信号传导途径。钙依赖的激酶将两条途
径联系起来。
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对不能穿透细胞质膜的刺激分子 有两种应答方式：
物质-通过蛋白质通道物理地将 胞外地输送到胞内；
信号-通过激活细胞质区域、改 变膜蛋白性质的形式输送。
Figure 7.4 Overview:
information may be
transmitted from the
exterior to the interior of
the cell by movement of a
ligand or by signal
transduction.
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7.2 受体（receptor）
GDP a亚基重新 与bg亚基结合
受体-配体复合 物作为GNRP催
化释放
abg G蛋白的 活性顺环
a亚基的 GTPase活性水 解GTP成为GDP
GTP与a亚基结 合、与bg亚基解 离、活化下游 的酶，如磷脂
酶C（PLC）14
磷脂化合物间的再顺环 磷脂肌醇激酶催化合成
G蛋白活化的PLC水解 PIP2产生第二信使IP3和 DAG。IP3激活其ER或 者液泡上的受体、起到 钙离子的转运。
特点 ➢ 高特异性 ➢ 高亲合力，结合常数
Kd应该与配体在体内 的活性浓度相当 ➢ 饱和性、当配体达到 一定浓度时饱和 ➢ 可逆性，使系统能够 应答配体浓度的变化
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受体的分离： ✓Photoaffinity标记 ✓突变体筛选
图7.10 鉴定受体的简单方法是采用同位素亲和标 记配体（如：nitrene氮宾和carbene碳宾）。配体 与受体混和、在UV作用下氮宾或者碳宾活性与受 体发生不可逆结合。
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信号传递通过蛋白激酶(kinase)、 激活效应因子（effectors）、最终 激活转录因子，导致基因表达变化。
Figure 7.6 A signal transduction pathway carries a signal from the cell surface into the cytoplasm and (sometimes) into the nucleus.
Chapter 7 植物细胞信号传导
7.1 Introduction
信号（signal） 把环境条件的变化或来
自环境的刺激统称为信号 。 为第一信使（first messenger）。
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。
PLC活化增加胞内钙离子的信号传导
二酯酰甘油 钙调蛋白
15
图7.14 DAG和Ca2＋激活下游的蛋白激酶C（PKC）。
PKC参与细胞分裂和细胞生长等过程。PKC是Phorbol
esters受体，其活化可用该酯模拟。
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图7.15 不同的磷脂酶酶 切膜磷脂的不同位点。
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图7.16 PLA2 在植物细胞信 号传导中的作 用。活化的 PLA2水解PC为 LysoPC。释放 的脂肪酸成为 活化茉莉酸的 底物，激活下 游的基因表达。
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胞内受体作为离子通道
图7.8 IP3的受体位于 tonoplast和ER膜上。受 体的构像变化诱导信号传 递。IP3和有些离子通道 受体由4个亚基构成。IP3 与受体结合引起构像变化 导致2个亚基的移动。这 种正负电荷的分布稳定开 放的构像、可以使Ca2＋ 进入细胞质。
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受体－配体结合是可逆的并 具有饱和动力学。
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7.3.1 G蛋白和磷脂信号的传导
GTPase可分为两大类： ➢ 异源三聚体G蛋白、 abg三亚基、参与识别 活化的受体； ➢ GTPase单体、包 括Ras、Rho和EF-Tu等
图7.11 Signaling GTPase的基本顺环。空态的 GTPase与GTP结合变成活性状态。GAP水解GTP、使 GTP结合蛋白失活。GNRP催化释放GDP。 13
PC: phosphotidylcholine 激发子 LysoPC: lysophosphotidylcholine
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7.3.2 环核苷酸
cAMP由腺苷酸环化 酶从ATP合成。 cGMP由鸟苷酸环化 酶从GTP合成。
来自百度文库合成
分解
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图7.18 G蛋白、cAMP 和被调控基因间的关系 （动物）。
腺苷环化酶合成的 cAMP通过激酶A（PKA） 活化CREB（cAMP应答 元件结合蛋白）。PKA 由调控和催化亚基形成 异源四聚体。
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胞间信号 （intercellular signal）
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。
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第二信使（second messenger）：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。
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图7.7 在动物细胞中发现的三种膜受体，植物中也有类似的受 体存在。（A）活化后，与G蛋白相连的受体将信号传递给与 GTP结合的蛋白、即信号传导的第一阶段。G蛋白的a亚基/GTP 复合物与bg亚基分离、在胞内活化其它酶。
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图7.7 （B）enzyme-linked受体、一般为激酶受体。与配体结 合形成二聚体、引起分子内的磷酸化激活受体。 （C）离子通道相联受体与膜表面的通道相联系，配体结合后开 启通道。有些离子通道受体位于细胞内膜。
细胞外信号与细胞 表面、胞内或核内 受体结合。很多亲 水性物资，如：肽、 多糖、渗透物不易 通过膜，这样在胞 外互作（ligand 1）。两亲或者疏 水性物质可以进入 胞内起作用 （ligand 2） 。
受体与配体结合，激活一系列生物化学反应，最终引起该信号
物质特定的生物学效应。
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信号传导：配体与胞外域结合通 常激活受体形成二聚体，胞内域与 在质膜的蛋白互作。从而，①提高 小分子（称为第二次信使）； ②直 接活化蛋白、它又激活其它蛋白， 例，GTP结合蛋白。