信号转导系统一.ppt

《植物物生理学》;;细胞外;第一节 信号与受体结合;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Ca2+转运，引起膨压改变的结果;Albizia pulvini 背侧和腹侧的运动细胞之间的离子流调节了小叶的开放与闭合。 ;;二、受体 （一）概念： 能够特异地识别并结合信号、在细胞内放大和传递信号的物质。 （二）特征: 特异性 高亲和力 可逆性 （三）类型 细胞表面受体 细胞内受体;第二节　跨膜信号转换;G蛋白位于膜内侧，并与质膜紧密结合。 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， 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， 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。 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。 ;3.G蛋白作用机理 G蛋白的信号偶联功能是靠GTP的结合或水解所产生的变构作用来完成的。当G蛋白与受体结合而被激活时，它就同时结合上GTP，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。4.功能 G蛋白参与细胞分裂、气孔运动、花粉管生长等生理反应。 小G蛋白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。;;初级信号（第一信使）：胞外各种刺激信号； 次级信号（第二信使second messenger)：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。 植物中的的第二信使，主要是Ca2+ 、 cAMP、cGMP、DAG 、IP3 等。 ;一、Ca/CaM在信号转导中的作用 （一） Ca2+在细胞中的分布： 细胞质中Ca2+浓度约10-7～10-6mol·L-1，胞外Ca2+浓度约为10-4～10-3mol·L-1；胞壁是细胞最大的Ca2+库，其浓度可达1～5mol·L-1；细胞器的Ca2+浓度也是胞质的几百到上千倍，所以Ca2+在植物细胞中的分布极不平衡。;胞外刺激信号可能直接或间接地调节这些钙离子的运输系统，引起胞内游离钙离子浓度变化以至影响细胞的生理生化活动。;许多信号如蓝光、触摸能改变膜势和活化通道，使钙能进入，增加胞质中Ca+，这样引起K+和Cl+通道的打开，失去膨压，这种分别的转导途径通过 Ca+/钙调蛋白激酶和其他蛋白联系起来。蓝光和触摸也能通过其他路线改变细胞内的Ca+、; Ca2+信号反应在气孔关闭过程中，与多个离子通道的活性及H+泵相协调 ①受体（R）感受ABA的作用导致了Ca2+的输入或Ca2+从内部储存中的释放， ②细胞质中的自由Ca2+浓度提高，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。 ③离开细胞的离子比进入细胞的多时，流出细胞水的量就会超过进入的水，如此，细胞就会失去膨胀作用，从而使得气孔关闭。 ;（二）钙结合蛋白 类型：钙调素、钙依赖型蛋白激酶、钙调磷酸酶B相似蛋白 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。 机理：当外界信号刺激引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后(一般≥10-６mol), Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变。活化的CaM又与靶酶结合，使靶酶活化而引起生理反应。;;目前已知有十多种酶受Ca2+-CaM的调控，如多种蛋白激酶、NAD激酶、H+-ATPase、Ca2+-ATP酶、 Ca2+通道等。 在以光敏色素为受体的光信号传导过程中Ca2+-CaM的信号系统也起着重要的调节作用。 生长素、光、摩擦等都可引起CaM基因活化，使CaM含量增加。 ;二、IP3/DAG在信号转导中的作用;IP3作为信号分子，在植物中它的主要作用靶为液泡，IP3作用于液泡膜上的受体后，可影响液泡膜形成离子通道，使Ca2+从液泡这一植物细胞中重要的贮钙体中释放出来，引起胞内Ca2+浓度提高，从而启动胞内Ca2+信号系统来调节和控制一系列的生理反应。;DAG的受体是蛋白激酶C(PKC)，在一般情况下，质膜上不存在自由的DAG。在有DAG、Ca2+时，磷脂与PKC分子相结合，PKC激活，使某些酶类磷酸化，导致细胞反应；当胞外刺激信号消失后，DAG首先从复合物上解离下来，而使酶钝化，与DAG解离后的PKC可以继续存在于膜上或进入细胞质里备用。; 双信号系统：