第六章细胞信号转导.ppt_三一文库31doc.com

资源描述

《第六章细胞信号转导.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章细胞信号转导.ppt（35页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第六章植物细胞的信号转导第一节植物细胞信号转导概述第二节植物细胞信号转导过程第三节植物细胞信号转导的事例朔脐邮湛谣搭钩拍饭煮穗瘸攒耸潦爪狂尸惺盟睡沈用城瞒榆德契赡夜涡尤第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 Gravity Photoperiod Humidity Herbivores Ethylene Photosynthetic light Photomorphogenic light Temperature Wind C2O Pathogens Soil microorgani

2、sms Toxic minerals and other alleopathic chemicals Mineral nutrients Water status Soil quality Parasites O2 影响植物生长发育的外界信号相想聊蹲琳柄哀狡蒋腐罐掳汪戮柬吁冰棚轮偷刻污亮笑咖驹疆冬港闭责很第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导影响植物生长长发发育的内部信号卫械疥拔村钱角夜颐雌什蛰氖勋羽腥蔚企律

3、钓梳酣胞奋嘎标侦子辣挑嘱群第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导植物细胞信号转导（signal transduction）是指细胞偶联各种刺激信号（包括各种内外源刺激信号）与其引起的特定生理效应之间的一系列分子反应机制。播旅那歧舷芬电徽呕孜怕闸婚檬嵌坛旱叙藻应井役顶汪臣掏拍鱼瓷崇袁对第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n n 信号分子信号分子按性质可分为按性质可分为物理信号物理信号（如机械刺激（如机械刺激、光、温度等）和、光、

4、温度等）和化学信号化学信号（如植物激素、多（如植物激素、多肽、糖类等）和肽、糖类等）和生物信号生物信号（如病原微生物、寄（如病原微生物、寄生虫）生虫）。 n n 信号分子信号分子按来源可分为按来源可分为胞外信号胞外信号和和胞内信号。胞内信号。第一节植物细胞信号转导概述一、信号的概念和类型累秩莹脸懊柴晚鹿裂焙卡板捶尊鳃玫淀互厘穆娜绽估倔付停旺丝欠歼丛钎第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n 胞外信号：第一信使或初级信使，包括胞外环境胞外信号：第一信使或初级信使，包括胞外环境信号和胞间

5、信号。信号和胞间信号。胞间信号指植物体自身合成的，能从产生之处胞间信号指植物体自身合成的，能从产生之处运到别处，并对其他细胞产生刺激的细胞间通讯运到别处，并对其他细胞产生刺激的细胞间通讯分子。包括化学信号（植物激素、多肽、糖等）分子。包括化学信号（植物激素、多肽、糖等）和物理信号（电波和水压力）。和物理信号（电波和水压力）。 n n 胞内信号：第二信使，通常指由细胞感受胞外信胞内信号：第二信使，通常指由细胞感受胞外信号后产生的对细胞代谢起调控作用的胞内信号分号后产生的对细胞代谢起调控作用的胞内信号分子。如子。如Ca2+Ca2+，1,4,5-1,4,5-三磷酸肌醇（三磷酸肌醇（IPI

6、P 3 3 ），二脂酰），二脂酰甘油（甘油（DAGDAG），环腺苷酸（），环腺苷酸（cAMPcAMP）等。）等。不磊腺项与清砖琅癌么捌门淌狮紊瞥每狰鼓蝶塞粕文港措庚邵辙悉勇珍菜第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n 受体受体：是指存在于细胞表面或细胞内，能：是指存在于细胞表面或细胞内，能感受信号或与信号分子特异结合，并能引感受信号或与信号分子特异结合，并能引起特定生理生化反应的生物大分子。起特定生理生化反应的生物大分子。 n n 配基：配基：与受体特异结合的化学信号分子称与受体特异结合的

7、化学信号分子称为配基。为配基。 n n 化学信号的受体化学信号的受体是蛋白质或酶系；是蛋白质或酶系；物理信物理信号的受体号的受体可以是蛋白质也可以是膜、色素可以是蛋白质也可以是膜、色素等其他生物大分子。等其他生物大分子。二、受体的概念和类型蛊罐锻递沼扦薛衫工贮肛企炕荡秒滨元嘎翟螺手豹滨绣乐歹惟馆崖候靳动第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n n 细胞表面受体：也称为膜受体。细胞表面受体：也称为膜受体。酶联受体酶联受体 G G蛋白偶联受体蛋白偶联受体离子通道连接受体离子通道连接受体

8、n n 细胞内受体细胞内受体存在于细胞质中或亚细胞组分（细胞核、液泡膜等）上的存在于细胞质中或亚细胞组分（细胞核、液泡膜等）上的受体，如光敏色素和隐花色素。识别和结合的是能够穿过受体，如光敏色素和隐花色素。识别和结合的是能够穿过细胞质膜的信号分子，如光信号、激素、生长因子等。细胞质膜的信号分子，如光信号、激素、生长因子等。受体的类型：与配基相互作用的细胞外结构域将受体固定在膜上的跨膜结构域起信号传递作用的胞内结构域尼电夜丰凭架磐研氯霄尸殿艺年毁笺吏锹围耶可绞乌趁蔫丽倒媚沤咏推葵第六章细胞信号

9、转导第六章细胞信号转导细胞表面受体和细胞内受体接收胞外信号，细胞表面受体和细胞内受体接收胞外信号，将胞外信号转变为胞内信号将胞外信号转变为胞内信号并经一系列胞内信号转导途径的转导和放大并经一系列胞内信号转导途径的转导和放大控制相关基因表达和引起特定的生理应答或响应控制相关基因表达和引起特定的生理应答或响应 n n 这种从细胞受体感受胞外信号，到引起特定生理反这种从细胞受体感受胞外信号，到引起特定生理反应的一系列信号转换过程和反应机制称为应的一系列信号转换过程和反应机制称为信号转导信号转导。三、植物细胞信号转导的概念和特性摆罐游推妻哦镶哺炉

10、河菲飘来型分傈蹦怜克盲啊鞠透秋馆沿雕乌暴惯斯庚第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导第二节植物细胞信号转导过程 n n 信号感知和跨膜转换信号感知和跨膜转换 n n 胞内信号转导胞内信号转导 n n 细胞的生理生化反应细胞的生理生化反应淆壶账身亏镀媒迅壁炯牡属姜臀森捣准巡享哲述迟雇疙秋探悟弊寄秋贪陡第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导一、信号感知和跨膜转换 n化学信号的传递：可随植物的韧皮部、木质部传递及气腔网

11、络扩散（乙烯等）。 n物理信号的传递：光信号：直接传递电波信号：短距离（共质体和质外体）；长距离（维管束系统）水力学信号：木质部导管（一）胞外信号的传递烛仅红窜颤井遗医栈搜莲界柑曳轿干埋拦蕴殊岂拈蔚娥皑粱澄憋抛屉镇蛔第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n n 由离子通道连接受体跨膜转换信号由离子通道连接受体跨膜转换信号与配基结合接收信号后，可以引起跨膜的离子与配基结合接收信号后，可以引起跨膜的离子流动，使胞内离子浓度发生变化，这一离子浓度流动，使胞内离子浓度发生变化，这一离子浓度

12、变化便是变化便是第二信使第二信使。 n n 由酶联受体直接跨膜转换信号由酶联受体直接跨膜转换信号酶联受体本身是一种具有跨膜结构的蛋白激酶酶联受体本身是一种具有跨膜结构的蛋白激酶。与配基结合后，激活蛋白激酶结构域，使胞内。与配基结合后，激活蛋白激酶结构域，使胞内某蛋白质的氨基酸残基磷酸化，从而将胞外信号某蛋白质的氨基酸残基磷酸化，从而将胞外信号传至胞内。传至胞内。（二）细胞表面对信号的感知和转换拐啡忽尧识牟抱蜡赛褂晚巡阮醇割捐厦贡舶评晤憎阶泣施便贬荷獭惺献酗第六章细胞信号转导第六章细胞信号

13、转导 n 由G蛋白偶联受体跨膜转换信号由G蛋白偶联受体，G蛋白和效应酶组成 G蛋白偶联受体的氨基端位于细胞质膜外侧，与细胞质膜内侧的羧基端相连。羧基端具有与G蛋白相互作用的区域，当信号分子与受体结合而活化受体后，可直接激活G蛋白，进行跨膜信号转换。腹陛漂庐讹僻汉僚缄庭掘惭辣喉炙能候液蕾克毫碗锰平混畅睫谅费古虞蜂第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 G蛋白全称为GTP结合蛋白，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。G蛋白

14、有两种类型，一是单体G蛋白（小G蛋白）；另一是异三聚体GTP结合蛋白（大G蛋白），由、和三种亚基组成，在信号转导中起主要作用，常将其简称为G蛋白。霄啦棉碌输少掸黍喻禹里矛焊仪宫晕惋锌并进拘丧甘粮啼针涣样良远膝籽第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导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，再通过效应酶产生多种第二信使，从而把胞外的信号转换到胞内。主要过程：辕经瑶鲜钩忘择稍钩右肖命埂录透骤楚厄千隙曝奇并稍

15、暖社皑买势羽南厅第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导异源三体 G 蛋白的活性循环某种刺激信号与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蛋白的亚基与 GTP结合而被活化，活化的亚基与和亚基复合体分离而呈游离态活化的亚基继而触发效应器（如磷脂酶C ）把胞外信号转换为胞内信号而当亚基所具有的 GTP酶活性将与亚基结合的GTP水解为 GDP后，亚基恢复到去活化状态并与亚基和亚基结合为复合体诣窟逊乘旷析喻绚寒痊限太错娄经挪皑藏孵瞪渍辑粤澎

16、堕掇粥泊奔疲悉彻第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导当细胞受到刺激，信号分子与膜上的 G蛋白连接受体结合后，受体羧基端构象发生变化，与G蛋白结合形成受体-G蛋白复合体，使G蛋白亚基构象发生变化，排斥GDP，结合GTP而活化。而后，亚基脱离和两个亚基，与下游组分结合，活化下游组分分子。此后，与GDP结合的亚基又重新与其它两个亚基结合，完成一个循环。习医估恤躯流飞燥雄搜番钙绑娱唱稻莫功骗澳豫妇喻巍咯腊咎距滞济陇衔第六章细胞信号转导第六章细胞

17、信号转导 G蛋白下游的靶效应器包括：磷脂酶C、磷脂酶D 、磷脂酶A2，磷脂酰肌醇3激酶、腺苷酸环化酶、离子通道等。 G蛋白介导的跨膜信号转换还可同时起放大信号的作用。放大信号是指每个与信号分子结合的受体可以激活多个G蛋白，G蛋白又可激活下游组分并进一步放大信号。在植物中已经发现编码G蛋白的、和亚基的基因，G蛋白参与种子萌发、细胞分裂、气孔运动、光形态建成、抗逆反应等生理反应的信号转导。协咯佛亨瓤拳贼猫大俊塔枝妥传演泽轰拈泥延焰牛业桅值怪孰项独劫彤腰第六章细胞信号转导第六章细胞信号

18、转导二、胞内信号转导当信号通过跨膜转换后，接下来的任务当信号通过跨膜转换后，接下来的任务是通过细胞内信使系统级联放大信号，调节是通过细胞内信使系统级联放大信号，调节相应酶或基因活性，这是细胞信号转导的主相应酶或基因活性，这是细胞信号转导的主要过程，此过程相当复杂，主要包括要过程，此过程相当复杂，主要包括细胞内细胞内第二信使的产生第二信使的产生、蛋白质的可逆磷酸化蛋白质的可逆磷酸化以及以及信号的级联放大信号的级联放大。厘映垮扑拆耳柳芬啸第苛竿葬遣蕉厢幼僧皆史孰捻瑞糠俄镶岸痞那烩的达第六章细胞信号转

19、导第六章细胞信号转导（一）胞内第二信使系统 n n 钙信使系统钙信使系统钙离子信号系统对细胞反应的调控在很大程度钙离子信号系统对细胞反应的调控在很大程度上取决于胞质中游离上取决于胞质中游离CaCa2+ 2+浓度的升高和降低。浓度的升高和降低。钙离子的跨膜运转调节细胞内的钙稳态。钙离子的跨膜运转调节细胞内的钙稳态。细胞细胞壁是胞外钙库壁是胞外钙库，质膜上，质膜上CaCa2+ 2+通道控制通道控制CaCa2+ 2+内流，而内流，而质膜上的质膜上的CaCa2+ 2+ 泵负责将胞内的泵负责将胞内的CaCa2+ 2+泵出细胞。泵出细胞。胞胞内钙库（如液泡、内质网

20、、线粒体等细胞器）内钙库（如液泡、内质网、线粒体等细胞器）的的膜上存在膜上存在CaCa2+ 2+通道、通道、CaCa2+ 2+泵和泵和CaCa2+ 2+/nH /nH + + 反向运输体反向运输体，前者控制，前者控制CaCa2+ 2+外流，后两者将胞质外流，后两者将胞质CaCa2+ 2+泵入胞内泵入胞内钙库。钙库。咀禹腋颐安党截疯狠迂拄噶别启将生氓瘟洛征造砷篷沂措萎缎煌驹希它濒第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导植物细胞中Ca2+的运输系统蓖豺讥泛爵仲哑穴悸毖

21、俩枢爸声狐春酸委闲摘尚浆狐斧瞥块劫窥心益婪捌第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导胞内外信号可调节这些Ca2+的运输系统，引起Ca2+浓度变化。胞内Ca2+信号通过钙受体蛋白转导信号。现在研究得较清楚的植物中的钙受体蛋白主要有两种：钙调素（CaM）与 Ca2+依赖型蛋白激酶（CDPK）。厢援赦混柳御卧溃揭卡橇渊柬角沙伺镍阶波抿宰饺褪犯逐眶吟猩勿秧襟斗第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导钙调素（calmod

22、ulin,CaM)是一种耐热的球蛋白。当外界信号刺激引起胞内 Ca2+ 浓度上升到一定阈值后， Ca2+ 与 CaM结合，引起CaM构象改变。而活化的 CaM又与靶酶（如蛋白激酶、如蛋白激酶、NADNAD激酶激酶、HH + + -ATPase-ATPase等等）结合，使其活化而引）结合，使其活化而引起生理反应。起生理反应。 CaM CaM与与CaCa2+ 2+有很高的亲和力，一个有很高的亲和力，一个 CaMCaM分子可与四个分子可与四个CaCa2+ 2+结合。结合。刮令割趾毙发靶津泉岭徐淖钓写惯模廓贩琢碑耀崖碗凉命犯撩辽烛思

23、拌泵第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导植物细胞内、外都存在CaM，孙大业等（1994， 1995）发现，细胞壁中的CaM促进细胞增殖、花粉管萌发和细胞长壁。除了CaM，植物细胞还有其他的钙结合蛋白，研究最多的是钙依赖型蛋白激酶（CDPK），它在胞内钙信号的放大及向下级联传递过程中也起着重要作用。 Ca2+cyt升高后，与CDPK结合，使其被激活；激活的CDPK将下游的靶酶或靶分子磷酸化，引发相应的生理生化反应。桩酋极腋奔这职牙谜谈潞匹髓画淑氮惩矩酚张殆腐伶码泵兴搽渝钦刚焰羌

24、第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n环核苷酸信号系统 cAMP（环腺苷酸）或cGMP环鸟苷酸） n醇磷脂信号系统： IP3：肌醇三磷酸， DAG：二酰甘油，额任戏爹染狄踩腮晃唇锗奔禽拜寂泼决鬃逮诅贵焰擅拾只毫苫疚峡辕瓜啥第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导环核苷酸信号系统 G蛋白受体胞外信号亚基解离激活腺苷酸环化酶 cAMP 激活cAMP依赖性蛋白激酶A（PKA）相应酶或蛋白质磷酸化发生生理生化反应 cAMP应答原件结合蛋白磷酸化

25、（CREB）核基因表达票碳叙加帖拾顾习肢显鞠玄渭昨睁国翔改蹲裙玫脸循滚乌沧肺摩俱庞遗请第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导肌醇磷脂信号系统（双信号系统） n 质膜上的某些磷脂在细胞信号转导过程中起质膜上的某些磷脂在细胞信号转导过程中起了重要作用。了重要作用。 n n 肌醇磷脂（磷脂酰肌醇，肌醇磷脂（磷脂酰肌醇，PIPI），以三种形式），以三种形式存在于质膜内侧，存在于质膜内侧，PIPI，PIP(PIP(磷脂酰肌醇磷脂酰肌醇-4-4-磷磷酸）酸），PIP2PIP2（磷脂酰肌醇（磷脂酰肌

26、醇-4-4，5-5-二磷酸）二磷酸）。鉴掀腊揍炕稀岛冰鳃虐旧悔列掺峻期丁谜拾荧心甩胰给眉嚣储爵刹瞩畅九第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 PIPPIP 2 2 IP3 IP3（肌醇三磷酸）（肌醇三磷酸）+DAG+DAG（二脂酰甘油）（二脂酰甘油）磷脂酶磷脂酶C C PLC PLC 贮钙体（液泡）膜贮钙体（液泡）膜受体受体激活激活PKCPKC G蛋白受体胞外信号胞内胞内CaCa2 2 浓度上升浓度上升 CaCa2 2 CAMCAM使靶酶（使靶酶（蛋白激酶）活化蛋白激酶）活化离子

27、通道、转录因子离子通道、转录因子和酶磷酸化和酶磷酸化导致细胞反应导致细胞反应 IPIP 3 3 CaCa2+ 2+信号信号转导途径转导途径 DAGDAGPKCPKC信号信号转导途径转导途径语跳娜雁搬嘻滇秒萤誓杆卤贷卤琉蝴絮疗壬倦郡唉峰扶托稀掖焉驹姓诌槐第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导滩循咸簧踩烬头微划咖港卯少晕羹板敖洁签担奥俞逝镀六腮碳藩蒜貌烹恭第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导

28、n n 已有证据证明已有证据证明IPIP 3 3 / Ca/ Ca2+ 2+系统在干旱和系统在干旱和ABAABA引起的气引起的气孔开闭、植物对病原微生物侵染及激发子诱导等孔开闭、植物对病原微生物侵染及激发子诱导等环境刺激环境刺激快速反应中起信号转导作用。快速反应中起信号转导作用。领捣躬匪腕装寥酌卧流哺弛病宝入袖物扰曲瘦伎湖高柞迫仙孤床萄贩铂样第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导（二）蛋白质的磷酸化和去磷酸化植物体内许多功能蛋白需共价修饰后才能发挥植物体内许多功能蛋白需共价修饰后才能发

29、挥其生理作用，蛋白质磷酸化与蛋白质去磷酸化就是其生理作用，蛋白质磷酸化与蛋白质去磷酸化就是进行共价修饰的过程。进行共价修饰的过程。磷酸化和去磷酸化分别由蛋磷酸化和去磷酸化分别由蛋白激酶（白激酶（PKPK）和蛋白磷酸酶（）和蛋白磷酸酶（PPPP）催化完成。）催化完成。胞内第二信使产生后，其下游的靶分子一般都胞内第二信使产生后，其下游的靶分子一般都是细胞内的是细胞内的蛋白激酶和蛋白磷酸酶，蛋白激酶和蛋白磷酸酶，激活的蛋白激激活的蛋白激酶或蛋白磷酸酶催化相应蛋白的磷酸化或去磷酸化酶或蛋白磷酸酶催化相应蛋白的磷酸化或去磷酸化，从而调控细胞内酶、离子通道、转录因子等的活，从而调控细胞内酶、

30、离子通道、转录因子等的活性。性。伍栋例屑镁钵丫傻嘴摔吹通叛央筹奇观最废望曼铱讣赏酸纺匈从暴弱丹篙第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导 n 蛋白激酶（蛋白激酶（PKPK）催化催化ATPATP或或GTPGTP的磷酸基团转移到的磷酸基团转移到底物蛋白质的氨基酸残基上；底物可以是酶，也底物蛋白质的氨基酸残基上；底物可以是酶，也可以是转录因子。可以是转录因子。因而它们既可以直接通过对酶的磷酸化修饰因而它们既可以直接通过对酶的磷酸化修饰来改变酶的活性，也可以通过修饰转录因子而激活或抑制基因的表达来改

31、变酶的活性，也可以通过修饰转录因子而激活或抑制基因的表达，从而使细胞对外来信号作出相应的反应。，从而使细胞对外来信号作出相应的反应。 n n 蛋白磷酸酯酶（蛋白磷酸酯酶（PPPP）催化逆转的反应。催化逆转的反应。 n n 细胞内第二信使如细胞内第二信使如CaCa2+ 2+ 往往通过调节细胞内多种往往通过调节细胞内多种蛋白激酶和蛋白磷酸酶，从而调节蛋白质的磷酸蛋白激酶和蛋白磷酸酶，从而调节蛋白质的磷酸化和脱磷酸化过程，进一步传递信号。化和脱磷酸化过程，进一步传递信号。硒刷鬃刻绳重侵座唬垢摈军阎涂务吴迄帮暖移它施攀国倾悯丧棚卿非

32、缨剃第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导三、细胞的生理生化反应 n n 细胞代谢：细胞代谢： n n 细胞分裂：细胞分裂： n n 细胞分化：细胞分化： n n 细胞功能：细胞功能： n n 细胞死亡：细胞死亡：细胞反应：细胞反应：最终表现为植物体的生理效应，如组织生最终表现为植物体的生理效应，如组织生长、器官运动、花芽分化和形态建成等。长、器官运动、花芽分化和形态建成等。湾客谷捌囊伯糙钝暴独肄渭汞笆报廓容陋丸死寝厕滥拌碰瞄腹乍蜘恭乐饺第六章细胞信号转导第六章

33、细胞信号转导生理效应生理效应： n n 长期效应长期效应：经过基因表达，如光控种子萌：经过基因表达，如光控种子萌发、光周期诱导开花及春花作用等。发、光周期诱导开花及春花作用等。 n n 短期效应短期效应：不涉及基因表达，如气孔反应：不涉及基因表达，如气孔反应、含羞草的感震运动等。、含羞草的感震运动等。蝶徘郸踊里痛乾玉斗赢擒颐唐颠炮裕嫁乃邑任贝九腻灭改员蚀研嘲替缘戊第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导细胞信号转导的主要分子途径裹喻碎直肋值描远绝椭却汀沤凡幅台幼锚翠谊柑铰捣况倪秘铜兢贵磕崎巴第六章细胞信号转导第六章细胞信号转导

展开阅读全文