细胞信号传导途径

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信号
• 信号---Signal，是一个抽象概念，对植物 来讲，环境的变化就是刺激，就是信号。 分为物理信号和化学信号。
• 物理信号：光，水，温度等； • 化学信号：激素，病源等。也称为配体
（ligand）
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External Stimuli 外界环境刺激
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Internal Stimuli 体内细胞间刺激
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细胞信号转导的主要途径模式图
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细胞信号的种类
信 号 （Signal） 物理信号：光、电 化学信号：激素、病原因子等，化学信号也
叫做ligand
胞外信号（胞间信号） 胞内信号
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• 当环境刺激作用于植物体的不同部位时，会发生 细胞间的信号传递。
• 胞间信号包括物理信号（电信号）和化学信号
• 配体---是指这样一些信号物质，除了与受体结合 外本身并无其他功能，它不能参加代谢产生有用 产物，也不直接诱导任何细胞活性，更无酶的特 点，唯一的功能就是通知细胞在环境中存在一种 特殊信号或刺激因素。
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•受体是一类信号转导分子，它的作用：第一步是识 别信号分子（Recognition）；第二步是将信号分子 转变成细胞的反应，即信号转导（Signal transduction）。
• 细胞内受体(intracellular receptor)：信号分子为疏 水性小分子－甾类和水溶性多肽，可以靠简单扩散 进入胞内，然后与胞内受体结合后，在细胞内进一 步的传递和放大。
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A17受体家族Fra bibliotek1、G蛋白偶联受体（ G protein coupled receptor ）
（binded receptor）受体蛋白的氨基端们于细胞外侧， 羧基端位于内侧，羧基端具有与G蛋白相互作用的区域， 受体活化后直接将G蛋白激活，进行跨膜信号转换
域和胞内的激酶区域。当胞外区域与信号结合，激活胞
内激酶，将下游组分磷酸化A而传递信号。
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第二节 跨膜信号转换
• 信号与细胞表面的受体结合之后，通过 受体将信号转导进入细胞内，这个过程 称为跨膜信号转换（transmembrane transduction）
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• G蛋白连接受体发生的跨膜信号转换
2、离子通道型受体：：（ion-channel-linked receptor）， 即除了含有与配体结合的部位外，受体 本身就是离子通道。这种受体接受信号后立即引起离子
的跨膜流动
3、类蛋白激酶受体（receptor－like protein kinase）：
本身是一种酶蛋白，具有胞外感受信号的区域，跨膜区
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Corn Kernel and Seedling
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一、概 论 研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及 其在植物发育过程中调控基因的表达和生理 化反应（Signal transduction system）。
信息分子 受体 第二信使 效应蛋白
效应蛋白
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生物效应
肌肉收缩 分泌 代谢 4
基因表达
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细胞信号分子及信号传递途径的特征
• 1. 信号分子一般分子量较小而易于移动,如 Ca2+,cAMP,和IP3等.
• 2.信号分子应快速产生而且快速灭活.
• 3.信号传递途径有级联放大作用,它形成一个 级联(cascades)反应将原初信号放大.
• 4.在细胞内，细胞间和植物体内信号传递途径
是一个网络系统. A
1. α ，β，γ三个亚基组成, 到目前至少发现20种 不同的α 亚基,6种β亚 基,和10多种γ亚基;理 论上可以形成上千种 异三聚体G蛋白从而 增加了转导信号的多 样性.
2. 各种G蛋白中α亚基差 别较大，被用作G蛋 白分类的依据.
3. α亚基的共同特点：
具有一个GTP结合位点,
GTP酶的活性位点,
（激素、寡聚糖等）。
Primary messenger:
Environmental stimulations and extracellular signals
Second messenger: Signals in the cell
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• 土壤干旱时，植物根尖合成脱落酸（ABA）， 通过导管向上运到叶片保卫细胞，引起保卫细 胞内的胞质Ca2＋等一系列信号转导，产生生理、 生化反应，最后使气孔关闭。
• G蛋白(G protein)全称为异三聚体GTP结 合 蛋 白 (heterotrimeric GTP binding protein), 它具有GTP酶活性，由三种亚基 组成。结合在细胞膜面向胞质的一侧。
• G蛋白介导的跨膜信号转换是依赖于自身的 活化和非活化状态循环来实现的。
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异三聚体G蛋白的基本结构
受体与配体结合的特性
1、高亲和力：2、特异性：3、可逆性：4、 饱和性.
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细胞表面受体和胞内核受体
• 细胞表面受体（cell surface receptor）：往往通过 胞外配体结合后，使“胞内第二信使”水平增加而 引起生理效应，它也可以调节基因表达产生长期效 应，但常具有引起短暂而迅速细胞反应的特点。
• 土壤干旱（胞外刺激）是信号转导过程中的初 级信使（primary messenger）
• ABA是胞间的化学信号，保卫细胞内的胞质 Ca2＋等传递胞外信号的一系列信号分子就是第 二信使（second messenger）。
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受体和跨膜信号转换
• 受体---细胞表面或亚细胞组分中的一种生物大分 子物质，可以识别并特异地与有生物活性的化学 信号物质（配体）结合，从而激活或启动一系列 生物化学反应，最后导致该信号物质特定的生物 效应。
ADP核糖基化位点,
毒素修饰位点,
受体和效应物结合位点
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The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1994
细胞信号转导
signal transduction
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生长（growth）：是植物体积的增大，它是通过 细胞分裂和伸长来完成的。
发育（development）：指在整个生活史上，植物 体的构造和机能从简单到复杂的变化过程，它的 表现就是细胞、组织和器官的分化 （differentiation）。
生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程。而 基因的表达则受周围环境的调控。植物通过精确、完善的 信号转导系统来调节自身、适应环境。