植物信号传导简介ppt课件
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植物生理学：第六章 植物细胞信号转导 ppt
2、DAG／PKC（protein kinase C，PKC；蛋白激酶C）信号通路： 信号刺激→膜结合DAG与受体PKC结合→PKC激活→PKC促使其 他激酶（如G蛋白酶、磷脂酶C等）磷酸化→导致细胞反应（如 繁殖和分化）；刺激消失→DAG从复合物解离下来→酶钝化 →DAG继续在膜上或进入细胞质
3、过程：刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递
• 刺激信号与膜受体结合
受体激活
信号传递给G蛋
白
α-亚基与GTP结合而活化
活化的α-亚基呈游
离状态
触发效应器，把胞外信号转换成内胞信号
-
10
第二节 跨膜信号转换
-
11
第三节 胞内信号传递
如果将胞外各种次级信号作为细胞信号传导过程中的初 级信号或第一信使，则可以把由胞外信号激活或抑制的、 具有生理调节活性的细胞内因子称细胞信号传导过程中 的次级信号或第二信使（second messenger）。在植物 细胞中主要有钙信号系统、磷酸肌醇信号系统、环腺苷 酸等其他信号系统。此外，一些化学物质如乙烯、ABA、 多胺类、H+和H2O2、NO等也可能是植物中新的胞内信使。
内放大、传递信号，启动一系列生化反应，最终导致特定细
胞反应的天然分子。细胞受体具有特异性、高亲和力、可逆
性等特征。至今发现的受体大都为蛋白质，但受体可以是蛋
白质，也可以是一个酶系。目前研究活跃的研究集中在目前 研究较多的是光受体（如光敏色素等）和激素受体（如ETH受 体、ABA受体等）以及可能起受体作用的激发子结合蛋白。受
-
14
第三节 胞内信号传递
一、钙信号系统
3、钙信号转导过程：外界信号刺激→胞内Ca2＋浓度上升到一定 的阈值→Ca2＋与CaM结合成复合体→CaM构象改变→活化的CaM 与靶酶结合→活化的靶酶引起生理反应
3、过程：刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递
• 刺激信号与膜受体结合
受体激活
信号传递给G蛋
白
α-亚基与GTP结合而活化
活化的α-亚基呈游
离状态
触发效应器，把胞外信号转换成内胞信号
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第二节 跨膜信号转换
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第三节 胞内信号传递
如果将胞外各种次级信号作为细胞信号传导过程中的初 级信号或第一信使，则可以把由胞外信号激活或抑制的、 具有生理调节活性的细胞内因子称细胞信号传导过程中 的次级信号或第二信使（second messenger）。在植物 细胞中主要有钙信号系统、磷酸肌醇信号系统、环腺苷 酸等其他信号系统。此外，一些化学物质如乙烯、ABA、 多胺类、H+和H2O2、NO等也可能是植物中新的胞内信使。
内放大、传递信号，启动一系列生化反应，最终导致特定细
胞反应的天然分子。细胞受体具有特异性、高亲和力、可逆
性等特征。至今发现的受体大都为蛋白质，但受体可以是蛋
白质，也可以是一个酶系。目前研究活跃的研究集中在目前 研究较多的是光受体（如光敏色素等）和激素受体（如ETH受 体、ABA受体等）以及可能起受体作用的激发子结合蛋白。受
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第三节 胞内信号传递
一、钙信号系统
3、钙信号转导过程：外界信号刺激→胞内Ca2＋浓度上升到一定 的阈值→Ca2＋与CaM结合成复合体→CaM构象改变→活化的CaM 与靶酶结合→活化的靶酶引起生理反应
植物细胞信号转导PPT课件
此外，一些生长调节 物质如壳梭孢菌素、花生 四烯酸以及乙酰胆碱等也 都具有化学信号的功能。
.
9
(二) 物理信号(physical signal)
➢ 指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。
➢ 电信号传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式， 是植物体对外部刺激的最初反应。
激酶； PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶； PK
Ca2+·CaM. 依赖Ca2+·CaM的蛋白激酶从而使细
胞作出. 反应。
4
胞内分子反应 胞内信号转导 膜上信号转换
胞间信号传递
.
5
植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
一、胞间信号
(一) 化学信号 (chemical signals )
➢ 植物的电波研究较多的为动作电波(action potential, AP)， 也叫动作电位，它是指细胞和组织中发生的相对于空间 和时间的快速变化的一类生物电位。
➢ 植物中动作电波的传递仅用短暂的冲击(如机械震击、电 脉冲或局部温度的升降)就可以激发出来，而且受刺激的 植物没有伤害，不久便恢复原状。
➢ 一些敏感植物或组织(如含羞草的茎叶、攀缘植物的卷须 等)，当受到外界刺激，发生运动反应(如小叶闭合下垂、 卷须弯曲等见录像)时伴有电波的传递。
.
10
受触及的含羞草小叶在 1至2 秒钟向下弯，这 是由于电波引发叶枕运 动细胞中大量的K+和 Ca+2转运，引起膨压改 变的结果
.
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图17.14 Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离
植物细胞信号转导
.
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第一节 植物体内的信号传导
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(二) 物理信号(physical signal)
➢ 指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。
➢ 电信号传递是植物体内长距离传递信息的一种重要方式， 是植物体对外部刺激的最初反应。
激酶； PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶； PK
Ca2+·CaM. 依赖Ca2+·CaM的蛋白激酶从而使细
胞作出. 反应。
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胞内分子反应 胞内信号转导 膜上信号转换
胞间信号传递
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植物体内的胞间信号可分为两类，即化学信号和物理信号。
一、胞间信号
(一) 化学信号 (chemical signals )
➢ 植物的电波研究较多的为动作电波(action potential, AP)， 也叫动作电位，它是指细胞和组织中发生的相对于空间 和时间的快速变化的一类生物电位。
➢ 植物中动作电波的传递仅用短暂的冲击(如机械震击、电 脉冲或局部温度的升降)就可以激发出来，而且受刺激的 植物没有伤害，不久便恢复原状。
➢ 一些敏感植物或组织(如含羞草的茎叶、攀缘植物的卷须 等)，当受到外界刺激，发生运动反应(如小叶闭合下垂、 卷须弯曲等见录像)时伴有电波的传递。
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受触及的含羞草小叶在 1至2 秒钟向下弯，这 是由于电波引发叶枕运 动细胞中大量的K+和 Ca+2转运，引起膨压改 变的结果
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图17.14 Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离
植物细胞信号转导
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第一节 植物体内的信号传导
植物细胞信号传导PPT课件
（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
（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
第七章植物信号转导PPT优秀版
质膜磷酸肌醇磷脂的分解
磷脂酶C (PLC)
PIP2
DAG
IP3
一、肌醇磷脂信号分子的产生与灭活
IP3/Ca2+的和DAG/PKC信号转导途径
激素
R
蛋白激酶 （无活）
G蛋白
PIP2
DAG
Hale Waihona Puke 磷脂酶C (PCL)GTP 钙调蛋白
IP3
(CaM)
DAG Ca2+
激酶C
ATP (PKC) ADP
蛋白
蛋白 P
1. Ca2+-ATPase（钙泵）：对Ca2+具有高亲和力，可 被CaM激活，植物的内质网、液泡膜上已有发现。ER 型和PM（质膜）型。 2+/nH+（反向运输器）：是不直接需求ATP的次级 运输器，利用跨膜的质子驱动力。
（五）Ca2+流动过程中的反馈机制
胞内钙升高，CaM激活Ca-ATPase，迅速降低胞内钙。 反馈机制使细胞内Ca离子浓度受到精细控制，对外界刺 激作出准确反应，对下游细胞反应进行质量和数量调控。
激信号，最终引起细胞中生化反应的化学 物质，如 Ca2+ 、cAMP、IP3、DAG等。
第一信使 第二信使
一、cAMP的发现及第二信使学说的提出
N O CH2O N
NH2 N
N
O cAP MPO 是O第H 一个被发现的 O 第H 二信使。
E a rl W ilb u r S u th e rla n d Jr （ 1915 - 1974）
小G蛋白参与胞内的信号传递，是受上 游的鸟嘌呤核苷酸交换因子的活化，并 将信号传递给下游的组分。小G蛋白结 合GDP而钝化，结合GTP又活化，成为 在植物信号网络中起着重要作用的分子 开关。
磷脂酶C (PLC)
PIP2
DAG
IP3
一、肌醇磷脂信号分子的产生与灭活
IP3/Ca2+的和DAG/PKC信号转导途径
激素
R
蛋白激酶 （无活）
G蛋白
PIP2
DAG
Hale Waihona Puke 磷脂酶C (PCL)GTP 钙调蛋白
IP3
(CaM)
DAG Ca2+
激酶C
ATP (PKC) ADP
蛋白
蛋白 P
1. Ca2+-ATPase（钙泵）：对Ca2+具有高亲和力，可 被CaM激活，植物的内质网、液泡膜上已有发现。ER 型和PM（质膜）型。 2+/nH+（反向运输器）：是不直接需求ATP的次级 运输器，利用跨膜的质子驱动力。
（五）Ca2+流动过程中的反馈机制
胞内钙升高，CaM激活Ca-ATPase，迅速降低胞内钙。 反馈机制使细胞内Ca离子浓度受到精细控制，对外界刺 激作出准确反应，对下游细胞反应进行质量和数量调控。
激信号，最终引起细胞中生化反应的化学 物质，如 Ca2+ 、cAMP、IP3、DAG等。
第一信使 第二信使
一、cAMP的发现及第二信使学说的提出
N O CH2O N
NH2 N
N
O cAP MPO 是O第H 一个被发现的 O 第H 二信使。
E a rl W ilb u r S u th e rla n d Jr （ 1915 - 1974）
小G蛋白参与胞内的信号传递，是受上 游的鸟嘌呤核苷酸交换因子的活化，并 将信号传递给下游的组分。小G蛋白结 合GDP而钝化，结合GTP又活化，成为 在植物信号网络中起着重要作用的分子 开关。
植物生理学标准课件8(植物体内的细胞信号转导)
2）肌醇磷脂信号系统 肌醇磷脂(inositol phospholipid)是一类 由磷脂酸与肌醇结合的脂质化合物，分子 中含有甘油、脂酸磷酸和肌醇等基因，其 总量约占膜脂总量的1/1O左右。 主要以三种形式存在于植物质膜中： 磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,PI) 脂酰肌醇-4-磷酸(PIP) 磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)。
磷脂酰肌 醇
磷脂酰肌 醇-4-磷酸
磷脂酰-4,5二磷酸
磷酸脂酶C
二酰甘油
肌醇 胞质
肌醇单磷 酸
肌醇-1,4-二磷 酸 钙调素-C a 2+ （有活性 ）
肌醇-1,4,5 -三磷酸 钙调素 （无 活性）
反应 肌醇-1,4,5 三磷酸受 体 内质网或 液泡 液泡
由磷酸脂酶C的活化到引起胞质钙增加的传导顺序。与质膜结合的磷酸脂酶C由 G蛋白活化，磷脂酰-4,5-二磷酸由磷酸脂酶C水解产生第二信使肌醇-1,4,5 -三磷 酸和二酰甘油，肌醇-1,4,5 -三磷酸活化与内质网或液泡连结的肌醇-1,4,5 -三磷 酸受体，而开始释放Ca2+。磷脂化合物磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇-4-磷酸、肌醇1,4-二磷酸和肌醇单磷酸循环使用。
作用方式
1）直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构象，从
而调节酶活性； 2）与Ca2+结合，形成活化的Ca2+ . CaM复合体， 然后再与靶酶结合将靶酶激活。 目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如 蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATPase等。在以光 敏色素为受体的光信号传导过程中Ca2+-CaM 胞内信号起了重要的调节作用。
18.31 异源三体G蛋白的活动循环
G蛋白位于膜内 侧，并与质膜紧密结 合。 1. 某种刺激信号与其 膜上的特异受体结合 后，激活的受体将信 号传递给G蛋白， 2. G蛋白的α亚基与 GTP结合而被活化。活 化的α亚基与β和γ 亚基复合体分离而呈 游离状态， 3. 活化的α亚基继而 触发效应器(如磷酸脂 酶C) 把胞外信号转换 成胞内信号。 4. 而当α亚基所具有 的GTP酶活性将与α亚 基相结合的GTP水解为 GDP后，α亚基恢复到 去活化状态并与β和 γ亚基相结合为复合 体。 这样完成一次循 环。
植物细胞的信号转导-PPT课件
受体具有高度特异性、高亲和力和可逆性等特征。
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
细胞内受体（intra cellular receptor)：存在于亚细胞 组分（如细胞核等）的受体。
细胞表面受体(cell surface receptor)：位于细胞质膜上 的受体。
细胞表面受体
➢酶联受体 (enzyme-linked receptor)
细胞的信号转导过程是一个级联放大的过程。
细 胞 信 号 传 导 的 主 要 分 子 途 径
?思考题
1、名词解释： 受体，G蛋白，CaM
2、问答题 植物细胞信号转导的大致途径是怎样的?
双信号系统
ABA引起气孔关闭机理的模 型
在这个模型中， ABA与受 体（R）结合,导致了Ca2+ 的输入或Ca2+从胞内钙库 中的释放，
(1.ABA使胞外Ca2+通过 Ca2+通道进入保卫细胞 ;2.IP3激活液泡和内质网膜 上的Ca2+通道开放,向胞质 释放Ca2+)
从而使细胞质中的Ca2+浓 度升高，促进了质膜上阴离 子与K+Out通道的开放，并 抑制了K+in通道的开放。当 离开细胞的离子比进入细胞 的多时，细胞就会失水，从 而使得气孔关闭。
➢钙调素（CaM）
一种钙受体蛋白，是耐热、酸性的小分子球蛋白，具有148 个氨基酸的单链多肽。其上有四个Ca2+结合位点。
作用方式：
直接与靶酶结合,诱导靶酶的活性构象,而调节靶酶的活性。 与Ca2+结合，形成活化态的Ca2+ CaM复合体，然后再与靶 酶结合将靶酶激活。CaM与Ca2+有很高的亲和力，一个CaM 分子可与4个Ca2+结合。
• 离子通道连接受体(ion－channel-linked receptor)
高等植物生理学-植物信号转导PPT课件
脱落酸的合成
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
脱落酸在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素和细胞分裂素类似，也是通过质流和扩散两种方式。
脱落酸的运输
脱落酸的主要生理作用是抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠等。
脱落酸的生理作用
脱落酸的信号转导
乙烯的运输
乙烯在植物体内的运输方式与生长素、赤霉素、细胞分裂素和脱落酸类似，也是通过质流和扩散两种方式。
盆栽与园艺疗法
03
通过研究植物与人类之间的生理和心理互动，开发具有舒缓压力、放松心情的盆栽和园艺疗法产品。
在园艺上的应用
生态恢复与重建
利用植物信号转导机制，促进受损生态系统的恢复和重建，提高生态系统的稳定性和可持续性。
生物多样性保护
通过研究植物与环境之间的相互作用和信号转导过程，保护和利用生物多样性资源，维护生态平衡。
植物信号转导的重要性
外在刺激信号转导
指植物通过感受外界物理、化学和生物刺激，将信号传递到效应部位的过程。
内分泌信号转导
指植物通过分泌化学物质来传递信号的过程。
细胞间信号转导
指植物细胞之间通过胞间连丝或细胞壁接触传递信号的过程。
植物信号转导的分类
02
CHAPTER
植物激素信号转导
生长素主要在幼嫩的芽、叶和发育中的种子中合成。色氨酸经过一系列的生化反应成为生长素。
高温胁迫反应
详细描述
总结词
总结词
光信号转导是指植物对光环境作出的反应。
详细描述
植物通过光感受器感知光信号，如光照强度、光质和光周期等，进而调节生长发育和生理代谢。这种反应有助于植物适应不同的光照环境，如光合作用、开花等。
光信号转导
总结词
氧化胁迫反应是指植物对氧化损伤作出的反应。
植物生理第七章 植物体内信号传导ppt(共37张PPT)
从拟南芥中已克隆了10种左右CDPK基因，机械刺激、激素 和胁迫都可引 起CDPK基因表达。
现已发现，被CDPKs磷酸化的靶蛋白有质膜ATP酶、离子通 道、细胞骨架成分等。
CDPK- 的结构示意图
自身抑制域(31 a.a)
N
C
蛋白激酶催化域
钙调素样结构域
(共508个氨基酸)
CaM 和 CDPK 的结构比较
G蛋白自身的 活化和非活化作 为一种分子开关 ，将膜外的信号 转换为膜内的信 号并进一步放大 信号。
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三
体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、花粉
管生长等生理反应的信号转导。
另一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白” ，它参与细胞骨架的运动、细胞扩大、根毛 发育以及细胞极性生长的信号转导。
二、 受体在信号转导中的作用
受体：指能够特异地识别并结合信号、在细胞内 放大、传递信号的物质。存在于细胞表面或亚细 胞组分中的天然分子。
细胞受体+配体（信号物质）
受体-配体复合体
生化反应
细胞反应
受体的主要特性： ①能与配体特殊结合； ②高度的亲和力； ③饱和性。 根据受体在细胞中的位置，
可将它分为细胞表面受体
转播
光
放大 发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 子流 谢途径 达调节 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
植物细胞信号转导的模式
第一节 信号与受体结合
一、信号(signals)
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。
现已发现，被CDPKs磷酸化的靶蛋白有质膜ATP酶、离子通 道、细胞骨架成分等。
CDPK- 的结构示意图
自身抑制域(31 a.a)
N
C
蛋白激酶催化域
钙调素样结构域
(共508个氨基酸)
CaM 和 CDPK 的结构比较
G蛋白自身的 活化和非活化作 为一种分子开关 ，将膜外的信号 转换为膜内的信 号并进一步放大 信号。
细胞内的G蛋白一般分为两大类：
一类是由三种亚基(α、β、γ)构成的异源三
体G蛋白，它参与细胞分裂、气孔运动、花粉
管生长等生理反应的信号转导。
另一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白” ，它参与细胞骨架的运动、细胞扩大、根毛 发育以及细胞极性生长的信号转导。
二、 受体在信号转导中的作用
受体：指能够特异地识别并结合信号、在细胞内 放大、传递信号的物质。存在于细胞表面或亚细 胞组分中的天然分子。
细胞受体+配体（信号物质）
受体-配体复合体
生化反应
细胞反应
受体的主要特性： ①能与配体特殊结合； ②高度的亲和力； ③饱和性。 根据受体在细胞中的位置，
可将它分为细胞表面受体
转播
光
放大 发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 子流 谢途径 达调节 架改变
改变细胞生长和代谢
18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
植物细胞信号转导的模式
第一节 信号与受体结合
一、信号(signals)
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。
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➢ 这一瞬间发生的变化产生钙信号，钙信号 进而影响靶蛋白活性，从而调控基因表达 和生理反应。
信号转导——2 胞内信号转导系统
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2.1.1 藻类钙信使系统研究进展
电
信 号
受 体
G蛋白
胞浆 Ca2+
化学信号来自底CaMCaM-PK
物 蛋
白
生 理 效 应
酶
郭 彩 华[1]分 离 纯 化 了 东 海 原甲藻 的钙调蛋白，并 测定其相对分子质量为16 Ku，与一般植物CaM的分子 量相近。这说明藻类中的钙调素与植物具有较高的同源 性.
藻类中越来越多的研究报道表明，环境刺激可引起藻体内 Ca2+及CaM的一系列变化，从而调节细胞的各种生理功能。
渗透压 光传导 热胁迫 细胞分裂
[4] Torrecilla I,Leganes F, Bonilla I. Use of Recom binant Aequorin to Study Calium Transient s in Response to Heat and Cold in Cyanobacterial [J]. Plant Physiology, 2000,123(1):161-175 [5] Goddard H, Manison N F, Tomos D, et al. Elemental Propagation of calcium signals in response-specific patterns determined by environmental stimulus strength[J]. Proc Natl Acad SCI USA,2000,97(4):1932-1937 [6] 周丽,，Ca2+在杜氏盐藻渗透胁反应过程中的作用研究[D],，中国海洋大学，硕士论文，2006年 [7] 陈辉，杜氏盐藻耐盐渗透调节与Ca2+介导的渗透信号传导，华南理工大学，博士论文，2011年
信号转导——1基本概念
(6) 蛋白质的级联反应
信号转导——2 胞内信号转导系统
1.2.1 钙信使系统过程解析
➢ 胞外钙库中Ca2+浓度比细胞质中的高2个 数量级以上。
➢ 当环境条件改变，在刺激作用下，Ca2+的 大量涌入使得细胞胞质中的Ca2+浓 度水平 迅速升高。之后随着Ca2+的大量涌出，胞 质中的Ca2+浓度迅速恢复到基本水平。
信号转导——2 胞内信号转导系统
2.2.1 肌醇磷脂信使系统过程解析
（1）IP3和DAG的形成
ATP ADP ATP ADP
胞外环境信号
胞间信号
信号转导——1基本概念
(2) 第二信使：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。也发现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。
信号转导——1基本概念
(4) 信号转导：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。
信号转导——1基本概念
(5) 蛋白质可逆磷酸化
共同环节、中心环节
PK PP
磷酸化除了在变构以及激活该蛋白的活力之外，更重要的功能是结核蛋白提供一个结构 基因，以促进其和其他蛋白质相互作用而形成多蛋白复合体。蛋白复合体的形成再进一步 促进蛋白质的磷酸化。周而复始，由最初蛋白质磷酸化所产生的信号就一步步如此转下去。 如果最初产生的是一个刺激细胞生长的信号，此信号便最终转入细胞核，导致DNA复制和 细胞分裂。
• 积聚潜在的碳源、氮源和能源 • 抵制自身代谢或调节过程所产生的毒物 • 确立细胞内、细胞间的联系 • 。。。
感受各式各样的信号并作出应答
信号转导——1 基本概念
(1) 信号：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）。
藻类钙调素与植物的相似性为84%-100%[2].
目前，研究者们已从不同的藻类中克隆出CaM基因，如： 紫菜、衣 藻 、金 藻 、团藻、海链藻、三角褐指藻 、转 板藻等[3].
[1] 郭彩华，刘静雯，卢珍华，等．东海原甲藻钙调蛋白的分离纯化及鉴定 [Ｊ]．集美大学学报，2009，14(1)：29-33 [2] 夏快飞，梁承邺，叶秀粦．钙调素及钙调素相关蛋白在植物细胞中的研究进展 [Ｊ]．广西植物，2005，25(3)：269-273． [3] 张学成等，藻类逆境胁迫下信号传导途径的初步研究进展[J]，中国海洋大学学报，2012，42:116-123
(3) 受体：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，最终导致该信号物 质特定的生物学效应。
细胞受体+配体（信号物质） 受体-配体复合体 生化反应 细胞反应
细胞表面受体：水溶性多肽激素，存在于细胞质膜上， 如G蛋白耦联受体家族，酪氨酸激酶受体家族（多数生 长因子受体），细胞因子受体家族，离子通道受体。 膜(胞)内受体：甾类激素，存在于细胞质中或亚细胞组 分（细胞核等）上的受体。
信号转导——2 胞内信号转导系统
2.1.2 藻类钙信使系统研究进展
Torrecilla等监测了鱼腥藻（Anabaenasp.PCC7120）细胞内的游离Ca2+浓度，发现热激20 min细胞内的游离Ca2+浓度达到最大值[4]。
Goddd等[5]在岩藻（Fucus serratus）胚细胞中的研究发现，刺激的存在会使胚细胞中的 Ca2+浓度发生极大变化， Ca2+的增加有２种来源：一是细胞核中的Ca2+释放到胞液，二是 胞内钙库（如内质网、液泡等）向胞质释放出Ca2+ 。Ca2+还可以通过生物膜上的Ca2+通道 进入胞质。
信号转导——2 胞内信号转导系统
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2.1.1 藻类钙信使系统研究进展
电
信 号
受 体
G蛋白
胞浆 Ca2+
化学信号来自底CaMCaM-PK
物 蛋
白
生 理 效 应
酶
郭 彩 华[1]分 离 纯 化 了 东 海 原甲藻 的钙调蛋白，并 测定其相对分子质量为16 Ku，与一般植物CaM的分子 量相近。这说明藻类中的钙调素与植物具有较高的同源 性.
藻类中越来越多的研究报道表明，环境刺激可引起藻体内 Ca2+及CaM的一系列变化，从而调节细胞的各种生理功能。
渗透压 光传导 热胁迫 细胞分裂
[4] Torrecilla I,Leganes F, Bonilla I. Use of Recom binant Aequorin to Study Calium Transient s in Response to Heat and Cold in Cyanobacterial [J]. Plant Physiology, 2000,123(1):161-175 [5] Goddard H, Manison N F, Tomos D, et al. Elemental Propagation of calcium signals in response-specific patterns determined by environmental stimulus strength[J]. Proc Natl Acad SCI USA,2000,97(4):1932-1937 [6] 周丽,，Ca2+在杜氏盐藻渗透胁反应过程中的作用研究[D],，中国海洋大学，硕士论文，2006年 [7] 陈辉，杜氏盐藻耐盐渗透调节与Ca2+介导的渗透信号传导，华南理工大学，博士论文，2011年
信号转导——1基本概念
(6) 蛋白质的级联反应
信号转导——2 胞内信号转导系统
1.2.1 钙信使系统过程解析
➢ 胞外钙库中Ca2+浓度比细胞质中的高2个 数量级以上。
➢ 当环境条件改变，在刺激作用下，Ca2+的 大量涌入使得细胞胞质中的Ca2+浓 度水平 迅速升高。之后随着Ca2+的大量涌出，胞 质中的Ca2+浓度迅速恢复到基本水平。
信号转导——2 胞内信号转导系统
2.2.1 肌醇磷脂信使系统过程解析
（1）IP3和DAG的形成
ATP ADP ATP ADP
胞外环境信号
胞间信号
信号转导——1基本概念
(2) 第二信使：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。也发现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。
信号转导——1基本概念
(4) 信号转导：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。
信号转导——1基本概念
(5) 蛋白质可逆磷酸化
共同环节、中心环节
PK PP
磷酸化除了在变构以及激活该蛋白的活力之外，更重要的功能是结核蛋白提供一个结构 基因，以促进其和其他蛋白质相互作用而形成多蛋白复合体。蛋白复合体的形成再进一步 促进蛋白质的磷酸化。周而复始，由最初蛋白质磷酸化所产生的信号就一步步如此转下去。 如果最初产生的是一个刺激细胞生长的信号，此信号便最终转入细胞核，导致DNA复制和 细胞分裂。
• 积聚潜在的碳源、氮源和能源 • 抵制自身代谢或调节过程所产生的毒物 • 确立细胞内、细胞间的联系 • 。。。
感受各式各样的信号并作出应答
信号转导——1 基本概念
(1) 信号：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）。
藻类钙调素与植物的相似性为84%-100%[2].
目前，研究者们已从不同的藻类中克隆出CaM基因，如： 紫菜、衣 藻 、金 藻 、团藻、海链藻、三角褐指藻 、转 板藻等[3].
[1] 郭彩华，刘静雯，卢珍华，等．东海原甲藻钙调蛋白的分离纯化及鉴定 [Ｊ]．集美大学学报，2009，14(1)：29-33 [2] 夏快飞，梁承邺，叶秀粦．钙调素及钙调素相关蛋白在植物细胞中的研究进展 [Ｊ]．广西植物，2005，25(3)：269-273． [3] 张学成等，藻类逆境胁迫下信号传导途径的初步研究进展[J]，中国海洋大学学报，2012，42:116-123
(3) 受体：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，最终导致该信号物 质特定的生物学效应。
细胞受体+配体（信号物质） 受体-配体复合体 生化反应 细胞反应
细胞表面受体：水溶性多肽激素，存在于细胞质膜上， 如G蛋白耦联受体家族，酪氨酸激酶受体家族（多数生 长因子受体），细胞因子受体家族，离子通道受体。 膜(胞)内受体：甾类激素，存在于细胞质中或亚细胞组 分（细胞核等）上的受体。
信号转导——2 胞内信号转导系统
2.1.2 藻类钙信使系统研究进展
Torrecilla等监测了鱼腥藻（Anabaenasp.PCC7120）细胞内的游离Ca2+浓度，发现热激20 min细胞内的游离Ca2+浓度达到最大值[4]。
Goddd等[5]在岩藻（Fucus serratus）胚细胞中的研究发现，刺激的存在会使胚细胞中的 Ca2+浓度发生极大变化， Ca2+的增加有２种来源：一是细胞核中的Ca2+释放到胞液，二是 胞内钙库（如内质网、液泡等）向胞质释放出Ca2+ 。Ca2+还可以通过生物膜上的Ca2+通道 进入胞质。