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积聚潜在的碳源、氮源和能源抵制自身代谢或调节过程所产生的毒物确立细胞内、细胞间的联系。
感受各式各样的信号并作出应答信号转导信号转导1基本概念基本概念
(1)信号:
信号:
把环境条件的变化或来自环境的刺激统称为信号把环境条件的变化或来自环境的刺激统称为信号。
简单地说,信号就是细胞外。
简单地说,信号就是细胞外界刺激,它又称为第一信使(界刺激,它又称为第一信使(firstmessenger)或初级信使()或初级信使(primarymessenger)。
)。
胞外环境信号胞外环境信号胞间信号胞间信号信号转导信号转导1基本概念基本概念
(2)第二信使:
第二信使:
又称次级信使,是指细胞感受胞外环境信号和胞间信号后产生的胞内信号又称次级信使,是指细胞感受胞外环境信号和胞间信号后产生的胞内信号分子,从而将细胞外信息转换为细胞内信息。
分子,从而将细胞外信息转换为细胞内信息。
一般公认的细胞内第二信使有钙离子一般公认的细胞内第二信使有钙离子(Ca2+)、肌醇三磷酸()、肌醇三磷酸(inositol1,4,5-trisphosphate,IP3)、二酰甘油()、二酰甘油(1,2-Diacylglycerol,DG)、环腺苷酸()、环腺苷酸(cAMP)、环鸟苷酸()、环鸟苷酸(cGMP)等。
也发现)等。
也发现NO、H2O2、花生四烯酸、环花生四烯酸、环ADP核糖(核糖(cADPR)、)、IP4、IP5、IP6等胞内成分在细胞特定的信号转导等胞内成分在细胞特定的信号转导过过程中也可充当第二信使。
程中也可充当第二信使。
(3)受体:
受体:
细胞表面或亚细胞组份中的一种天然分子,可以识别并特异地与有生物活性的细胞表面或亚细胞组份中的一种天然分子,可以识别并特异地与有生物活性的化学信号物质(配体)结合,从而激活或启动一系列生物化学反应,最终导致该信号物化学信号物质(配体)结合,从而激活或启动一系列生物化学反应,最终导致该信号物质特定的生物学效应。
质特定的生物学效应。
细胞受体细胞受体+配体(信号物质)配体(信号物质)受体受体-配体复合体配体复合体生化反应生化反应细胞反应细胞反应细胞表面受体:
细胞表面受体:
水溶性多肽激素,存在于细胞质膜上,水溶性多肽激素,存在于细胞质膜上,如如G蛋白耦联受体家族,酪氨酸激酶受体家族(多数生蛋白耦联受体家族,酪氨酸激酶受体家族(多数生长因子受体),细胞因子受体家族,离子通道受体。
长因子受体),细胞因子受体家族,离子通道受体。
膜膜(胞胞)内受体:
内受体:
甾类激素,存在于细胞质中或亚细胞组甾类激素,存在于细胞质中或亚细胞组分(细胞核等)上的受体。
分(细胞核等)上的受体。
信号转导信号转导1基本概念基本概念(4)信号转导:
信号转导:
细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号并在细胞内传细胞外信号通过与细胞表面的受体相互作用转变为胞内信号并在细胞内传递的过程。
递的过程。
磷酸化除了在变构以及激活该蛋白的活力之外,更重要的功能是结核蛋白提供一个结磷酸化除了在变构以及激活该蛋白的活力之外,更重要的功能是结核蛋白提供一个结构基因,以促进其和其他蛋白质相互作用而形成多蛋白复合体。
蛋白复合体的形成再进一构基因,以促进其和其他蛋白质相互作用而形成多蛋白复合体。
蛋白复合体的形成再进一步促进蛋白质的磷酸化。
周而复始,由最初蛋白质磷酸化所产生的信号就一步步如此转下步促进蛋白质的磷酸化。
周而复始,由最初蛋白质磷酸化所产生的信号就一步步如此转下去。
如果最初产生的是一个刺激细胞生长的信号,此信号便最终转入细胞核,导致去。
如果最初产生的是一个刺激细胞生长的信号,此信号便最终转入细胞核,导致DNADNA复制复制和细胞分裂。
和细胞分裂。
信号转导信号转导1基本概念基本概念PKPP(5)(5)蛋白质可逆磷酸化蛋白质可逆磷酸化共同环节、中心环节共同环节、中心环节(6)(6)蛋白质的级联反应蛋白质的级联反应信号转导信号转导1基本概念基本概念1.2.11.2.1钙信使系统过程解析钙信使系统过程解析胞外钙库中Ca2+浓度比细胞质中的高2个数量级以上。
当环境条件改变,在刺激作用下,Ca2+的大量涌入使得细胞胞质中的Ca2+浓度水平迅速升高。
之后随着Ca2+的大量涌出,胞质中的Ca2+浓度迅速恢复到基本水平。
这一瞬间发生的变化产生钙信号,钙信号进而影响靶蛋白活性,从而调控基因表达和生理反应。
信号转导信号转导2胞内信号转导系统胞内信号转导系统目前,研究者们已从不同的藻类中克隆出目前,研究者们已从不同的藻类中克隆出CaM基因,如:
基因,如:
紫菜、衣紫菜、衣藻藻、金、金藻藻、团藻、海链藻、三角褐指藻、团藻、海链藻、三角褐指藻、转、转板藻等板藻等3.藻类钙调素与植物的相似性为藻类钙调素与植物的相似性为84%-100%2.郭郭彩彩华华1分分离离纯纯化化了了东东海海原甲藻原甲藻的钙调蛋白,并测的钙调蛋白,并测定其相对分子质量为定其相对分子质量为16Ku,与一般植物,与一般植物CaM的分子量的分子量相近。
这说明藻类中的钙调素与植物具有较高的同源性相近。
这说明藻类中的钙调素与植物具有较高的同源性.1郭彩华,刘静雯,卢珍华,等东海原甲藻钙调蛋白的分离纯化及鉴定集美大学学报,2009,14
(1):
29-332夏快飞,梁承邺,叶秀粦钙调素及钙调素相关蛋白在植物细胞中的研究进展广西植物,2005,25(3):
269-2733张学成等,藻类逆境胁迫下信号传导途径的初步研究进展J,中国海洋大学学报,2012,42:
116-123信号转导信号转导2胞内信号转导系统胞内信号转导系统2.1.12.1.1藻类钙信使系统研究进展藻类钙信使系统研究进展电电信信号号/化化学学信信号号胞浆胞浆CaCa2+2+CaMCaMCaM-PKCaM-PK底底物物蛋蛋白白/酶酶生生理理效效应应受受体体GG蛋白蛋白Torrecilla等监测了鱼腥藻(等监测了鱼腥藻(Anabaenasp.PCC7120)细胞内的游离)细胞内的游离Ca2+浓度,发现热激浓度,发现热激20min细胞内的游离细胞内的游离Ca2+浓度达到最大值浓度达到最大值4。
Goddd等等5在岩藻(在岩藻(Fucusserratus)胚细胞中的研究发现,刺激的存在会使胚细胞中的)胚细胞中的研究发现,刺激的存在会使胚细胞中的Ca2+浓度发生极大变化,浓度发生极大变化,Ca2+的增加有种来源:
一是细胞核中的的增加有种来源:
一是细胞核中的Ca2+释放到胞液,二是释放到胞液,二是胞内钙库(如内质网、液泡等)向胞质释放出胞内钙库(如内质网、液泡等)向胞质释放出Ca2+。
Ca2+还可以通过生物膜上的还可以通过生物膜上的Ca2+通道通道进入胞质。
进入胞质。
4TorrecillaI,LeganesF,BonillaI.UseofRecombinantAequorintoStudyCaliumTransientsinResponsetoHeatandColdinCyanobacterialJ.PlantPhysiology,2000,123
(1):
161-1755GoddardH,ManisonNF,TomosD,etal.ElementalPropagationofcalciumsignalsinresponse-specificpatternsdeterminedbyenvironmentalstimulusstrengthJ.ProcNatlAcadSCIUSA,2000,97(4):
1932-19376周丽,,Ca2+在杜氏盐藻渗透胁反应过程中的作用研究D,,中国海洋大学,硕士论文,2006年7陈辉,杜氏盐藻耐盐渗透调节与Ca2+介导的渗透信号传导,华南理工大学,博士论文,2011年藻类中越来越多的研究报道表明,环境刺激可引起藻体内藻类中越来越多的研究报道表明,环境刺激可引起藻体内Ca2+及及CaM的一系列变化,从而调节细胞的各种生理功能。
的一系列变化,从而调节细胞的各种生理功能。
渗透压渗透压光传导光传导热胁迫热胁迫细胞分裂细胞分裂2.1.22.1.2藻类钙信使系统研究进展藻类钙信使系统研究进展信号转导信号转导2胞内信号转导系统胞内信号转导系统2.2.12.2.1肌醇磷脂信使系统过程解析肌醇磷脂信使系统过程解析IP3DAGPIPIPATPADPPI激酶激酶PIP2ATPADPPIP激酶激酶磷酸酯酶磷酸酯酶C水解水解PI:
磷酯酰肌醇:
磷酯酰肌醇PIP:
磷酯酰肌醇:
磷酯酰肌醇-4-磷酸磷酸PIP2:
磷酯酰肌醇:
磷酯酰肌醇-4,5-二磷酸二磷酸IP3:
三磷酸肌醇:
三磷酸肌醇DAG:
二酯酰甘油:
二酯酰甘油
(1)IP3和和DAG的形成的形成
(2)IP3和和DAG的信号转导的信号转导双信使系统:
双信使系统:
胞外刺激使胞外刺激使PIP2转化成转化成IP3和和DAG,引发,引发IP3/Ca2+和和DAG/PKC两条信号转导两条信号转导途径,在细胞内沿两个方向传递。
途径,在细胞内沿两个方向传递。
信号转导信号转导2胞内信号转导系统胞内信号转导系统细胞内信号转导的双信使系统细胞内信号转导的双信使系统质膜质膜胞质溶胶胞质溶胶胞质溶胶胞质溶胶胞外间隙胞外间隙激素激素受体受体G蛋白蛋白PIP2内质网或液泡内质网或液泡DAG蛋白激酶蛋白激酶C磷酯酶磷酯酶CIP3IP3敏感敏感Ca2+通道通道结合态结合态IP3Ca2+细胞反应细胞反应细胞反应细胞反应A:
IP3是水溶性的,由质膜扩散进入是水溶性的,由质膜扩散进入胞质溶胶,然后与内质网膜或液泡胞质溶胶,然后与内质网膜或液泡膜上的膜上的IP3/Ca2+通道结合,使通道通道结合,使通道打开,液泡释放打开,液泡释放Ca2+,胞质,胞质Ca2+浓浓度升高,引起生理反应。
度升高,引起生理反应。
B:
DAG是脂类,它仍留在质膜上,是脂类,它仍留在质膜上,与蛋白激酶与蛋白激酶C(PKC)结合并激活)结合并激活之,之,PKC进一步使其它蛋白激酶磷进一步使其它蛋白激酶磷酸化,调节细胞的繁殖和分化。
酸化,调节细胞的繁殖和分化。
8陈思学,李琳,颜季琼,等杜氏盐藻肌醇磷脂信息传递系统在低渗震动中的可能作用J.科学通报,1996,41(23):
2190-21943张学成等,藻类逆境胁迫下信号传导途径的初步研究进展J,中国海洋大学学报,2012,42:
116-123陈思学等陈思学等8在对杜氏盐藻的低渗震动实验中发现,低渗震动对在对杜氏盐藻的低渗震动实验中发现,低渗震动对PI水平影响水平影响很小,但却显著降低了多磷酸肌醇脂很小,但却显著降低了多磷酸肌醇脂PIP和和PIP2的水平,在的水平,在2min时达到最低,时达到最低,之后其含量开始逐渐增加,而之后其含量开始逐渐增加,而IP3含量水平在低渗震动含量水平在低渗震动1min时即开始增时即开始增加,加,2min时达到高峰,时达到高峰,5min后明显下降,若用磷脂酶后明显下降,若用磷脂酶C的抑制剂新霉素处理低渗震的抑制剂新霉素处理低渗震动下的杜氏盐藻则会对低渗过程中动下的杜氏盐藻则会对低渗过程中PIP和和PIP2含量的下降和含量的下降和IP3含量升高表现出含量升高表现出明显的抑制作用。
明显的抑制作用。
目前已在衣藻目前已在衣藻、三角褐指藻、海链藻等藻类中分离和克隆出、三角褐指藻、海链藻等藻类中分离和克隆出多种磷脂酶基因多种磷脂酶基因.3.32.2.22.2.2藻类肌醇磷脂信使系统研究进展藻类肌醇磷脂信使系统研究进展信号转导信号转导2胞内信号转导系统胞内信号转导系统2.3.12.3.1环核苷酸信号系统过程解析环核苷酸信号系统过程解析胞外信号胞外信号受体受体GG蛋白蛋白ACACcAMPcAMPPKAPKA蛋白质磷酸化蛋白质磷酸化生物学效应生物学效应2.3.22.3.2藻类环核苷酸信号系统研究进展藻类环核苷酸信号系统研究进展Hartz等等9研究鞭毛虫尾藻(研究鞭毛虫尾藻(Oxyrrhismarina)的趋光性时发现,在一定强度)的趋光
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