細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)(海南大學(xué)課件)

第五章細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

黃山松古人說，“南橘北枳”酸甜的橘子苦澀的枳子中藥的“道地”性所謂“道地藥材”是指特定的地域所產(chǎn)的藥材具有獨特的藥效。如長白山的人參、寧夏的枸杞、四川的黃連、云南昭通天麻，還有石牌藿香等等

植物的生長發(fā)育是在環(huán)境因子的影響下正確進行時空表達的過程概念

植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)（signaltransduction）是指細胞耦聯(lián)各種刺激信號（包括各種內(nèi)外刺激信號）與其引起特定生理效應(yīng)之間的一系列分子反應(yīng)機制。

植物細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的模式信號

受體

反應(yīng)

手觸摸含羞草后小葉合攏

手觸摸就是刺激（信號），小葉合攏就是反應(yīng)。偶聯(lián)刺激到反應(yīng)之間的生化和分子途徑就是這個反應(yīng)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。（signalingpathway）舉例：信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑：信號

（Signal）物理信號：光、電化學(xué)信號：激素、病原因子等，化學(xué)信號也叫做ligand胞外信號（胞間信號）胞內(nèi)信號第一節(jié)信號與受體結(jié)合

受體

存在于細胞表面或亞細胞組分中的天然分子。具有特異性、高親和力和可逆性等特征。在細胞內(nèi)放大、傳遞信號，啟動一系列生化反應(yīng)，最終導(dǎo)致特定的細胞反應(yīng)。細胞內(nèi)受體（intracellularreceptor)：存在于亞細胞組分（如細胞核等）上的受體。細胞表面受體(cellsuefacereceptor)：位于細胞表面的受體。

細胞表面受體

G蛋白連接受體(G-protein-linkedreceptor)

受體蛋白的氨基端位于細胞外側(cè)，羧基端位于內(nèi)側(cè)，一條單肽鏈形成幾個

螺旋的跨膜結(jié)構(gòu)。羧基端具有與G蛋白相互作用的區(qū)域，受體活化后直接將G蛋白激活，進行跨膜信號轉(zhuǎn)換。G蛋白聯(lián)接受體的分子模型

酶連受體(enzyme-linkedreceptor)

受體本身是一種酶蛋白，當細胞外區(qū)域與配體結(jié)合時，可激活酶，通過細胞內(nèi)側(cè)酶的反應(yīng)傳遞信號。第二節(jié)跨膜信號轉(zhuǎn)換

跨膜信號轉(zhuǎn)換通過細胞表面的受體與配體結(jié)合來實現(xiàn)。

G蛋白跨膜信號轉(zhuǎn)換

G蛋白（Gprotein）的全稱為異三聚體GTP結(jié)合蛋白（heterotrimericGTPbindingprotein），它具有GTP酶的活性，由

（31-46kD）、

（約36kD）和

（7-8kD）三種亞基組成。亞基上氨基酸殘基的酯化修飾作用將G蛋白結(jié)合在細胞膜面向胞質(zhì)溶膠的一側(cè)。

G蛋白自身的活化和非活化作為一種分子開關(guān)，將膜外的信號轉(zhuǎn)換為膜內(nèi)的信號并進一步放大信號。二元組分系統(tǒng)（two-componentsystemortwo-componentsignaling)細菌的二元組分系統(tǒng)以及大腸桿菌滲透勢變化的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)Ninfa和Magasanik1986年首次報道了大腸桿菌營養(yǎng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的二元組分系統(tǒng)，大量的實驗已經(jīng)證實，二元組分系統(tǒng)是細菌信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的普遍機制。

第三節(jié)細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)形成網(wǎng)絡(luò)初級信號：胞外信號第二信使：放大、傳遞胞外信號的分子第二信使：細胞內(nèi)傳遞和放大細胞外的刺激信號，最終引起細胞中生化反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如Ca2+、cAMP、IP3、、DAG等。

Ca2＋/CaM在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用細胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)（calciumhomeostasis）的調(diào)節(jié)質(zhì)膜鈣通道：從胞外或胞內(nèi)鈣庫向細胞質(zhì)釋放Ca2＋質(zhì)膜鈣泵：從細胞質(zhì)向細胞外或胞內(nèi)鈣庫運送Ca2＋Ca2＋/nH+反向運輸體從細胞質(zhì)向胞內(nèi)鈣庫運送Ca2＋Ca2＋單向運輸體紅光刺激后大麥葉肉原生質(zhì)體的鈣離子濃度變化鈣調(diào)素（CaM）耐熱的球蛋白，等電點4.0,分子量約為16.7kD。它是具有148個氨基酸的單鏈多肽。

作用方式：

直接與靶酶結(jié)合,誘導(dǎo)靶酶的活性構(gòu)象,而調(diào)節(jié)靶酶的活性

與Ca2+結(jié)合，形成活化態(tài)的Ca2+

CaM復(fù)合體，然后再與靶酶結(jié)合將靶酶激活。CaM與Ca2+有很高的親和力，一個CaM分子可與4個Ca2+結(jié)合。

Ca2+

CaM的靶酶質(zhì)膜上的Ca2+-ATP酶、Ca2+通道、NAD激酶、多種蛋白激酶等。酶被激活后，參與蕨類植物的孢子發(fā)芽、細胞有絲分裂、原生質(zhì)流動、植物激素的活性、向性、調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)磷酸化，最終調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育。

IP3與DAG在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用磷脂酰肌醇-4、5-二磷酸（PIP2）是一種分布在質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的肌醇磷脂，占膜脂的極小部分。

PI激酶PIP激酶

DAG--活化蛋白激酶C

PIPIPPIP2

IP3--從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和液泡釋放Ca2+

激素受體PIP2

磷脂酶C

PKCDAG

G蛋白

IP3

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細胞反應(yīng)

Ca2+IP3敏感通道結(jié)合態(tài)IP3

細胞反應(yīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或液泡

Ca2+細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的雙信使系統(tǒng)