植物生理学—信号转导2

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1、第七章第七章 植物细胞信号转导植物细胞信号转导植物细胞信号转导的概念、特点研究内容和意义植物细胞信号转导过程刺激与感受信号转导蛋白质可逆磷酸化细胞反应信号（信号（signal) ) 胞外刺激胞外刺激 第一信使第一信使first messenger胞外信号，外源胞外信号，外源：光照、温度、重力、水分、风、雨、气体、：光照、温度、重力、水分、风、雨、气体、触摸、机械损伤、病原菌等触摸、机械损伤、病原菌等胞间信号，内源胞间信号，内源：激素、化学调节因子、电信号、水力学信号：激素、化学调节因子、电信号、水力学信号 第二信使第二信使second messenger次级信使，是指细胞感受胞外信号和胞间信号

2、后产生的胞内信号分次级信使，是指细胞感受胞外信号和胞间信号后产生的胞内信号分子子钙离子钙离子CaCa2+2+肌醇肌醇-1-1，4 4，5-5-三磷酸三磷酸 IP IP3 3二酰甘油二酰甘油 GD GD环腺苷酸环腺苷酸 cAMP cAMP环鸟苷酸环鸟苷酸 cGMP cGMPNONOH H2 2O O2 2花生四稀酸花生四稀酸环环ADPADP核糖核糖其它肌醇磷酸其它肌醇磷酸IPIP4 4 IP IP5 5IPIP6 6胞间信号(第一信使)的传递易挥发性化学信号在体内气相的传易挥发性化学信号在体内气相的传化学信号的韧皮部传递化学信号的韧皮部传递化学信号的木质部传递化学信号的木质部传递(ABA)(AB

3、A) 电信号的共质体和质外体途径，长距离维管束传递电信号的共质体和质外体途径，长距离维管束传递水力学信号的木质部系统传递水力学信号的木质部系统传递 受体受体receptorreceptor，是细胞表面或亚细胞组分中的一种天然分子，是细胞表面或亚细胞组分中的一种天然分子，可以并特异地与有生物活性的化学信号物质结合，激活或启可以并特异地与有生物活性的化学信号物质结合，激活或启动一系列生物化学反应在，导致特定生物学效应。动一系列生物化学反应在，导致特定生物学效应。 配体配体ligandligand，可被受体识别的有生物活性的化学信号物质。，可被受体识别的有生物活性的化学信号物质。 受体与配体的作用受

4、体与配体的作用：特异性；特异性；饱和性；饱和性；高度亲和。高度亲和。 目前研究接受外界信号必需的植物受体主要有三种：目前研究接受外界信号必需的植物受体主要有三种：植物激素受体植物激素受体光信号受体光信号受体（包括对红光和远红光敏感的光敏色（包括对红光和远红光敏感的光敏色素、对蓝光敏感的蓝光受体和对紫外敏感的紫外光受素、对蓝光敏感的蓝光受体和对紫外敏感的紫外光受体）体）感病诱导因子受体感病诱导因子受体。三、植物细胞信号转导研究内容与意义三、植物细胞信号转导研究内容与意义1971 E.W.Sutherland cAMP1971 E.W.Sutherland cAMP1992 1992 Edmond

5、 H. FischerEdmond H. Fischer & & Edwin Gerhard KrebsEdwin Gerhard Krebs 蛋白质蛋白质可逆磷酸化可逆磷酸化1994 1994 Alfred Goodman GilmanAlfred Goodman Gilman & & Martin RodbellMartin Rodbell发现发现G G蛋蛋白白及其在细胞中的信号转导作用及其在细胞中的信号转导作用1998 1998 Louis J. IgnarroLouis J. Ignarro NO NO1999 Gnter Blobel1999 Gnte

6、r Blobel发现蛋白质具有内在信号以控制其在细发现蛋白质具有内在信号以控制其在细胞内的传递和定位胞内的传递和定位2000 Arvid Carlsson, Paul Greengard , Eric Richard 2000 Arvid Carlsson, Paul Greengard , Eric Richard KandelKandel发现神经系统中的信号传导发现神经系统中的信号传导2 植物细胞信号转导过程植物细胞信号转导过程2 植物细胞信号转导过程植物细胞信号转导过程一一. .刺激与感受刺激与感受受体接受外来信号受体接受外来信号, ,启动信号转导过程启动信号转导过程受体与配体的结合有特

7、异性受体与配体的结合有特异性同一配体可能结合多种配体同一配体可能结合多种配体乙酰胆碱有乙酰胆碱有2 2受体受体 烟碱型和毒蕈型烟碱型和毒蕈型肾上腺肾上腺22种种跨膜信号转换机制受体信号转换跨膜信号转换机制受体信号转换膜表面受体主要有三类膜表面受体主要有三类二二. .信号转导信号转导( (一一) )信号跨膜转换信号跨膜转换1.1.通过离子通道跨膜转换信号通过离子通道跨膜转换信号接受接受 - - 离子流离子流 - - 离子浓度离子浓度2.2.酶促信号直接跨膜转换酶促信号直接跨膜转换既是受体也是酶既是受体也是酶如乙烯如乙烯-HPK-HPK接受信号接受信号,RRP,RRP传递传递3.3.通过通过G G

8、蛋白跨膜转换信号蛋白跨膜转换信号异三聚体异三聚体G G蛋白蛋白小小G G蛋白蛋白1.1. 静息态；静息态；2.2. 胞间信号与受体结合；胞间信号与受体结合；3.3. G G蛋白与受体结合被激活，甩去蛋白与受体结合被激活，甩去GDP,GDP,暴露暴露GTPGTP结合位点；结合位点；4.4. G G蛋白与蛋白与GTPGTP结合，蛋白质构象改变，脱去效应器活性结合，蛋白质构象改变，脱去效应器活性位点抑制因子位点抑制因子亚基；亚基；5.5. 激活的激活的G G蛋白水解蛋白水解GTP,GTP,触发效应器，把胞间信号转换位触发效应器，把胞间信号转换位胞内信号；胞内信号；6.6. G G蛋白重新结合蛋白重新

9、结合亚基回到原初构象，恢复静息态。亚基回到原初构象，恢复静息态。( (二二) )、胞内信使系统、胞内信使系统第二信使：第二信使：由胞外刺激信号激活或抑制的（或引起改变的）、由胞外刺激信号激活或抑制的（或引起改变的）、具有生理调节活性的细胞内因子称为细胞信号转导过程中具有生理调节活性的细胞内因子称为细胞信号转导过程中的次级信使或第二信使（的次级信使或第二信使（second messengersecond messenger）。）。植物中也发现了一些与动物细胞类似的第二信使，主要有植物中也发现了一些与动物细胞类似的第二信使，主要有钙信号系统钙信号系统肌醇磷脂信号系统肌醇磷脂信号系统，cAMPcAM

10、P信号系统信号系统?多胺类化合物、乙酰胆碱、多胺类化合物、乙酰胆碱、ABAABA、乙烯、乙烯、H H+ +等等植物体内信息系统的错综复杂。植物体内信息系统的错综复杂。1.1.钙信使系统钙信使系统衡量钙信使的标准（衡量第二信使的标准）衡量钙信使的标准（衡量第二信使的标准）：（1 1）细胞质的）细胞质的CaCa2+2+（信使物质）水平必须能对来自环境与邻（信使物质）水平必须能对来自环境与邻近细胞的刺激有所反应；而且其变化应早于该生理反应；近细胞的刺激有所反应；而且其变化应早于该生理反应；（2 2）在缺乏正常的外界刺激时，通过诱导细胞质）在缺乏正常的外界刺激时，通过诱导细胞质CaCa2+2+（信使（

11、信使物质）浓度变化，可以引起相同生理反应；物质）浓度变化，可以引起相同生理反应；（3 3）细胞必须具有感受细胞质）细胞必须具有感受细胞质CaCa2+2+（信使物质）浓度变化、（信使物质）浓度变化、并将这种变化转变为某种生理反应的机制；并将这种变化转变为某种生理反应的机制；（4 4）抑制第二信使感知系统的运行，必定会抑制细胞对外界）抑制第二信使感知系统的运行，必定会抑制细胞对外界刺激的生理反应。刺激的生理反应。细胞中游离细胞中游离CaCa2+2+的分布与转移的分布与转移（1 1）细胞中）细胞中CaCa2+2+的的分布分布 细胞中细胞中CaCa2+2+有两种存在状态：有两种存在状态：结合态和自由离