【正确答案】细胞信号转导是指偶联胞外刺激信号(包括各种种内、外源刺激信号)与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制。
(1)胞间信号的产生。植物细胞感受内外环境因子变化的刺激后,能产生起传递信息作用的胞间信号,可分为物理信号(电波信号与水力学信号)和化学信号(内源激素与生长调节物质)。
(2)胞间信号的传递。由于胞间信号的产生位点与发挥效应的作用位点处在不同部位,需要进行长距离传递,最终传递至作用部位——靶细胞。
(3)靶细胞膜中信号的转换。在靶细胞膜中存在着信号受体,这是一种能感受信号、与信号特异结合并引发胞内产生刺激信号(信号的转换)的蛋白质类活性物质,如钙调蛋白(CaM)、蛋白激酶C(PKC)等,在信号的转换过程中,起关键作用的是G蛋白。当G蛋白与受体结合而被激活时,G蛋白的α亚基与GTP结合而被活化,活化的α亚基与βγ亚基复合体分离而呈游离态,进而触发效应子,进一步以间接或直接方式调节相应的生理生化活动,这样就将胞间信号转换为胞内信号。当α亚基所具有的GTP酶活性将与α亚基相结合的GTP水解为GDP后,α亚基恢复到去活化状态,并与βγ亚基结合为复合体,从而失去触发效应子的功能。
(4)胞内信号的转导。经G蛋白介导后可产生胞内信号(第二信使),如钙信号系统(Ca2+-CaM)、肌醇磷脂信号系统(如IP3和DAG)、环腺苷酸信号系统(cAMP),这些经转换而产生的且放大的次级信号系统,可直接或间接引发生理生化反应。
(5)蛋白质磷酸化和去磷酸化。每个信号转导途径都包括一系列不同的蛋白质,可以通过调节蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程进一步传递信息。蛋白质的磷酸化和去磷酸化过程是由蛋白激酶和蛋白磷酸酶催化的,蛋白激酶和蛋白磷酸酶是第二信使下游作用的靶分子,最终调节特异的生理反应。
【答案解析】