第一章：植物信号系统与植物激素
植物激素的合成和信号传导途径
植物激素的合成和信号传导途径植物激素是植物生长和发育过程中的关键调节因子，它们通过合成和信号传导途径发挥作用。
本文将探讨植物激素的合成和信号传导途径，以及它们对植物生长和发育的影响。
一、植物激素的合成途径植物合成激素的途径多样，下面主要介绍五种常见激素的合成途径。
1. 赤霉素（Gibberellins）赤霉素是促进植物伸长和籽粒发育的重要激素。
它的合成主要通过植物的内质网和高尔基体进行。
最初，赤霉素前体萜类化合物被合成成普鲁通酸。
随后，普鲁通酸经过一系列酶促反应，转化为赤霉素。
2. 生长素（Auxins）生长素是调节植物生长和发育的关键激素。
植物通过三种不同的途径合成生长素。
一种途径是通过茉莉酸的合成，该途径主要在植物的顶端和茎尖发生。
第二种途径是通过嘌呤核苷酸衍生物合成生长素。
最后，还有一种途径是从寡糖和多聚糖分解产生的。
3. 赤红素（Abscisic acid）赤红素是植物对逆境的响应物质，它调节植物的休眠、抗旱和抗逆能力。
赤红素主要在植物的贯通系统中合成。
合成过程涉及两个关键酶：角膜氧化酶和β-羟化酶。
4. 细胞分裂素（Cytokinins）细胞分裂素是促进细胞分裂和植物生长的激素。
细胞分裂素的合成主要发生在茎和根的顶端组织。
其合成途径类似于核苷酸的合成途径。
5. 乙烯（Ethylene）乙烯是参与植物日常生理活动的重要激素。
它的合成需要特定的酶，包括乙烯合成酶1（ACO1）和乙烯合成酶2（ACO2）。
这两个酶的活性受到多种调节因素的影响，如内源激素的浓度和外源压力的变化。
二、植物激素的信号传导途径植物激素在合成后需要通过信号传导途径来实现其功能。
下面将介绍植物激素的信号传导途径。
1. 核内信号传导途径许多植物激素，如赤霉素、生长素和赤红素，通过核内信号传导途径来调控基因的表达。
激素结合到胞质中的受体蛋白，然后激活蛋白激酶，最终改变某些基因的表达。
2. 细胞质信号传导途径一些植物激素，如生长素和细胞分裂素，通过细胞质信号传导途径发挥作用。
第一章：植物信号系统与植物激素
胞 环 受 G 效 间 蛋 应 体 白 器 信 境 号 刺 激
酪氨酸 蛋白激 酶
膜上信号 转换系统 第二信使 胞间信号传递 膜上信号转换 胞内信号转导 蛋白质可逆磷酸化8 初级信使
IP3.三磷酸肌醇； DG.二酰甘油； PKA.依赖cAMP的蛋白激酶；PK Ca2+ 依赖Ca2+的蛋白激酶；PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PK 9 Ca2+· CaM. 依赖Ca2+· CaM的蛋白激酶
受伤西红柿植株蛋白 激酶特制物生物合成 快速诱导信导途径的 假定模式图
15
植物激素是植物体主要的胞间化学信号
已知 1 ， 3-β-D- 葡聚 糖、寡聚半乳糖醛酸、富 含甘露糖的糖蛋白、聚氨 基葡萄糖等都是构成细胞 壁的主要成分，它们除了 具有支持细胞框架的功能 外，还起诱导抗性和控制 发育的信号作用，成为引 人注目的胞间信号分子。 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。
信号
信号(signal)：
是信息的物质体现形
式和物理过程，刺激就是信号。 重力、病虫害等； 体内信号： 代谢物、激素、糖、多肽、
外界信号：机械刺激、温度、光照、水分、
细胞膨压、离子等。
包括胞间信号和胞内信号
10
胞间信号，包括化学信号和 物理信号
1 化学信号(chemical signal)： 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，主要是植 物激素。 如植物缺水时，根系细胞迅速合成ABA，再 通过木质部蒸腾运输到地上部分，诱导 一系列生理反应。
25
在多数情况下信号分 子与细胞表面的受体分子 结合。许多亲水的分子如 肽、碳水化合物和渗透的 信号不易通过质膜，而与 细胞表面的受体相结合 一般认为受体存在于 质膜上。然而植物细胞具 有细胞壁，它可能使某些 胞间信号分子不能直达膜 外侧，而首先作用于细胞 壁。一些外界刺激有可能 通过细胞壁—质膜—细胞 骨架蛋白变构而引起生理 反应。
第一章--植物细胞的结构与功能--知识要点
第一章植物细胞的结构和功能知识要点一、教学大纲基本要求了解高等植物细胞的特点与主要结构；了解植物细胞原生质的主要特性；熟悉植物细胞壁的组成、结构和功能以及胞间丝的结构和功能；了解生物膜的化学组成、结构和主要功能；了解植物细胞主要的细胞器如细胞核、叶绿体和线粒体、细胞骨架、内质网、高尔基体、液泡以及微体、圆球体、核糖体等的结构和功能；熟悉植物细胞周期与细胞的阶段性和全能性，了解植物细胞的基因组和基因表达的特点。
二、本章知识要点（一）名词解释1．原核细胞(prokaryotic-cell) 无典型细胞核的细胞，其核质外面无核膜，细胞质中缺少复杂的内膜系统和细胞器。
由原核细胞构成的生物称原核生物（prokaryote）。
细菌、蓝藻等低等生物属原核生物。
2．真核细胞(eukaryotic-cell) 具有真正细胞核的细胞，其核质被两层核膜包裹，细胞内有结构与功能不同的细胞器，多种细胞器之间有内膜系统联络。
由真核细胞构成的生物称为真核生物（eukayote）。
高等动物与植物属真核生物。
3．原生质体(protoplast) 除细胞壁以外的细胞部分。
包括细胞核、细胞器、细胞质基质以及其外围的细胞质膜。
原生质体失去了细胞的固有形态，通常呈球状。
4．细胞壁(cell-wall) 细胞外围的一层壁，是植物细胞所特有的，具有一定弹性和硬度，界定细胞的形状和大小。
典型的细胞壁由胞间层、初生壁以及次生壁组成。
5．生物膜(biomembrane) 即构成细胞的所有膜的总称，它由脂类和蛋白质等组成，具有特定的结构和生理功能。
按其所处的位置可分为质膜和内膜。
6．共质体(symplast) 由胞间连丝把原生质（不含液泡）连成一体的体系，包含质膜。
7．质外体(apoplast) 由细胞壁及细胞间隙等空间（包含导管与管胞）组成的体系。
8．内膜系统(endomembrane-system) 是那些处在细胞质中，在结构上连续、功能上关联的，由膜组成的细胞器总称。
植物信号传导研究植物内外信号传导途径和调控网络
植物信号传导研究植物内外信号传导途径和调控网络植物信号传导研究：植物内外信号传导途径和调控网络植物是非常复杂的生物体系，为了适应环境的变化和对外界刺激做出适当的反应，植物细胞内外部署了一种高度复杂的信号传导系统。
这个系统包括了内外信号传导途径和调控网络，协调植物的生长和发育，以及对环境中的生物和非生物因素做出响应。
本文将探讨植物内外信号传导途径和调控网络。
一、植物内信号传导途径植物细胞内的信号传导途径主要包括激素信号传导、离子通道和蛋白质激酶级联反应。
其中，激素信号传导是植物内部调节的重要途径。
例如，植物生长素可以通过生长素受体诱导一系列转导级联反应，调控植物的生长和发育。
除此之外，植物还通过离子通道调节细胞内离子水平，维持细胞内环境的稳定。
蛋白质激酶级联反应则是植物细胞内部的一种重要信号传导机制，通过一系列的磷酸化酶级联反应来调控细胞内的生化过程。
二、植物外信号传导途径植物细胞还能够感知和响应外界刺激，主要通过表皮细胞、茎和叶等组织来实现。
植物通过化学物质介导的信号传导来感知外界刺激。
例如，植物叶片上的气孔通过感知二氧化碳浓度和声音等刺激来进行开闭调节。
另外，植物根部通过感知土壤中的水分、营养元素和有机物等外界信号来调节生长方向和根系发育。
三、植物信号传导调控网络植物信号传导调控网络是植物中复杂的调节系统，通过调控基因表达和蛋白质翻译来实现植物对内外界刺激的响应。
植物中的信号传导网络主要包括植物内分泌激素的信号途径、光合作用相关信号传导途径和气孔调控网络等。
这些网络通过传递和整合不同的内外信号，调控植物的生长、开花、抗逆等生理过程。
在植物信号传导调控网络中，激素信号通路是一个非常重要的部分。
激素通过结合特定的受体蛋白，触发下游级联反应，最终调控植物的生长和发育。
例如，赤霉素通路、生长素通路和乙烯通路等是植物生长和发育过程中重要的激素信号通路。
此外，植物的光合作用也是植物信号传导调控网络的一部分。
《植物生物学》课程笔记
《植物生物学》课程笔记第一章植物细胞与组织一、植物细胞的形态和大小植物细胞是植物体的基本单位，具有特定的形态和大小。
植物细胞的形态多种多样，有长形、球形、多角形等。
细胞大小也因种类和功能而异，一般在10-100微米之间。
二、植物细胞的基本结构植物细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、叶绿体、线粒体等。
1. 细胞壁：位于细胞膜外层，由纤维素、半纤维素和果胶等物质组成，具有支持和保护细胞的作用。
细胞壁的厚度和层数因植物种类和细胞类型而异。
初生细胞壁较薄，具有较大的伸展性，使细胞能够生长；次生细胞壁较厚，更加坚硬，起支撑和保护作用。
2. 细胞膜：紧贴细胞壁内侧，由磷脂双分子层和蛋白质组成，具有选择性通透性，调控物质进出细胞。
细胞膜还参与细胞间的信号传导和识别作用。
3. 细胞质：细胞膜与细胞核之间的区域，含有多种细胞器，如液泡、叶绿体、线粒体等。
细胞质中含有丰富的蛋白质、酶和营养物质，为细胞代谢提供场所。
4. 细胞核：内含遗传物质DNA，是细胞的控制中心，负责调控细胞的生长、分裂和遗传。
细胞核由核膜、核仁、染色质等组成。
核膜上有核孔，实现核质与细胞质之间的物质交换。
5. 液泡：贮存水分、营养物质和废物，维持细胞内渗透压和膨压。
成熟的植物细胞通常具有一个大液泡，占据细胞体积的大部分。
液泡还参与细胞内的物质转运和信号传导。
6. 叶绿体：进行光合作用，将光能转化为化学能，合成有机物质。
叶绿体含有叶绿素、类胡萝卜素等色素，以及光合作用所需的酶。
叶绿体的形态和数量因植物种类和生态环境而异。
7. 线粒体：进行细胞呼吸，产生能量供给细胞生命活动。
线粒体是细胞的能量工厂，含有呼吸链和三羧酸循环所需的酶。
线粒体的数量和活性与细胞的代谢强度密切相关。
三、细胞分裂与细胞分化1. 细胞分裂：植物细胞通过有丝分裂和无丝分裂方式进行繁殖。
有丝分裂包括前期、中期、后期和末期四个阶段，最终一个细胞分裂成两个细胞。
无丝分裂过程较为简单，细胞核先延长，然后从中部缢裂成两个细胞核，最后整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。
植物激素信号传导
植物激素信号传导植物激素是一类重要的化学物质，它们在调控植物生长发育、适应环境变化等方面发挥着重要作用。
植物激素的信号传导机制是植物研究的热点之一，深入了解植物激素的信号传导有助于揭示植物生长发育的调控机制，为农业生产和植物遗传改良提供理论依据。
一、植物激素信号传导的基本概念植物激素信号传导是指植物激素通过一系列的信号分子传递，最终在植物体内引发一系列生理反应的过程。
植物激素信号传导一般包括激素的合成、传导和响应三个环节。
植物激素的合成在植物体内是通过相应的合成酶来完成的，不同类型的激素合成途径也不尽相同。
例如，赤霉素的合成是通过赤霉素合成酶和其他辅助酶的作用来完成的。
植物激素的传导是通过信号分子在植物体内的传输来实现的。
这些信号分子可以通过细胞间隙或细胞内的信号传递路径传输，例如，植物激素赤霉素可以通过下胚轴传导通路传输到叶片。
植物激素的响应是指激素通过与植物细胞内的受体结合而引发一系列生理反应。
不同类型的激素在植物体内的响应机制也不尽相同。
例如，激素赤霉素可以通过与转录因子结合而调控基因的表达，进而调控植物生长发育。
二、植物激素信号传导的途径植物激素信号传导的途径主要包括细胞间隙传导、细胞内信号传递途径和细胞间连接通道传导等。
细胞间隙传导是指植物激素通过细胞间的空隙传输到目标细胞。
这种传导途径适用于一些不极性的激素，例如，植物激素乙烯可以通过这种方式传导。
乙烯在植物体内可以通过气孔、通道组织等途径传出。
细胞内信号传递途径是指植物激素通过细胞内的信号传递路径传输到目标细胞。
这种传导途径适用于一些极性的激素，例如，赤霉素可以通过经典的胞质核传递途径传输。
在这一途径中，激素分子首先通过细胞膜进入细胞质，然后与细胞核中的转录因子结合，最终调控基因的表达。
细胞间连接通道传导是指植物细胞之间通过直接细胞连接的通道传输激素。
这种传导途径适用于一些激素在植物体内的长距离传输，例如，激素赤霉素可以通过髓鞘束传导系统传输。
植物生理学第一章-第六章
植物生理学：研究植物生命活动规律的科学。
第一章：自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。
束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。
水势Ψw：每偏摩尔体积水的化学势，单位Pa。
即水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。
渗透势Ψs：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值。
压力势Ψp：细胞壁阻止原生质体吸水膨胀的力量，是增加水势的值。
重力势Ψg：水分因重力下移而增加水势的值。
衬质势Ψm：细胞内胶体物质的亲水性而引发水势降低的值。
质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部份移动。
此途径速度快。
跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。
共质体途径：水分通过胞间连丝的吸收。
移动速度较慢。
根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。
吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。
蒸腾拉力：植物因蒸腾失水而产生的吸水动力，内聚力学说：这种以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说，称为内聚力学说。
蒸腾作用：水分以气体状态，通过植物体的表面（主如果叶片），从体内散失到体外的现象。
蒸腾速度：植物在一按时间内单位叶面积蒸腾的水量，用g/m2*h表示。
蒸腾比率：植物光合作用产生的干物质与蒸腾失水量的比值，用g.kg-1表示。
蒸腾系数：植物制造1 g干物质所需水分的克数，用g.g-1表示。
水分临界期：植物对水分不足最敏感的时期。
第二章：矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化灰分元素：指以氧化物形式存在于灰分中的元素，又叫矿质元素。
大量元素：植物对其需要量相对较大的元素，碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫九种。
微量元素：植物需要量极微，稍多即发生迫害的元素，氯、铁、锰、硼、锌、铜、镍、钼八种。
通道运输理论：细胞质膜上有内在蛋白组成的通道，横跨膜的双侧，离子顺着跨膜的电化学势梯度进入细胞。
植物科学基础第一章习题教材
植物科学基础第一章习题一、选择题1、（）是遗传物质贮存和复制的场所。
A、线粒体 B、核糖体 C、细胞核 D、染色体2、生物体的一切生命活动的重要化学反应都离不开。
（）A、糖类B、脂类C、无机盐D、水3、包含遗传物质的一组细胞器是。
（）A、高尔基体和染色体B、核糖体和内质网C、内质网和叶绿体D、叶绿体和线粒体4、下列哪种细胞器被称为细胞内供应能量的“动力工厂”（）A、线粒体B、核糖体C、叶绿体D、高尔基体5、绿色植物所特有的细胞器是（）A、质体B、中心体C、高尔基体D、液泡6、真核细胞进行有氧呼吸的场所是（）A、内质网B、线粒体C、质体D、中心体7、（）游离在细胞质中或附着在内质网上，是合成蛋白质的中心场所。
A、质体B、线粒体C、核糖体D、高尔基体8、某植物有丝分裂中期有42条染色体，则该植物体细胞染色体为（）A、42条B、21条C、84条D、126条9、某植物有丝分裂后期有42条染色体，则该植物体细胞染色体为（）A、42条B、21条C、84条D、126条10、以下化合物中都含有N元素的一组是（）A、蛋白质、核酸B、脂类、果糖C、纤维素、核酸D、淀粉、乳糖11、染色质的主要成分是（）A、蛋白质、核酸B、蛋白质、DNAC、蛋白质、RNAD、核酸、DNA12、减数分裂又称为（）A、直接分裂B、间接分裂C、成熟分裂D、成长分裂13、下列哪些说法说明了酶的本质。
（）A、都有催化作用B、催化效率高C、都有专一性D、绝大多数是蛋白质14、染色体和染色质的关系（）A、同一物质在不同时期的相同形态B、不同物质出现于不同的时期C、不同物质但都能染上颜色D、同一去物质在不同时期的不同形态15、有丝分裂中DNA进行复制是在细胞周期的（）进行的A、分裂间期B、前期C、中期D、后期16、在减数分裂中，每个二价体逐渐缩短变粗，称为四分体的时期是（）A、偶线期B、粗线期C、双线期D、细线期17、细胞有丝分裂过程中，DNA数目和染色体数目的增加分别发生在（）A、间期和前期B、前期和中期C、间期和后期18、植物细胞的细胞膜外面有（）A、细胞壁B、细胞质C、细胞核D、细胞器19、不存在中心体的细胞是（）A、人的肌肉细胞B、小麦叶肉细胞C、蛙卵D、线粒体20、下列生物中哪一种是自养型生物（）A、硝化细菌B、大肠杆菌C、乳酸菌D、蛔虫21、组成核酸的基本单位是（）22、真核细胞的“控制中心”是（）A、线粒体B、核糖体C、细胞核D、细胞液23、组成某一种蛋白质的氨基酸有（）A、4种B、20种C、21种D、不能确定24、未成熟的果实具有涩味是因为（）的缘故。
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1
第一节：
植物体内的信号系统
2
生长(growth)： 是植物体积的增大，通过细胞 分裂和伸长来实现。
发育(development)：
是指在整个生活史上，植 物体的构造和机能从简单到复杂的 变化过程，表现为细胞、组织和器 官的分化。
3
生长和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 达同时受到内外环境的调控。
与能受体结合的特殊信号物质称 配体 (Ligang) 。受体可以是蛋白质， 也可以是一个酶系。
23
(一)受体与信号的感受
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。
特异性、高亲和力、可逆性特点
根据受体在细胞中的位 置，可将它分为细胞表 面受体和胞内受体。
24
受体位置
根据受体在细胞中的位置，可将它分为细胞表面受体和胞 内受体。
生长调节剂 激素 膨压 电信号 多肽
未知发育信号
温度
病原体(真菌、 细菌、病毒) 壁断片 壁的机械压力 矿质 伤害
糖、氨基酸
转播 放大
光
发散到多个目标
改变离 调节代 基因表 细胞骨 这种信息在胞 子流 谢途径 达调节 架改变 间传递和胞内转导 改变细胞生长和代谢 过程称为植物体内 的信号传导 18.2 各种内部信号影响植物细胞的代谢、生长和发育
6
植物的信号分子
按作用范围分
胞间信号分子
胞内信号分子
信号传导分子途径： ① 胞间信号传递 ② 膜上信号转换 ③ 胞内信号转导 ( 蛋白质可逆磷酸 化) ④ 细胞反应。
7
细胞外 细胞膜
细胞质
酶 蛋 细 PKCa2+ 白 胞 2+ 磷 Ca Ca2+ PKCa2+ · CaM 酸 调节蛋白 反 化 修 应 IP3 饰 CaM PKC DAG cAMP PKA
9大类植物激素
16
胞间信号(胞外信号)
包括化学信号和物理信号 2 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。 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。
外部信号与细胞表面的或与细胞质或核内部的受 体结合。 许多亲水的分子如肽、碳水化合物和 渗透的信号不易通过质膜，因而在细胞表面被察 觉(如配体1)，两性的和疏水的分子，如生长调 节剂，能通过质膜，因而能被细胞表面受体或细 胞内部的受体察觉(如配体2)
26
受体种类：
细胞内受体，是指存在于亚细胞组分中的受体； 细胞表面受体(cell surface receptor)，可分三类：
受伤西红柿植株蛋白 激酶特制物生物合成 快速诱导信导途径的 假定模式图
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植物激素是植物体主要的胞间化学信号
已知 1 ， 3-β-D- 葡聚 糖、寡聚半乳糖醛酸、富 含甘露糖的糖蛋白、聚氨 基葡萄糖等都是构成细胞 壁的主要成分，它们除了 具有支持细胞框架的功能 外，还起诱导抗性和控制 发育的信号作用，成为引 人注目的胞间信号分子。 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。
植物细胞对水力学信号(压 力势的变化)很敏感。玉米叶片 木质部压力的微小变化就能迅速 影响叶片气孔的开度，即压力势 降低时气孔号和物理信号 2 物理信号(physical signal)：
植物感受外界物理刺激信号产生电 波即电信号，通过维管束、共质体 和质外体快速传递。这是长距离传 递信息的一种重要方式。
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生长调节剂 激素 膨压 电信号 多肽
未知发育信号
温度
病原体(真菌、 细菌、病毒) 壁断片 壁的机械压力 矿质 伤害
糖、氨基酸
转播 放大
光
发散到多个目标 改变离 子流 调节代 谢途径 基因表 达调节 细胞骨 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
12
13
33
(二)G蛋白(G protein)
在受体接受胞间信号分子到产生胞内信号分子之间，通常认 为是通过G蛋白将信号转换偶联起来，故G蛋白又称偶联蛋白或信 号转换蛋白。 G 蛋 白 全 称 为 GTP 结 合 调 节 蛋 白 (GTP binding regulatory protein) ，此类蛋白由于其生理活性有赖于三磷酸鸟苷 (GTP) 的 结合以及具有GTP水解酶的活性而得名。 二十世纪 70年代初在动物细胞中发现了 G蛋白的存在，进而 证明了 G蛋白是细胞膜受体与其所调节的相应生理过程之间的主 要信号转导者。 G蛋白的信号偶联功能是靠GTP的结合或水解产生的变构作用 完成。当 G蛋白与受体结合而被激活时，继而触发效应器，把胞 间信号转换成胞内信号。而当 GTP水解为 GDP后， G蛋白就回到原 初构象，失去转换信号的功能。 G 蛋白的发现是生物学一大成就。吉尔曼 (Gilman) 与罗德贝 尔(Rodbell)因此获得1994年诺贝尔医学生理奖。
35
1
2
4
3
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。
① 离子通道偶联受体(ion-channel-linked receptor) ② G蛋白偶联受体 ③ 酶偶联受体
①
既有信号结合位点，又是离子通道，跨膜信号转导无需 中间步骤，又称配体门控离子通道，分布有组织特异性。
27
动物细胞中质 膜上的三种类 型的受体
(A)G蛋白偶连受体 活化时 G蛋白连接受体传递信息到G蛋白质，其上有GTP。 GTP复合体中的α-亚基能与β、γ亚基分开，进入细胞质激活其他酶。 (B)酶偶连受体 受体通常是蛋白激酶，与信号结合后，随受体活化，内部分子磷酸 化，传递信息 。 (C) 离子通道偶连受体 受体可能本身细胞表面重要的通道。接受信号时，通道开 放。也有些离子通道连接受体是在内部膜上。 28
植物细胞信号转导：是植物感受、 传导环境分子的刺激及其在发育过 程中调控基因的表达和生理生化反 应，包括信号、受体、信号转导网 络和反应等环节。
4
重力
光合作用的光 光形态建成的光 温度 风 乙烯 病原体 光周期 湿度 草食动物
寄生虫 土壤微生物 有毒物质 矿质营养
5
土壤质地 水分状况
对于植物细胞 来讲，有来自相邻 细胞的刺激、细胞 壁的刺激、激素、 温度、光照等等刺 激，连接环境刺激 到植物反应的分子 途径就是信号转导 途径，细胞接受信 号并整合、放大信 号，最终引起细胞 反应
17
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
18
产生PIs
电信号通过后去子叶
伤害
怀尔登 (Wildon) 等用番茄做实验，指 出由子叶伤害而引起第一真叶产生蛋白酶 抑制物PIs的过程中，动作电位是传播的主 要方式。他们采取让电信号通过后马上就 除去子叶以及使子叶叶柄致冷以阻碍筛管 运输、排除化学物质传递的试验，其结果 都证明单有电信号就可以引起PIs反应，而 且他们也首次证明了电信号可引起包括基 因转录在内的生理生化变化。
胞 环 受 G 效 间 蛋 应 体 白 器 信 境 号 刺 激
酪氨酸 蛋白激 酶
膜上信号 转换系统 第二信使 胞间信号传递 膜上信号转换 胞内信号转导 蛋白质可逆磷酸化8 初级信使
IP3.三磷酸肌醇； DG.二酰甘油； PKA.依赖cAMP的蛋白激酶；PK Ca2+ 依赖Ca2+的蛋白激酶；PKC.依赖Ca2+与磷脂的蛋白激酶；PK 9 Ca2+· CaM. 依赖Ca2+· CaM的蛋白激酶
信号
信号(signal)：
是信息的物质体现形
式和物理过程，刺激就是信号。 重力、病虫害等； 体内信号： 代谢物、激素、糖、多肽、
外界信号：机械刺激、温度、光照、水分、
细胞膨压、离子等。
包括胞间信号和胞内信号
10
胞间信号，包括化学信号和 物理信号
1 化学信号(chemical signal)： 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，主要是植 物激素。 如植物缺水时，根系细胞迅速合成ABA，再 通过木质部蒸腾运输到地上部分，诱导 一系列生理反应。
当植物的一张叶片被虫咬伤后，会诱导 本叶和其它叶产生蛋白酶抑制物(PIs)等， 以阻碍病原菌或害虫进一步侵害。 如果伤害后立即除去受害叶，则其它叶 片不会产生PIs。
虫咬 不会产生PIs
虫咬
产生PIs
寡聚糖
产生PIs
但如果将受害叶的细 胞壁水解片段(主要是寡聚 糖)加到叶片中，又可模拟 伤害反应诱导PIs的产生， 从而认为寡聚糖是由受伤 叶片释放并经维管束转移， 继而诱导能使PIs基因活化 的化学信号物质。 14