结构推理 简述Ca2+在细胞内的分布特点以及钙的信使作用。
【正确答案】1)细胞内游离Ca2+的分布特点:通常细胞中钙以结合态和自由离子态(Ca2+)两种形式存在。在未受到刺激时植物细胞汁液中Ca2+浓度水平相当低,约为10-7~10-6mol/L,而胞外可达10-3mol/L。胞壁是细胞最大的钙库,Ca2+浓度可达1~5mol/L。细胞器如线粒体、叶绿体、微体、液泡、内质网等的Ca2+浓度较高,是胞质的几百到几千倍。液泡大量积累Ca2+并形成不溶性钙盐(草酸钙、苹果酸钙等)可看作是从细胞溶质中清除过量Ca2+的手段之一。
   2)钙的信使作用:Ca2+作为第二信使,主要起调节酶与细胞功能的作用。植物细胞的钙信号受体蛋白之一是钙结合蛋白(CaBP),它与Ca2+有很高的亲和力和专一性。有些钙结合蛋白在不与Ca2+结合时没有活性,而一旦与Ca2+结合就有活性,如钙依赖的蛋白激酶(CDPK);Ca2+也可以通过与CaM结合激活有关酶等。胞内Ca2+浓度变化可通过膜透性的变化或通过开启/关闭膜上的Ca2+通道引起的。当某刺激到达细胞时,质膜上Ca2+通道打开,膜对Ca2+通透性瞬间增加,到达一定阈值(通常为10-6mol/L以上)时即与CaM结合,形成复合体,进而与靶酶结合而激活靶酶。这些CaM调节的酶也包括主动运输Ca2+的Ca2+-ATP酶等,所以Ca2+又被反馈地泵出细胞或泵入某些细胞钙库。细胞质Ca2+降低到与CaM结合阈值以下时,Ca2+与CaM分离。CaM与靶酶复合体亦告解离,CaM与靶酶均回到非活性状态。通过这样的途径,即依赖细胞质内Ca2+浓度的变化而把细胞外的信息传递给细胞内各相关过程的功能,这就是Ca2+的信号功能。
   试验证明,胞外刺激信号(如光照、温度、重力、触摸等物理刺激信号和各种植物激素、病原菌诱导因子等化学物质)引起胞内游离Ca2+浓度变化的时间、幅度、频率、区域化分布等都不尽相同,不同刺激信号的特异性可能就是靠Ca2+浓度变化的不同形式而体现的。
【答案解析】