植物生理第七章

植物生理第七章第1页，课件共45页，创作于2023年2月第七章植物体内的细胞信号转导第八章植物生长物质第九章光形态建成第十章植物的生长生理第十一章植物的生殖生理第十二章植物的成熟和衰老生理第2页，课件共45页，创作于2023年2月第3页，课件共45页，创作于2023年2月第七章植物体内的细胞信号转导植物细胞信号转导（signaltransduction）：是指细胞偶联各种刺激信号与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。第4页，课件共45页，创作于2023年2月第5页，课件共45页，创作于2023年2月细胞信号转导的主要分子途径步骤：1.信号分子与细胞表面受体结合；2.跨膜信号转换；3.在细胞内通过信号转导网络进行信号传递、放大与整合；4.导致生理生化反应第6页，课件共45页，创作于2023年2月第一节信号与受体结合第二节跨膜信号转换第三节细胞内信号转导形成网络第7页，课件共45页，创作于2023年2月一、信号环境信号（刺激）：机械刺激、温度、光照、气体、重力、触摸、病原因子、伤害、水分等。其它细胞传来的信号：生长物质、多肽、糖、代谢物、甾体、细胞壁片段、与膨压有关的细胞壁的压力刺激等。第一节信号与受体结合第8页，课件共45页，创作于2023年2月重力风光形态建成的光温度光合作用的光光周期水分状况O2乙烯湿度寄生虫CO2病原体有毒矿物质和其它致病化学物质土壤微生物土壤质量矿质营养草食动物第9页，课件共45页，创作于2023年2月二、胞间信号胞间信号：物理信号（电信号）:电信号和水力信号。化学信号（激素、寡聚糖等）: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。第10页，课件共45页，创作于2023年2月胞间信号的传递1、易挥发性化学信号在体内气腔网络传递。乙烯和茉莉酸甲酯(JA-Me)2、化学信号的韧皮部传递。如ABA、寡聚半乳糖、水杨酸等3、化学信号的木质部传递。ABA。4、电信号的传递。短距离传递需要通过共质体和质外体途径，而长距离传递则是通过维管束。5、水力学信号的传递。通过水连续体系中的压力变化来传递。第11页，课件共45页，创作于2023年2月三、细胞受体受体(receptor)：可特异地识别并结合信号，在细胞内放大、传递信号的物质。具有特异性、高亲和力和可逆性。已知受体大部分是蛋白质。研究较多的是光受体和激素受体。第12页，课件共45页，创作于2023年2月受体类型

细胞表面受体：胞外与配体结合区域、跨膜区域、胞内与下游组分结合区域。如向光素。细胞内受体：光敏色素、乙烯受体细胞内受体细胞表面受体信号信号第13页，课件共45页，创作于2023年2月

第二节跨膜信号转换配体与细胞表面的受体结合，受体将信号跨膜转导入细胞内。第14页，课件共45页，创作于2023年2月一、二元组分系统的跨膜信号转换受体由感应蛋白（组氨酸蛋白激酶HK）和应答调控蛋白（RR）两部分组成。如乙烯受体第15页，课件共45页，创作于2023年2月感应蛋白（组氨酸蛋白激酶HK）应答调控蛋白（RR）简单的双组分信号系统的图解输入区域转运区域接收区域输出区域跨膜信号转换HK胞外区域（输入区域）识别、结合配体；转运区域受体激酶活性被激活，组氨酸磷酸化；磷酸化组氨酸将磷酸基团传递给RR接收区域的天冬氨酸，RR被活化；RR输出区域激活下游组分。His-Asp第16页，课件共45页，创作于2023年2月多步骤双组分信号系统的图解杂合感应蛋白（组氨酸蛋白激酶HK）应答调控蛋白（RR）输入区域转运区域接收区域输出区域组氨酸磷酸转移蛋白（Hpt）Hpt区域接收区域如细胞分裂素受体、乙烯受体

His-Asp-His-Asp第17页，课件共45页，创作于2023年2月二、受体激酶的跨膜信号转换受体激酶（类受体蛋白激酶RLK）由胞外结构域、跨膜螺旋区、胞内蛋白激酶催化区组成。如油菜素内酯受体。跨膜信号转换胞外结构域识别、结合配体胞内蛋白激酶催化区被激活下游组分磷酸化跨膜区胞外结构域胞内蛋白激酶催化区第18页，课件共45页，创作于2023年2月Ser/Thr：丝氨酸/苏氨酸激酶域；LRR：富含亮氨酸重复序列；EGF：类表皮生长因子；S：S结构域；B-Lectin.球形甘露糖结合域；TNFR.肿瘤坏死因子受体；PR5K.病程相关5蛋白受体。类型：①富含亮氨酸重复的RLK②类表皮生长因子型的RLK③含S结构域的RLK④类肿瘤坏死因子受体型⑤类凝集素型⑥类PR5型第19页，课件共45页，创作于2023年2月三、通过离子通道连接受体的跨膜信号转换在拟南芥、烟草和豌豆等植物中发现有与动物细胞同源的离子通道型谷氨酸受体（iGluR），并且可能参与了植物的光信号转导过程。

第20页，课件共45页，创作于2023年2月四、G蛋白连接受体介导的跨膜信号转换G蛋白（GTP结合调节蛋白）：发挥调节作用时需要结合GTP，具有GTP酶活性。偶联细胞膜受体与其所调节的相应生理过程，起信号转换作用。有两类G蛋白：异三聚体G蛋白（α、β、γ3种亚基），α亚基具有GTP酶活性。小G蛋白（类似α亚基）。第21页，课件共45页，创作于2023年2月G蛋白连接受体信号分子结合位点与G蛋白作用片断7个跨膜α螺旋N端在外C端在内第22页，课件共45页，创作于2023年2月例：ABA（脱落酸）跨膜信号转换过程：ABA不存在时,GCR2与G蛋白的Gαβγ形成复合物；ABA与质膜受体GCR2结合时,导致GCR2与G蛋白分开；Gα与Gβγ解离，通过激活下游ABA效应器,引起ABA反应。第23页，课件共45页，创作于2023年2月第三节细胞内信号转导形成网络初级信号或第一信使

胞外各种刺激信号次级信号或第二信使(secondmessenger)

细胞信号传导过程中，由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。

第24页，课件共45页，创作于2023年2月一、第二信使二、信号转导中的蛋白质可逆磷酸化三、信号转导中的蛋白降解第25页，课件共45页，创作于2023年2月（一）钙信号系统1.钙离子分布特点：静息态细胞质Ca2+浓度≦0.1umol/L，细胞壁、内质网和液泡Ca2+浓度可达0.5-1mmol/L（钙库）

—钙稳态。细胞受刺激后胞质Ca2+浓度短暂、明显升高，或在细胞内的梯度分布和区域分布发生变化。一、第二信使第26页，课件共45页，创作于2023年2月第27页，课件共45页，创作于2023年2月2.钙离子的跨膜运转胞内外信号可调节胞质中的Ca2+浓度，控制细胞内Ca2+的分布。Ca2+进入细胞质：钙离子通道Ca2+流出细胞质：

钙泵Ca2+-H+反向运输器第28页，课件共45页，创作于2023年2月3.钙的信使作用胞质中的Ca2+作为第二信使与钙结合蛋白结合而起作用。钙结合蛋白钙调素（CaM）钙依赖型蛋白激酶（CDPK）钙调磷酸酶B相似蛋白（CBL）第29页，课件共45页，创作于2023年2月１）钙调素（calmodulin，CaM钙调蛋白）是一种耐热的球蛋白，具有148个氨基酸的单链多肽。存在部位：细胞质和细胞器。结构：哑铃形，４个Ca2+结合位点。第30页，课件共45页，创作于2023年2月CaM活化机理：胞外信号质膜Ca2+通道打开Ca2+进入生理效应4Ca

2+

+CaM[Ca2+]大于10-6mol•L-1CaMCa2+ECa2+Ca2+Ca2+CaM+ECa2+Ca2+Ca2+Ca2+外界信号引起钙离子浓度上升到一定阈值时（10-6mol•L-1），CaM与Ca2+结合被活化。第31页，课件共45页，创作于2023年2月Ca2+.CaM复合体的靶酶有：质膜上的Ca2+ATPase；Ca2+通道；NAD激酶；多种蛋白激酶等。第32页，课件共45页，创作于2023年2月２）钙依赖型蛋白激酶（CDPK）不结合Ca2+没有活性。第33页，课件共45页，创作于2023年2月（二）肌醇磷酯信号系统磷酯酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2），位于质膜内侧，膜脂的一小部分。磷酯酰肌醇-4,5-二磷酸（PIP2）磷酯酶C（PLC）二酯酰甘油（DAG）三磷酸肌醇（IP3)+DAG和IP3是第二信使（胞内信号分子）。第34页，课件共45页，创作于2023年2月PIPIPPIP2PIPPIP2PIP3第35页，课件共45页，创作于2023年2月双信使系统IP3/Ca2+信号传递途径：

IP3打开Ca2+通道，Ca2+进入胞质，胞质Ca2+浓度升高，Ca2+与CaM结合，引起生理反应。DAG

/PKC信号传递途径：

DAG激活蛋白激酶C（PKC），使其他激酶磷酸化，引起生理反应。尚需验证。胞外信号→膜受体→G蛋白→活化磷脂酶C（PLC）→PIP2水解生成肌醇-1，4，5-三磷酸（IP3）和二酯酰甘油（DAG）。第36页，课件共45页，创作于2023年2月肌醇磷酯信号系统第37页，课件共45页，创作于2023年2月（三）其他信号分子cAMPcGMP抗坏血酸谷胱甘肽过氧化氢NO第38页，课件共45页，创作于2023年2月蛋白质可逆磷酸化是细胞信号传递过程中几乎所有信号传递途径的共同环节，也是中心环节。二、信号转导中的蛋白质可逆磷酸化第二信使下游的靶分子一般都是细胞内的蛋白激酶和蛋白磷酸酶。第39页，课件共45页，创作于2023年2月蛋白激酶和蛋白磷酸酶分别催化蛋白质磷酸化与脱磷酸化。

nNTPnNDP

蛋白质蛋白质-nPinPiH2O蛋白磷酸酶蛋白激酶如MAPK（促分裂原活化蛋白激酶）信号转导级联反应途径。

第40页，课件共45页，创作于2023年2月（一）蛋白激酶植物中有3%-4%的基因编码蛋白激酶。根据磷酸化靶蛋白的氨基酸残基的种类不同，蛋白激酶有：丝氨酸/苏氨酸激酶酪氨酸激酶组氨酸激酶第41页，课件共45页，创作于2023年2月1.钙依赖型蛋白激酶（calcium-dependentproteinkinase，CDPK）现在已知CDPK的靶蛋白有质膜ATP酶、离子通道、细胞骨架成分等。自身抑制域钙调蛋白样结构域蛋白激酶催化域NC2.类受体蛋白激酶（receptorlikeproteinkinase，RLK）第42页，课件共45页，创作于2023年2月（二）蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶的分类与蛋白激酶相对应。蛋白磷酸酶的去磷酸化作用，是终止信号或一种逆向调节，与蛋白激酶协同作用调节细胞中“活性酶”的含量，使细胞对外界刺激作出迅速反应。第43页，课件共45页，创作于2023年2月三、信号转导中的蛋白降解泛素-蛋白酶