理学]高等植物生理学
理学]高等植物生理学-植物细胞信号转导-免费阅读
【正文】 在植物信号传导网络中一些已知的反应。 植物对病原体产生的激发与抑制物的反应 。 信号转导中，根据植物从感受刺激到表现出相应生理反应的时间，植物的生理反应可分为长期效益和短期效益。现在植物中鉴定出几种不同的蛋白质磷酸酯酶。 在植物中，目前已知的蛋白激酶至少有 30多种，它们的作用也表现在多个方面，包括向光性、抗寒、抗病、根部的向地性、光合作用、自交不亲和性以及细胞分裂等。 以完成信号转导过程。 （三）环核苷酸信号系统 在动物细胞中早已证明了 cAMP是重要的第二信使物质。 磷脂酶 C （ PLC） 肌醇磷脂信号系统的几个中心环节 — PLC及由它作用产生的信号物质 IP3和 DAG作用。不同刺激信号的特异性可能就是靠 Ca2+浓度变化的不同形式而体现的。完成特定的生理生化过程。植物 CaM的分子量，氨基酸组成和基本理化性质都与动物 CaM相似，不同的是植物 CaM多一个半胱氨酸残基。 若细胞质内 Ca2+浓度过高会产生毒害，将会同磷酸反应形成沉淀而扰乱以磷酸为基础的能量代谢。接受信号时，通道开放。 G蛋白的 α 亚基与 GTP结合而被活化。 光信号转导机理 (G protein): 又称信号转换蛋白或偶联蛋白。 如下三类受体 植物激素受体 (hormone receptor)能与激素特异结合并引起特殊生理效应的物质，一般是属于蛋白质。 （二 ）跨膜信号转换机制 胞外信号少部分可以直接跨过细胞膜系统引起生理反应，多数只有在被膜系统上的受体（ receptor）识别后，通过膜上信号转换系统，转变为胞内信号，才能调节细胞代谢及生理功能。 电信号传递途径： 植物电波长途传递途径是微管束，短距离传递则通过共质体和质外体。 当用一个微电极插入一个未受刺激的细胞内时，可以记录到细胞内有电位差，称为 静息电位。如植物激素。 植物感受到环境信号，并将其转变为植物体内的信号，从而调节植物的生长发育过程。 细胞通过感受这些物理的、化学的或生物的信息，并作出适当的生理反应以维持其生命活动的进行。 例如植物的向光性能促使植物向光线充足的方向生长，在这个过程中，首先植物体要能感受到光线，然后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱发胞内信号转化传递，调节基因的表达或改变酶的活性，从而使细胞作出反应。 生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表达 的过程，而基因表达除受 遗传信息 支配外，还受 环境 的调控。 重力作用于根冠细胞造粉质体，根的伸长区产生反应，由 IAA传递信息导致根生长的向重性。 一般细胞中这种电位差为内负外正，在100mv— 50mV之间，即正常细胞一般都处于极化状态。 电信号作用： 各种电波传递都可以产生生理效应。 能与受体结合的特殊信号物质称 配体 (Ligang)。 光信号受体 : 对红光和远红光敏感的光敏色素 (Pr、 Pfr),对蓝光敏感的蓝光受体 (隐花色素 )、对紫外光敏感的紫外光受体 (UVB）。全称为 GTP结合调节蛋白（ GTP binding regulatory protein） ,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水解的活性而得名 . 二十世纪 70年代初在动物细胞中发现了 G蛋白的存在 ， 进而证明了 G蛋白是 细胞膜受体与其所调节的相应生理过程之间的主要信号转导者 。活化的 α亚基与 β 和 γ 亚基复合体分离而呈游离状态。也有些离子通道连接受体是在内部膜上。因此，植物细胞必须具有从胞质中主动派出过量 Ca2+的机制，而使细胞内 Ca2+浓度维持在低水平。另外，动物 CaM含两个酪氨酸，而植物只有一个。 之后 Ca2+与 CaM分离， CaM与靶酶复合体解离， CaM与靶酶均回到非活性状态，这时细胞质中的 Ca2+通过膜上 Ca2+－ ATP酶，又被反馈泵出细胞或泵入钙库。 CaM的作用方式： （ 1）直接与靶酶结合，诱导靶酶的活性构象而调节它们的活性，如NAD 激酶、 Ca2+ ATP激酶等； （ 2）通过活化依赖 Ca2+ IP3作用 : 具有使贮钙体液泡释放 Ca2+的功能。一般认为，当某些胞外刺激信号作用于动物细胞时，质膜上的受体通过 G蛋白介导，促进或抑制膜内侧的 腺苷酸环化酶，从而调节胞质内 cAMP水平， cAMP作为第二信使进而调节细胞的生理生化活动 。 蛋白激酶的底物可以是酶， 因此它们既可以直接通过对酶的磷酸化修饰来改变酶的活性 ,完成特定的生理过程。 （ Calmodulinlike domain protein kinase， CDPK） 除 CDPK类蛋白激酶外，还有与植物光敏色素密切相关的 Ca2+依赖性蛋白激酶、同时受 Ca2+和 CaM调节的蛋白激酶。如豌豆、胡萝卜中的 Type1蛋白磷酸酯酶、豌豆、胡萝卜、小麦中的 Type2A和 Type2C蛋白磷酸酯酶等。 短期生理效应： 如气孔反应、含羞草感振反应、转板藻的叶绿体运动、棚田效应等。抗性寄主能识别病原体产生的激发子，识别反应后激活信号转导系统引起 Ca2+的释放和蛋白酶的磷酸化，诱导抗病基因活化，导致植保素、病原相关蛋白等抗病因子的生物合成，从而抗御病原体的侵染。 这些反应的复杂性可能会随着研究研究的深入而得到进一步的了解。 在植物的诱导抗病进程中有两套基因先后起作用 ,即抗病基因和防卫反应基因 ,抗病基因产物与病菌无毒基因产物有识别作用 ,从而诱导防卫反应基因表达。 细胞死亡： 在局部范围内和一定数量上发生细胞程序性死亡，以维护多细胞生物的整体利益或减轻不良环境的危害。 四、细胞的生理反应 细胞反应是细胞信号转导的最后表现 ，所有外界
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