第七章植物信号转导

1、细胞信号转导的主要分子途径细胞信号转导的主要分子途径环境刺激因子环境刺激因子1、化学信号、化学信号2、物理信号、物理信号3、气体信号、气体信号（一）受体的功能（一）受体的功能1.识别特异的信号物质识别特异的信号物质-配基配基2.把胞间信号转换为胞内信号把胞间信号转换为胞内信号（二）受体的特性（二）受体的特性1.特异性特异性2.亲和性亲和性3.饱和性饱和性4.有效性有效性 异三元G蛋白参与胞外信号跨膜转换的特点是：胞外信号被细胞表面的受体识别后，通过膜上的G蛋白转换到膜内侧的效应酶上，并产生胞内第二信使，从而把胞外的信号转换到胞内。 异三元4.G蛋白参与的植物发育的过程主要有：1.病原信号转导；

2、2.光信号转导和光控发育；3.激素信号转导小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。第一信使第一信使第二信使第二信使NOCH2OOHONNNNH2POOHEarl W ilbur Sutherland Jr （ 1915 - 1974）萨瑟兰（萨瑟兰（Earl W. Sutherland, Jr） 1915.11.9 1974.3.9 1971年获诺贝尔生理学和医学奖年获诺贝尔生理学和医学奖SutherlandSutherland及其同事于及其同事于1972

3、1972年提出了初步的第二信使模年提出了初步的第二信使模型：型：胞外化学物质（第一信使）不能进入细胞内部，胞外化学物质（第一信使）不能进入细胞内部，它作用于细胞表面转移受体，而导致产生细胞内它作用于细胞表面转移受体，而导致产生细胞内第二信使，从而激发一系列的生化反应，产生一第二信使，从而激发一系列的生化反应，产生一定的细胞生理效应，最后第二信使降解，其信号定的细胞生理效应，最后第二信使降解，其信号作用终止。作用终止。PDE1 Ca2+依赖型，依赖型， 型对型对cGMP专一，专一， 型对型对cAMP和和 cGMP活力相等。活力相等。PDE2 cGMP刺激型，刺激型，对对cAMP和和cGMP活力相

4、等。活力相等。PDE3 cGMP抑制型，抑制型，对对cAMP专一。专一。PDE4 在协同下才有效水解在协同下才有效水解cAMP，对抑制敏感。，对抑制敏感。PDE5 以以cGMP为特异底物。为特异底物。PDE6 被被G 活化。活化。PDE7 专一水解专一水解cAMP。PDE8 对对cAMP专一。专一。PDE9 对对cGMP高度专一。高度专一。PDE10 可水解可水解cAMP和和cGMP。产生产生cAMPcAMP和跨膜转换及其下游胞内信号传递途径模型：和跨膜转换及其下游胞内信号传递途径模型： 细胞膜上存在细胞膜上存在cAMPcAMP信号系统的三个组分：受体信号系统的三个组分：受体(R)(R)、G

5、G蛋白、腺苷酸环化酶（蛋白、腺苷酸环化酶（ACAC）；胞外的刺激信号与抑制信号）；胞外的刺激信号与抑制信号分别被刺激性或抑制性受体（分别被刺激性或抑制性受体（RsRs及及RiRi）所接受，通过）所接受，通过GsGs和和GiGi传递给一个共同的传递给一个共同的ACAC，使其激活或者钝化；当腺苷酸环，使其激活或者钝化；当腺苷酸环化酶被激活时，细胞溶质产生化酶被激活时，细胞溶质产生cAMPcAMP信号，并通过信号，并通过PKAPKA使蛋白使蛋白质磷酸化，进而调节细胞反应。质磷酸化，进而调节细胞反应。 cAMPcAMP信号可以被信号可以被PDE(PDE(环核苷酸磷酸二脂酶环核苷酸磷酸二脂酶) )分解灭

6、活，分解灭活，终止信号。终止信号。胞外信号胞外信号受体受体G蛋白蛋白ACcAMPPKA5-AMPPDE蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化生物学效应生物学效应 PIP2 DAG IP3磷脂酶磷脂酶C (PLC)质膜磷酸肌醇磷脂的分解质膜磷酸肌醇磷脂的分解一、肌醇磷脂信号分子的产生与灭活一、肌醇磷脂信号分子的产生与灭活激素激素PIP2IP3IP3受体受体内质网内质网Ca2+G蛋白蛋白蛋白蛋白ADPDAGDAGCa2+Ca2+ /CaM钙调蛋白钙调蛋白(CaM)蛋白激酶蛋白激酶（无活）（无活） 蛋白激酶蛋白激酶（有活性（有活性）蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白蛋白内质网内质网IP3/Ca2+的和的和DAG/PKC

7、信号转导途径信号转导途径（一）细胞内Ca2+分布分布1.电压门控通道大阳离子通道，对阳离子选择性低；电压依赖性阳离子通道2，对阳离子高选择性，可由膜去极化激活。2.配体门控通道IP3 (1，4，5-三磷酸肌醇)、cADPR (环腺苷二磷酸核糖)控制的钙通道。如气孔关闭、渗透调节、膨压调节、花粉管生长、白交不亲和反应等。3.张力控制通道受张力激活的钙通道，允许钙、钾通过。1. Ca2+-ATPase（钙泵）（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.Ca2+/nH+（反向运输器）（反向运输器）：是不直接需求：是不直接需求ATP的的次级运输器，利用跨膜的质子驱动力。次级运输器，利用跨膜的质子驱动力。CaCa2+2+CaCa2+2+CaCa2+2+CaCa2+2+钙调素的结构酶酶XX蛋白激酶、磷酸酯酶、核苷酸环化蛋白激酶、磷酸酯酶、核苷酸环化酶、酶、 离子通道蛋白、肌肉收缩蛋白离子通道蛋白、肌肉收缩蛋白Ca2+CaMCa2+ CaM酶酶X (有活性有活性)酶酶X (无活性无活性)第六节 蛋白质的可逆磷酸化对基因转录水平的调控蛋白激酶蛋白激酶ATPADP蛋白质蛋白质-OH蛋白质蛋白质P蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶PiHH2 2OO蛋白质的磷酸化和脱磷酸化蛋白质的磷酸化和脱磷酸化在基因表达的调解过程