植物细胞信号传导PPT课件
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第十四讲细胞信号传导(共40张PPT)
1. 钙信号系统
胞内Ca2+信号通过其受体-钙调蛋白转导信号。
现在研究得较清楚的植物中的钙调蛋白主要有两种 ：钙调素与钙依赖型蛋白激酶。
钙调素(calmodulin,CaM)是最重要的多功能Ca2+
信号受体，由148个氨基酸组成的单链的小分子(分子量为 17 000～19 000)酸性蛋白。CaM分子有四个Ca2+结合位 点。当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值
14-1细胞信号传导的分子途径
在植物细胞的信号反应中，已发现有几十种信号分子。按其 作用范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。对于细胞信 号传导的分子途径，可分为四个阶段，即：胞间信号传递、 膜上信号转换、胞内信号转导及蛋白质可逆磷酸化
细胞信号传导的 分子途径分为四
个阶段：
1 胞间信号的传递 2 膜中信号的转换 3 胞内信号的转导 4 蛋白质的可逆磷酸化
第十四讲： 细胞信号传导 概念
植物在整个生长过程中，受到各种内 外因素的影响，这就需要植物体正确地辨 别各种信息并作出相应的反应，以确保正 常的生长和发育。例如植物的向光性能促 使植物向光线充足的方向生长，在这个过 程中，首先植物体要能感受到光线，然后 把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱 发胞内信号转导，调节基因的表达或改变 酶的活性，从而使细胞作出反应。这种信 息的胞间传递和胞内转导过程称为植物体 内的信号传导。
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，另 一类是只含有一个亚基的单体“小G蛋白”。小 G蛋白与异源三体G蛋白α亚基有许多相似之处 。它们都能结合GTP或GDP，结合了GTP之后
都呈活化态，可以启动不同的信号转导。
三、胞内信号的转导
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
-
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
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)
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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（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
效应蛋白
(二) 特点
➢ 信号转导分子激活机理的类同性 ➢ 信号转导过程的级联式反应 ➢ 信号转导途径的通用性与特异性 ➢ 胞内信号转导途经的相互交叉
第七章 植物细胞信号转导
学习目的和要求
• 了解植物细胞信号转导中的信号、受体、钙调 素等基本概念、类型和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
2010年12月3日
第一节 细胞信号转导的基本概念
一、信号（signal）
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），
（三）功能 1、识别特异的配体； 2、把识别和接受的信号准确无误的放大并传 递到细胞内部，产生特定的细胞反应。
（四）特点 1、高特异性：只与其特定的信号物质（配体）结
合并触发反应；
2、高亲合力：与配体的结合能力强； 3、高饱和性 4、可逆性：与配体的结合是可逆的； 5、通过磷酸化和去磷酸化作用来完成其使命。
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。
细胞接受的信号的类型繁多，可分为物理信 号、化学信号和生物学信号。
（1）生物大分子的结构信号 蛋白质、多பைடு நூலகம்、核酸的结构信息
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。
胞外环境信号
指机械刺激、磁 场、辐射、温度、风、 光、CO2、O2、土壤 性质、重力、病原因 子、水分、营养元素、 伤害等影响植物生长 发育的重要外界环境 因子。
胞间信号 （intercellular signal）
2、细胞表面受体：水溶性多肽激素
细胞表面受体存在于细胞质膜上，大多数信号 分子不能过膜，通过与细胞表面受体结合，经过跨 膜信号转换，将胞外信号传至胞内。
➢ G蛋白耦联受体家族：肾上腺素受体、多巴受体、视紫红 蛋白 ➢ 酪氨酸激酶受体家族：多数生长因子受体(如IGF，EGF， PDGF，NGF，SCF，HGF等生长因子的受体)，除胰岛素受 体外，这类受体均由一条肽链组成 ➢ 细胞因子受体家族 ➢ 离子通道受体: 神经突触，如ACH，5-HT受体
五、植物与动物细胞信号转导的区别
第一，被动性。
第二，能量自给性。
第三，我们知道动物的神经系统和循环系统在长距离信号 转导传输过程中起着重要的作用，而植物只有木质部和韧 皮部两大输导系统，植物如何将长距离信号传输到相应组 织细胞的信号转导过程同样有别于动物。
同时，植物细胞信号转导系统在某些方面还保留了低等 原核细胞的信号转导机制，例如植物激素乙烯受体ETR1 与细菌双组份信号转导系统之间具有极大的相似性。
化学信号通过集流的方式在木质部内传递。 近年来这 方面研究较多的是植物在受到土壤干旱胁迫时，根系可迅速 合成并输出某些信号物质，如ABA。根系合成ABA的量与 其受的胁迫程度密切相关。合成的ABA可通过木质部蒸腾流 进入叶片，并影响叶片中的ABA浓度，从而抑制叶片的生长 和气孔的开放。
受体-配体复合体
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，
生化反应
最终导致该信号物质特定
的生物学效应。
细胞反应
（二）类型
1、 膜（胞）内受体：甾类激素
膜内受体是指存在于细胞质中或亚细胞组分 （细胞核等）上的受体。一般是由单一的蛋白质 组成，其接受的配体多是脂溶性的甾体类激素， 多数是类固醇类激素。大部分水溶性信号分子 （如多肽激素、生长因子等）以及个别脂溶性激 素可以扩散进入细胞，与膜内受体结合，调节基 因转录。
2、化学信号的韧皮部传递
韧皮部是同化物长距离运输的主要途径，也是化学信号 长距离传递的主要途径。植物体内许多化学信号物质，如 ABA、JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径 传递。 一般韧皮部信号传递的速度在0.1～1mm·s-1之间， 最高可达4mm·s-1。
3、化学信号的木质部传递
随着细胞信号转导研究的深入，人们发现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。
三、受体（receptor）
（一）概念
细胞受体+配体（信号物质）
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
（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
效应蛋白
(二) 特点
➢ 信号转导分子激活机理的类同性 ➢ 信号转导过程的级联式反应 ➢ 信号转导途径的通用性与特异性 ➢ 胞内信号转导途经的相互交叉
第七章 植物细胞信号转导
学习目的和要求
• 了解植物细胞信号转导中的信号、受体、钙调 素等基本概念、类型和特点； • 掌握信号转导的类型及基本过程。
2010年12月3日
第一节 细胞信号转导的基本概念
一、信号（signal）
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），
（三）功能 1、识别特异的配体； 2、把识别和接受的信号准确无误的放大并传 递到细胞内部，产生特定的细胞反应。
（四）特点 1、高特异性：只与其特定的信号物质（配体）结
合并触发反应；
2、高亲合力：与配体的结合能力强； 3、高饱和性 4、可逆性：与配体的结合是可逆的； 5、通过磷酸化和去磷酸化作用来完成其使命。
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。
细胞接受的信号的类型繁多，可分为物理信 号、化学信号和生物学信号。
（1）生物大分子的结构信号 蛋白质、多பைடு நூலகம்、核酸的结构信息
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。
胞外环境信号
指机械刺激、磁 场、辐射、温度、风、 光、CO2、O2、土壤 性质、重力、病原因 子、水分、营养元素、 伤害等影响植物生长 发育的重要外界环境 因子。
胞间信号 （intercellular signal）
2、细胞表面受体：水溶性多肽激素
细胞表面受体存在于细胞质膜上，大多数信号 分子不能过膜，通过与细胞表面受体结合，经过跨 膜信号转换，将胞外信号传至胞内。
➢ G蛋白耦联受体家族：肾上腺素受体、多巴受体、视紫红 蛋白 ➢ 酪氨酸激酶受体家族：多数生长因子受体(如IGF，EGF， PDGF，NGF，SCF，HGF等生长因子的受体)，除胰岛素受 体外，这类受体均由一条肽链组成 ➢ 细胞因子受体家族 ➢ 离子通道受体: 神经突触，如ACH，5-HT受体
五、植物与动物细胞信号转导的区别
第一，被动性。
第二，能量自给性。
第三，我们知道动物的神经系统和循环系统在长距离信号 转导传输过程中起着重要的作用，而植物只有木质部和韧 皮部两大输导系统，植物如何将长距离信号传输到相应组 织细胞的信号转导过程同样有别于动物。
同时，植物细胞信号转导系统在某些方面还保留了低等 原核细胞的信号转导机制，例如植物激素乙烯受体ETR1 与细菌双组份信号转导系统之间具有极大的相似性。
化学信号通过集流的方式在木质部内传递。 近年来这 方面研究较多的是植物在受到土壤干旱胁迫时，根系可迅速 合成并输出某些信号物质，如ABA。根系合成ABA的量与 其受的胁迫程度密切相关。合成的ABA可通过木质部蒸腾流 进入叶片，并影响叶片中的ABA浓度，从而抑制叶片的生长 和气孔的开放。
受体-配体复合体
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，
生化反应
最终导致该信号物质特定
的生物学效应。
细胞反应
（二）类型
1、 膜（胞）内受体：甾类激素
膜内受体是指存在于细胞质中或亚细胞组分 （细胞核等）上的受体。一般是由单一的蛋白质 组成，其接受的配体多是脂溶性的甾体类激素， 多数是类固醇类激素。大部分水溶性信号分子 （如多肽激素、生长因子等）以及个别脂溶性激 素可以扩散进入细胞，与膜内受体结合，调节基 因转录。
2、化学信号的韧皮部传递
韧皮部是同化物长距离运输的主要途径，也是化学信号 长距离传递的主要途径。植物体内许多化学信号物质，如 ABA、JA-Me、寡聚半乳糖、水杨酸等都可通过韧皮部途径 传递。 一般韧皮部信号传递的速度在0.1～1mm·s-1之间， 最高可达4mm·s-1。
3、化学信号的木质部传递
随着细胞信号转导研究的深入，人们发现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。
三、受体（receptor）
（一）概念
细胞受体+配体（信号物质）
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