A. 植物细胞的信号是怎么传递的

以下解释来自《植物生理学》相对比较专业
植物体内的信号传导 Signal Transction
生物体的生长发育受遗传信息及环境信息的调节控制。基因决定了个体发育的基本模式，但其表达和实现在很大程度上受控于环境信息的刺激。植物的不可移动性使它难以逃避或改变环境，接受环境变化信息，及时作出反应，调节适应环境是植物维持生存的出路。已经发现的植物细胞的信号分子也很多，按其作用的范围可分为胞间信号分子和胞内信号分子。细胞信号传导的分子途径可分为胞间信使、膜上信号转换机制、胞内信号及蛋白质可逆磷酸化四个阶段
一．胞间信号传递
胞间信号一般可分为物理信号（physical signal）和化学信号（chemical signal）两类。物理信号如细胞感受到刺激后产生电信号传递，许多敏感植物受刺激时产生动作电位，电波传递和叶片运动伴随。水力信号（hydraulic signal）。化学信号是细胞感受刺激后合成并传递化学物质，到达作用部位，引起生理反应，如植物激素等。信号物质可从产生的部位经维管束进行长距离传递，到达作用的靶子部位。
传导途径是共质体和质外体。
二．跨膜信号转换机制（signal transction）
信号到达靶细胞，首先要能被感受并将其转换为胞内信号，再启动胞内各种信号转导系统，并对原初信号进行级联放大，最终导致生理生化变化。
1． 受体（receptor）
主要在质膜上，能与信号物质特异结合，并引发产生胞内次级信号的物质，主要是蛋白质。信号与受体结合是胞间信使起作用并转换为胞内信使的首要步骤。目前研究较活跃的两类受体是光受体和激素受体。光受体有对红光和远红光敏感的光敏色素、对蓝光和紫外光敏感的隐花色素以及对紫外光敏感的受体等；激素受体的研究正在进展中，如质膜上的乙烯受体，质膜或胞内的其他激素的结合蛋白等。
2． G蛋白（G proteins）
GTP结合调节蛋白（GTP binding regulatory protein）。其生理活性有赖于三磷酸鸟苷（GTP）的结合并具有GTP水解酶的活性。70年代初在动物细胞中发现了G蛋白，证明了它在跨膜细胞信号转导过程中有重要的调控作用，Gilman与Rodbell因此获得1994年诺贝尔医学生理奖。80年代开始在植物体内研究，已证明G蛋白在高等植物中普遍存在并初步证明G蛋白在光、植物激素对植物的生理效应中、在跨膜离子运输、气孔运动、植物形态建成等生理活动的细胞信号转导过程中同样起重要的调控作用。由于G蛋白分子的多样性………在植物细胞信号系统中起着分子开关的重要作用。三，胞内信号
如果将胞外刺激信号称作第一信使，由胞外信号激活或抑制、具有生理调节活性的细胞内因子称第二信使（second messenger）。植物细胞中的第二信使不仅仅是一种，也可总称为第二信使系统。
1．钙信号系统
在植物细胞内外以及细胞内的不同部位Ca2+的浓度有很大的差别。在细胞质中，一般在10－8～10－7 mol/L，而细胞壁是细胞最大的Ca2+库，其浓度可达1～5mol/L。胞内细胞器的Ca2+浓度也比胞质的Ca2+浓度高几百倍到上千倍。几乎所有的胞外刺激信号都能引起胞质游离Ca2+浓度变化，由于变化的时间、幅度、频率、区域化分布的不同，可能区别信号的特异性。钙调节蛋白
胞内钙信号再通过其受体――钙调节蛋白传递信息。主要包括钙调素（calmolin CaM）和钙依赖的蛋白激酶，植物细胞中CaM是最重要的多功能Ca2+信号受体。这是由148个氨基酸组成的单链小分子酸性蛋白（分子量为17～19KDa）。CaM分子有四个Ca结合位点，当第一信使引起胞内Ca2+浓度上升到一定阈值后，Ca2+与CaM结合，引起CaM构象改变，活化的CaM再与靶酶结合，使其活化而引起生化反应。已知有蛋白激酶、NAD激酶、H+－ATP酶等多种酶受Ca-CaM的调控。在以光敏素为受体的光信号转导过程中，Ca-CaM胞内信号起了重要作用。3． 肌醇磷脂（inositide）信号系统
这是肌醇分子六碳环上的羟基被不同数目磷酸酯化形成的一类化合物。80年代后期的研究证明植物细胞质膜中存在三种主要的肌醇磷脂，即磷脂酰肌醇（PI）、磷脂酰肌醇－4－磷酸（PIP）、磷脂酰肌醇－4,5－二磷酸（PIP2）。胞为信号被质膜受体接受后，以G蛋白为中介，由质膜中的磷酸脂酶C（PLC）水解PIP2产生肌醇－3－磷酸（IP3）和甘油二酯（DG）两种信号分子，所以，又可称双信使系统。IP3通过调节Ca2+变化、DG通过激活蛋白激酶C（PKC）传递信息。4． 环核苷酸信号系统
受动物细胞信号启发，在植物细胞中也存在环腺苷酸（cAMP）和环鸟苷酸（cGMP）参与信号转导。四．蛋白质的可逆磷酸化 (phosphoralation)
细胞内存在的多种蛋白激酶（protein kinase）蛋白磷酸酶（protein phosphatase）是前述胞内信使进一步作用的靶子，通过调节胞内蛋白质的磷酸化或去磷酸化而进一步传递信息。如钙依赖型蛋白激酶（CDPK），其磷酸化后，可将质膜上的ATP酶磷酸化，从而调控跨膜离子运输；又如和光敏素相关的Ca-CaM调节的蛋白激酶等。
蛋白磷酸酶起去磷酸化作用，是终止信号或一种逆向调节。植物体内、细胞内信号转导是一个新的研究领域，正在进展中，需要完善已知的、并发现新的植物信号转导途径（H＋、H2O、Mg2＋、氧化还原物质等）；信号系统之间的相互关系（cross talk）及时空性研究，细胞内实际上存在着信号网络，多种信号相互联系和平衡来决定特异的细胞反应；利用新的技术如基因工程及微注射等研究信号转导的分子途径，以及它对基因表达调控功能；植物细胞壁与细胞内信号的联系，是否存在细胞壁－质膜－细胞骨架信息传递连续体等。

B. 求论文：举例说明细胞信号传递的多通路、多环节、多层次和网络调控及其意义。

细胞信号转导的传递途径主要有哪些？

1．G蛋白介导的信号转导途径 G蛋白可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合。由x和γ亚基组成的异三聚体在膜受体与效应器之间起中介作用。小G蛋白只具有G蛋白亚基的功能，参与细胞内信号转导。信息分子与受体结合后，激活不同G蛋白，有以下几种途径：（1）腺苷酸环化酶途径通过激活G蛋白不同亚型，增加或抑制腺苷酸环化酶（AC）活性，调节细胞内cAMP浓度。cAMP可激活蛋白激酶A（PKA），引起多种靶蛋白磷酸化，调节细胞功能。（2）磷脂酶途径激活细胞膜上磷脂酶C(PLC)，催化质膜磷脂酰肌醇二磷酸（PIP2）水解，生成三磷酸肌醇（IP3）和甘油二酯（DG）。IP3促进肌浆网或内质网储存的Ca2+释放。Ca2+可作为第二信使启动多种细胞反应。Ca2+与钙调蛋白结合，激活Ca2+/钙调蛋白依赖性蛋白激酶或磷酸酯酶，产生多种生物学效应。DG与Ca2+能协调活化蛋白激酶C（PKC）。
2．受体酪氨酸蛋白激酶(RTPK)信号转导途径 受体酪氨酸蛋白激酶超家族的共同特征是受体本身具有酪氨酸蛋白激酶（TPK）的活性，配体主要为生长因子。RTPK途径与细胞增殖肥大和肿瘤的发生关系密切。配体与受体胞外区结合后，受体发生二聚化后自身具备(TPK)活性并催化胞内区酪氨酸残基自身磷酸化。RTPK的下游信号转导通过多种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶的级联激活：（1）激活丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），（2）激活蛋白激酶C（PKC），（3）激活磷脂酰肌醇3激酶（PI3K），从而引发相应的生物学效应。
3．非受体酪氨酸蛋白激酶途径 此途径的共同特征是受体本身不具有TPK活性，配体主要是激素和细胞因子。其调节机制差别很大。如配体与受体结合使受体二聚化后，可通过G蛋白介导激活PLC-β或与胞浆内磷酸化的TPK结合激活PLC-γ，进而引发细胞信号转导级联反应。
4．受体鸟苷酸环化酶信号转导途径 一氧化氮（NO）和一氧化碳（CO）可激活鸟苷酸环化酶（GC），增加cGMP生成，cGMP激活蛋白激酶G（PKG），磷酸化靶蛋白发挥生物学作用。
5．核受体信号转导途径 细胞内受体分布于胞浆或核内，本质上都是配体调控的转录因子，均在核内启动信号转导并影响基因转录，统称核受体。核受体按其结构和功能分为类固醇激素受体家族和甲状腺素受体家族。类固醇激素受体（雌激素受体除外）位于胞浆，与热休克蛋白（HSP）结合存在，处于非活化状态。配体与受体的结合使HSP与受体解离，暴露DNA结合区。激活的受体二聚化并移入核内，与DNA上的激素反应元件（HRE）相结合或其他转录因子相互作用，增强或抑制基因的转录。甲状腺素类受体位于核内，不与HSP结合，配体与受体结合后，激活受体并以HRE调节基因转录。
总之，细胞信息传递途径包括配体受体和转导分子。配体主要包括激素细胞因子和生长因子等。受体包括膜受体和胞内受体。转导分子包括小分子转导体和大分子转导蛋白及蛋白激酶。膜受体包括七个跨膜α螺旋受体和单个跨膜α螺旋受体，前一种膜受体介导的信息途径包括PKA途径，PKC途径，Ca离子和钙调蛋白依赖性蛋白激酶途径和PKG途径，第二信使分子如cAMPDGIP3CacGMP等参与这些途径的信息传递。后一种膜受体介导TPK—Ras—MAPK途径和JAKSTAT途径等。胞内受体的配体是类固醇激素、维生素D3、甲状腺素和维甲酸等，胞内受体属于可诱导性的转录因子，与配体结合后产生转录因子活性而促进转录。通过细胞信息途径把细胞外信息分子的信号传递到细胞内或细胞核，产生许多生物学效应如离子通道的开放或关闭和离子浓度的改变酶活性的改变和物质代谢的变化基因表达的改变和对细胞生长、发育、分化和增值的影响等

C. 细胞内信号转导通路有什么特点

1,信号转导分子存在的抄暂时性,对细胞的刺激不能持续不断地进行,否则细胞没有时间去思考该如何响应.因此,许多信号蛋白质的半率期都很短
2,信号转导分子活性的可逆性变化,被激活的各种信号转导分子在完成任务后又回复钝化状态,准备接受下一波的刺激.它们不会总处在兴奋状态.
3,信号转导分子激活机制的类同性,磷酸化和去磷酸化是绝大多数信号分子可逆地激活的共同机制
4,信号转导通路的连贯性,信号转导通路上的各个反应相互衔接,形成一个级联反应过程,有序地依次进行,直至完成.其间,任何步骤的中断或者出错,都将给细胞,乃至机体带来重大的灾难性后果；
5,作用的一过性与效果的永久性的有机统一,刺激经由信号转导通路所造成细胞增殖、分裂、分化、成熟、恶变、转化,或者自我凋亡等等效果是无可挽回的,信号转导过程受到严格的调节控制.
6,网络化,细胞内存在有一张由许多个信号转导通路组成的网.就是细胞内的信息高速公路,在这张网中,各条通路相互沟通,相互串连,相互影响,相互制约,相互协调,相互作用.
7,专一性,不同的刺激能够产生特殊的细胞响应,细胞能够对不同的刺激作出不同的反应.

D. 简述细胞信号转导的几条通路

受体介导细胞信号通路包括： a.CAMP信号通路：由CM上的五种组分组成——激活型激素受体，Rs；与GDP结合的活化型调蛋白，Gs；腺苷酸环化酶，c；与GDP结合的抑制型调节蛋白，Gi；抑制型激素受体，Ri。

激素配体+Rs→Rs构象改变暴露出与Gs结合位点→与Gs结合→Gs2变化排斥GDP结合GTP而活化→使三聚体Gs解离出α和βγ→暴露出α与腺苷酸环化酶结合位点→与A环化E结合并使之活化→将ATP→CAMP→激活靶酶和开启基因表达→GTP水解，α恢复构象与A环化酶解离→C的环化作用终止→α和βγ结合回复。

b.PIP2信号通路：胞外signal+膜受体→PIP2IP3+DAG，IP3→内源钙→细胞溶质，胞内Ca2+浓度升高→启动Ca2+信号系统，DAGCM上活化蛋白激酶PKC→DG/PKC信号传递passwa。


(4)细胞信号网络扩展阅读

细胞信号转导特点是：①高度亲和力，②高度特异性，③可饱和性

1、受体：位于细胞膜上或细胞内，能特异性识别生物活性分子并与之结合，进而引起生物学效应的特殊蛋白质，膜受体多为镶嵌糖蛋白：胞内受体全部为DNA结合蛋白。受体在细胞信息传递过程中起极为重要的作用。

2、G蛋白：即鸟苷酸结合蛋白，是一类位于细胞膜胞浆面、能与GDP或GTP结合的外周蛋白，由α、β、γ三个亚基组成。以三聚体存在并与GDP结合者为非活化型。当α亚基与GTP结合并导致βγ二聚体脱落时则变成活化型，可作用于膜受体的不同激素,通过不同的G蛋白介导影响质膜上某些离子通道或酶的活性，继而影响细胞内第二信使浓度和后续的生物学效应。

E. 细胞生物中什么叫经典通路

简介Wnt信号通路是一个复杂的蛋白质作用网络，其功能最常见于胚胎发育和癌症，但也参与成年动物的正常生理过程.发现Wnt得名于Wg (win

<img alt="经典信号通路之Wnt信号通路" 经典信号通路之wnt信号通路"="" height="601" src="http://www.bio1000.com/uploads/allimg/120702/14015S264-0.jpg" width="500" style="vertical-align: middle;">
1、Wnt信号通路简介
Wnt信号通路是一个复杂的蛋白质作用网络，其功能最常见于胚胎发育和癌症， 但也参与成年动物的正常生理过程.
2、Wnt信号通路的发现
Wnt得名于Wg (wingless) 与Int.wingless 基因最早在果蝇中被发现并作用于胚胎发育，以及成年动物的肢体形成INT 基因最早在脊椎动物中发现，位于小鼠乳腺肿瘤病毒(MMTV)整合位点附近。Int-1 基因与 wingless 基因具有同源性。
果蝇中 wingless 基因突变可导致无翅畸形，而 小鼠乳腺肿瘤中MMTV复制并整合入基因组可导致一种或几种Wnt基因合成增加。
3、Wnt信号通路的机制
Wnt信号通路 包括许多可调控Wnt信号分子合成的蛋白质，它们与靶细胞上的受体相互作用，而靶细胞的生理反应则来源与细胞和胞外Wnt配体的相互作用。尽管发应的发生及强度因Wnt配体，细胞种类及机体自身而异，信号通路中某些成分，从线虫到人类都具有很高的同源性。蛋白质的同源性提示多种各异的Wnt配体来源于各种生物的共同祖先。
经典Wnt通路描述当Wnt蛋白于细胞表面Frizzled受体家族结合后的一系列反应，包括Dishevelled受体家族蛋白质 的激活及最终细胞核内β-catenin水平的变化。 Dishevelled (DSH) 是细胞膜相关Wnt受体复合物的关键成分，它与Wnt结合后被激活，并抑制下游蛋白质复合物，包括axin、GSK-3、与APC蛋白。axin/GSK-3/APC 复合体可促进细胞内信号分子β-catenin的降解。当“β-catenin 降解复合物”被抑制后，胞浆内的β-catenin得以稳定存在，部分 β-catenin进入细胞核与TCF/LEF转录因子家族作用并促进特定基因的表达。
4、Wnt介导的细胞反应
经典Wnt信号通路介导的重要细胞反应包括：
癌症发生。Wnts, APC, axin，与 TCFs表达水平的变化均与癌症发生相关。
体轴发育。在蟾蜍卵内注射Wnt抑制剂可导致双头畸形。
形态发生。

wingless-type MMTV integration site family, member 1
识别
符号 WNT1
替换符号 INT1
Entrez 7471
HUGO 12774
OMIM 164820
RefSeq NM_005430
UniProt P04628
其他资料
基因座 12 q13
wingless-type MMTV integration site family, member 2
识别
符号 WNT2
替换符号 INT1L1
Entrez 7472
HUGO 12780
OMIM 147870
RefSeq NM_003391
UniProt P09544
其他资料
基因座 7 q31
wingless-type MMTV integration site family, member 6
识别
符号 WNT6
Entrez 7475
OMIM 604663
RefSeq NM_006522
其他资料
基因座 2 q35

参考资料：
1. ^ D. C. Lie, S. A. Colamarino, H. J. Song, L. Desire, H. Mira, A. Consiglio, E. S. Lein, S. Jessberger, H. Lansford, A. R. Dearie and F. H. Gage (2005) "Wnt signalling regulates alt hippocampal neurogenesis" in Nature Volume 437, pages 1370-1375.Template:Entrez Pubmed.
2. ^ F. Rijsewijk, M. Schuermann, E. Wagenaar, P. Parren, D. Weigel and R. Nusse (1987) "The Drosophila homolog of the mouse mammary oncogene int-1 is identical to the segment polarity gene wingless" in Cell Volume 50, pages 649-657.Template:Entrez Pubmed.
3. ^ C. Nusslein-Volhard and E. Wieschaus (1980) "Mutations affecting segment number and polarity in Drosophila" in Nature Volume 287, pages 795-801.Template:Entrez Pubmed.