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植物生理学

植物生理学. 天水师范学院. 绪 论. 绪 论. 一、植物生理学的定义和研究内容 1. 什么是植物生理学 植物生理学 是研究植物生命活动规律及其与外界环境关系的科学。它是植物学的一个分支。 2 ．植物生理学研究对象 —— 植物 ，主要是高等植物. 3 ．植物生理学研究内容 植物生理学研究内容概括起来有四方面 生长发育 : 能量代谢和物质代谢： 形态建成： 植物个体的产生、发展、生殖、衰 老、死亡。 信息传递和信号转导： 植物感受外界信息 。. 上列内容分为四个部分 细胞生理： 细胞的亚显微结构与功能

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植物生理学

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Presentation Transcript

  1. 植物生理学 天水师范学院

  2. 绪 论

  3. 绪 论 一、植物生理学的定义和研究内容 1.什么是植物生理学 植物生理学是研究植物生命活动规律及其与外界环境关系的科学。它是植物学的一个分支。 2．植物生理学研究对象——植物，主要是高等植物

  4. 3．植物生理学研究内容 植物生理学研究内容概括起来有四方面 生长发育: 能量代谢和物质代谢： 形态建成：植物个体的产生、发展、生殖、衰 老、死亡。 信息传递和信号转导：植物感受外界信息。

  5. 上列内容分为四个部分 细胞生理：细胞的亚显微结构与功能 营养与代谢：包括光合作用、呼吸作用、水分生 理、矿质营养、物质运输与分配、植 物生长物质 生长与发育：生长生理、成花生理、生殖和衰老 环境生理： 逆境生理

  6. 4．植物生理学的基本任务 一方面是探索生命活动的基本规律，进行理论研究。 另一方面是应用该理论服务于农业生产，为栽培植物，改良和培育植物品种提供理论依据。并能不断提出控制植物生长的有效方法，从而改造自然，利用自然，造福人类。

  7. 二、植物生理学的产生和发展 第一阶段：植物生理学的孕育阶段 第二阶段：植物生理学诞生与成长阶段 第三阶段：植物生理学发展、分化与壮大阶段

  8. 三、植物生理学与农业生产 1．作物产量形成与高产理论 2．环境生理与作物抗逆性 3．设施农业中的作物生理学 4．植物生理学与育种学相结合——作物育种

  9. 第一章 细胞信号转导 ※ 细胞信号转导（cell signal transduction): 指的是偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制。 其分子途径分为三个阶段： 1、 胞外刺激信号传递 2、 膜上信号转换 3、胞内信号传递及蛋白质可逆磷酸化

  10. 外界环 细胞膜 境刺激cAMP PKA 酪蛋 细 G Ca2+ PKCa2+ 白磷 胞 胞间信号 受体 蛋 效应器CaM 酸化 反(第一信使)白 PKC 修饰 应 IP3 CaM 酪氨酸蛋白 DG 结合蛋白 激酶 膜上信号 胞内信号 转换系统 (第二信使)

  11. 1、胞外刺激信号传递 （1）环境刺激：(光、温度、水分、重力、伤害、病原菌毒物、矿物质及气体） 最重要的环境刺激是光，光是光合作用的能源，光强、光质可作为信号激发受体，引起光形态建成。

  12. （2）胞间信号传递： 当环境刺激的作用位点与效应位点处在不同部位时，就必然发生信号的产生和传递。这些胞间信号（化学信号和物理信号）及某些环境刺激信号就是细胞信号转导过程中的初级信号，即第一信使（first messenger）。

  13. A、化学信号（chemical signals）：指细胞感受环境刺激后形成，并能传递信息引起细胞反应的化学物质，如：植物激素（ABA、GA、IAA等）、植物生长活性物质。 胞间化学信号长距离传递的主要途径是韧皮部，并且可以同时向顶和向基传递，传递速度为0.1-1 mm·s-1；其次是木质部集流传递。

  14. B、物理信号（physical signals）：指细胞感受环境刺激后产生的具有传递信息功能的物理因子，如：电波、水力学信号等。 胞间物理信号电波长距离传递途径是维管束，短距离传递则通过共质体及质外体。敏感植物动作电波的传播速度可达200 mm·s-1 。

  15. 2、跨膜信号转换 （1）受体（receptor）： 受体：指位于细胞质膜上能与化学信号物质特异地结合，并能将胞外信号转换为胞内信号，发生相应细胞反应的物质。

  16. 质膜表面有三种类型受体： 1、G蛋白偶联受体 (G-protein-linked receptor) 2、 酶联受体 (enzyme -linked receptor) 3、 离子通道偶联受体 (ion-channel-linked receptor) 受体与化学信号物质的识别反应是细胞信号转导过程中的第一步。

  17. （2）G蛋白 G蛋白：GTP结合调节蛋白（GTP binding regulatory protein ），膜上信号转换是通过G蛋白偶联的。 在活细胞内由三种不同亚基（α、β、γ）构成的异源三聚体G蛋白位于内膜内侧，依赖自身的活化和非活化状态循环实现跨膜信号转换。

  18. 刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递给G蛋白 α-亚基与GTP结合而活化 活化的α-亚基呈游离状态 触发效应器，把胞外信号转换成内胞信号

  19. 3、胞内信号传递及蛋白质磷酸化 （1）细胞内信号传递系统 第二信使（second messenger）：指由胞外刺激信号激活或抑制的、具有生理调节活性的细胞内因子。 A、钙信号系统 各种胞外刺激信号可能直接或间接地调节钙运输系统而引起胞内游离Ca2+浓度的变化，并导致不同的细胞反应。(静息态细胞质Ca2+浓度：10-7~10-6mol.L-1,质外体Ca2+浓度：10-4~10-3mol.L-1，而Ca2+库的Ca2+浓度更高。）

  20. 胞内Ca2+信号也可通过钙受体蛋白转导信号调节细胞生理反应。最重要的钙结合蛋白是钙调素（calmodulin，CaM）。胞内Ca2+信号也可通过钙受体蛋白转导信号调节细胞生理反应。最重要的钙结合蛋白是钙调素（calmodulin，CaM）。 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+ ·CaM的蛋白激酶，将靶酶磷酸化，影响其活性，如磷酸化酶、H+-ATP酶等。

  21. B、肌醇磷脂信号系统 质膜中有三种肌醇磷脂：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）。

  22. 刺激信号与膜受体结合 受体激活 信号传递给G蛋白 磷脂酶C（PLC）水解PIP2产生肌醇三磷酸（IP3）和二酰甘油（DG） IP3通过调节Ca2+传递信息 DG 通过激活蛋白激酶C（PKC）传递信息。

  23. C、环腺苷酸信号系统 环腺苷酸（cAMP）作为动物细胞中的第二信使是通过激活蛋白激酶进行信号转导；而在植物细胞中cAMP是否存在以及是否具有胞内第二信使的作用，还缺乏足够的实验依据。

  24. Pr + ATP 蛋白激酶（PK）P - Pr + ADP 蛋白磷 酸酶（PP） Pr + Pi 胞内信号通过调节胞内蛋白质的磷酸化或脱磷酸化过程进一步实现信号转导，最后导致一定生理反应。 （2）蛋白质的可逆磷酸化

  25. 植物细胞全能性 植物细胞全能性（totipotency）：指每一个活细胞具有产生一个完整个体的全套基因，在适宜的条件下，细胞具有发育成完整植株的潜在能力。 植物细胞全能性是细胞分化的理论基础和植物组织培养技术的理论依据。

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