植物生理学全课程讲义 (5)

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5.与基因的表达相结合

呼吸代谢途径的调节

一、巴斯德效应与EMP途径的调节

v 为什么有氧条件下，发酵作用会停止？ v 为什么有氧条件下，EMP的速率减慢了？ 二 TCA途径的调节 三 PPP途径的调节 四 能荷的调节

能荷 = [ATP] +?[ADP]/[ ATP] + [ ADP] + [ AMP]

五、PH值的调节作用 六、膜的调节作用

第四节 影响呼吸作用的因素

一、内因：不同种类、器官、组织、生育期 二、外因

1 温度(一般呼吸最适温比光合最适温高) 2 氧气

? 氧饱和点——O2浓度升高而呼吸不再增强时的O2浓度 ? 无氧呼吸熄灭点——无氧呼吸停止时环境中O2的浓度 3、CO2浓度 4、机械损伤 5、盐类

三、呼吸作用与农业生产呼吸作用与作物栽培 问题：油料作物为什么不能深播？ （二） 种子呼吸与粮食贮藏

安全含水量：使粮食在较长时间内不变质的含水量，一般为风干状态的含水量 （三） 果实呼吸与果蔬贮藏保鲜、催熟 （四） 呼吸代谢与植物抗病

思考题 ?植物呼吸代谢多条路线有何生物学意义？ ?TCA循环的特点和意义如何？ ?油料种子呼吸作用有何特点？

?长时间的无氧呼吸为什么会使植物受到伤害？ ?以化学渗透假说说明氧化磷酸化的机理

?呼吸作用与谷物种子、果蔬贮藏、作物栽培有何关系？

第六章 植物体内的细胞信号转导

【重、难点提示】2学时讲授

信号转导概述

*植物细胞信号转导：偶联各种刺激信号（内外源刺激信号）与其相应的生理效应间的一系列分子反应机制。

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*信号转导组成：

信号、受体、信号转导网络（第二信使、靶酶）、效应器 * 信号转导的4个步骤：

1、信号分子与细胞表面受体结合 2.跨膜信号转换

3.胞内信号转导：通过胞内信号转导网络进行信号传递、放大与整合(蛋白质可逆磷酸化)

4.导致生理生化变化 信号与受体结合

一、信号：环境变化就是刺激或信号，有两类 按性质分：物理信号—温、光、重力、电、水等

化学信号（配体）— 激素、病源因子等 按所处位置：胞外（胞间）信号

胞内信号Ca2+ 、CAMP、IP3、DAG

按时间：初级信号（第一信使）：胞外信号

次级信号（第二信使）——能将质膜的信息状态传递至细胞内的、具生理调节活性的细胞内因子。

二、细胞受体*定义：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。

*特性：特异性、高亲和性、可逆性、多为蛋白质 *分类：细胞内受体、细胞表面受体 表面受体类型

* 离子通道连接受体

* 类受体蛋白激酶（酶连受体） * G蛋白连接受体

第二节 跨膜信号转换

*定义：信号与细胞表面的受体结合后，通过受体将信号转导进入细胞内的过程称~。

*主要介绍两类： （1）、通过G蛋白连接受体介导跨膜信号转换 （2）、通过二元组分系统介导跨膜信号转换 1、G蛋白连接受体介导的跨膜信号转换

? 通过细胞表面受体与配体结合再与G蛋白相偶联，故G蛋白又称偶联蛋白或信号蛋白。 ? G蛋白的全称是异三聚体GTP结合蛋白，具有GTP酶活性，又称GTP结合调节蛋白。由α(31-46kD)、β(约36kD)、γ(7-8 kD)三种亚基组成。 ? G蛋白的活化和非活化循环是跨膜信号转换的分子开关，它将膜外信号转化为膜内信号并放大。

G蛋白：非活化状态—α亚基上结合GDP

活化状态—α亚基上结合GTP

G蛋白的类型及作用

?异源三聚体GTP结合蛋白（常称G蛋白）：

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由α、β、γ三种亚基组成

作用：细胞分裂、光和激素对植物生理效应、气孔运动、跨膜离子运输、形态建成、花粉管生长等生理反应的信号转导。 ?小G蛋白（小GTPase）：相似于α亚基

作用：不参与跨膜信号转换，参与细胞骨架的运动、细胞扩大、根毛发育、细胞极性生长的信号转导

2、二元组分系统的跨膜信号转换途径受体有两个基本部分

?组氨酸蛋白激酶HPK：位于质膜，包括感受细胞外刺激部分和激酶部分（磷酸化后，将磷酸基团传递给下游的RR）

?反应调节蛋白RR：包括接受磷酸基团的部分和信息输出部分（将信息传递给下游部分---常为转录因子，调控基因表达） 现证明：乙烯的受体就是一个HPR。

第三节 细胞内信号转导形成网络

信使系统概述

* 以信使为核心完成胞外信号传递、放大等职能的一系列功能组分合称为~。 ? CAMP信使系统：第二信使CAMP ?钙信使系统 ：第二信使Ca2+

? 磷酸肌醇信使系统（双信号系统）：第二信使IP3、DAG（DG、二酯酰甘油） 信使系统调节过程

环境信号-----胞外信号-----细胞表面受体（G蛋白）-----第二信使产生----- 第二信使与专一受体蛋白结合（信使依赖性蛋白激酶、信使结合蛋白）----- 信使受体复合物----- 调节功能蛋白----- 生理反应----- 终止 信使进行信号传递的特点 v反应迅速

v信使物质小、水溶性好、扩散快

v由信使、信使受体蛋白、功能蛋白共同完成 v构成级联系统，有信息放大功能 一、钙信使系统

1.Ca+2/CaM在信号转导中的作用Ca2+的信号功能

依靠细胞内Ca2+浓度变化把胞外信号传递给细胞内各相关过程 2.植物细胞内Ca2+的转移系统

*静息态：胞内Ca2+高会与磷酸反应形成沉淀，干扰以磷酸为基础的能量代谢。 胞质中Ca2+低，胞壁、内质网、液泡中Ca2+高——Ca2+ 稳态 * Ca2+运输调控系统贮Ca2+体: 胞外钙库——细胞壁

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胞内钙库——液泡、内质网、线粒体质膜上: Ca2+通道---- Ca2+ 内流 Ca2+泵----将胞内Ca2+泵出细胞 胞内钙库膜上: Ca2+通道---- Ca2+ 外流

Ca2+泵

Ca2+ /H+反向运输体-将Ca2+泵入胞内钙库

3、CaM(钙调素)—钙结合蛋白v Ca2+?CaM复合物及激活靶酶过程: nCa2+ + CaM D Ca2+n?CaM*

E(靶酶)+mCa2+ n ? CaM D (Ca2+ n?CaM)m?E* vCaM作用方式

（1）CaM直接与靶酶结合，激活靶酶。

（2）CaM先与Ca2+ 结合形成活化态Ca2+ ?CaM复合体，再与靶酶结合，激活靶酶。

（3）调节靶酶活性：调幅机制、调敏机制

?调幅机制——Ca2+ ?CaM通过增加胞内Ca2+ 浓度以调节靶酶活性的途径。 ?调敏机制——指在细胞内Ca2+ 浓度保持不变的情况下，通过调节CaM或靶酶对Ca2+ 敏感程度而达到调节细胞生理反应。 Ca2+ ? CaM的靶酶

质膜上的Ca2+ -ATP酶、Ca2+通道、NAD激酶、多种蛋白激酶蕨类孢子发芽、细胞有丝分裂、原生质流动、植物激素活性、向性、调节蛋白质磷酸化-----生长发育

二、磷酸肌醇信使系统----

IP3/ DAG在信号转导中的作用

PI PIP IP2 DAG 、IP3

? DAG进行 DAG / PKC信号传递系统*? IP3 进行 IP3 / Ca2+ 信号传递系统* 三、CAMP信使系统及其它信号分子 H+、CGMP、抗坏血酸、H2O2等

第四节 信号转导中的蛋白质可逆磷酸化

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nNTP 蛋白激酶PK nNDP 蛋白质 蛋白质 + nPi

nPi 蛋白磷酸酶PP H2O

注：细胞内第二信使如Ca2+往往通过调节细胞内蛋白激酶和蛋白磷酸酶传递信息。

一、蛋白激酶

根据磷酸化靶蛋白的氨基酸残基种类不同分类

丝氨酸/苏氨酸激酶 酪氨酸激酶 组氨酸激酶

（一）钙依赖型蛋白激酶（CDPK）： ------ 属丝氨酸/苏氨酸激酶

被CDPK磷酸化的靶蛋白有： 质膜ATP酶、离子通道、水孔蛋白、代谢酶及细胞骨架成分。 （二）类受体蛋白激酶（RLK） v植物中RLK是丝氨酸/苏氨酸类型

组成：胞外结构域、跨膜α螺旋、胞内蛋白激酶催化结构域 v根据胞外结构域不同，将RLK分三类： *S受体激酶：含自交不亲和的S-糖蛋白 *富含亮氨酸受体激酶：如油菜素内酯的受体 *类表皮生长因子受体激酶

思考题 ?什么是细胞信号转导？它包括哪些过程？ ?什么叫钙调蛋白？它有什么作用？

?蛋白质可逆磷酸化在细胞信号转导中有何作用？

第七章 植物生长物质

【重、难点提示】4学时讲授 植物激素和生长调节剂的概念 植物五大类激素的特点、生理作用 植物五大类激素的作用机理及其应用

植物生长物质概述植物生长物质：调节和控制植物生长发育的物质 分类：主要有植物激素、植物生长调节剂

（1）植物激素—-植物体一定部位合成，并常从产生处运送到别处，对生长发育产生显著作用的微量有机物。

特点：内生性、可移动性、微量作用大 公认：生长素类AUXS( IAA)

赤霉素类GAS 细胞分裂素类CTK

脱落酸ABA：种子成熟和抗逆信号激素

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