第一章：植物信号系统与植物激素

植物激素的合成和信号传导途径植物激素是植物生长和发育过程中的关键调节因子，它们通过合成和信号传导途径发挥作用。

本文将探讨植物激素的合成和信号传导途径，以及它们对植物生长和发育的影响。

一、植物激素的合成途径植物合成激素的途径多样，下面主要介绍五种常见激素的合成途径。

1. 赤霉素（Gibberellins）赤霉素是促进植物伸长和籽粒发育的重要激素。

它的合成主要通过植物的内质网和高尔基体进行。

最初，赤霉素前体萜类化合物被合成成普鲁通酸。

随后，普鲁通酸经过一系列酶促反应，转化为赤霉素。

2. 生长素（Auxins）生长素是调节植物生长和发育的关键激素。

植物通过三种不同的途径合成生长素。

一种途径是通过茉莉酸的合成，该途径主要在植物的顶端和茎尖发生。

第二种途径是通过嘌呤核苷酸衍生物合成生长素。

最后，还有一种途径是从寡糖和多聚糖分解产生的。

3. 赤红素（Abscisic acid）赤红素是植物对逆境的响应物质，它调节植物的休眠、抗旱和抗逆能力。

赤红素主要在植物的贯通系统中合成。

合成过程涉及两个关键酶：角膜氧化酶和β-羟化酶。

4. 细胞分裂素（Cytokinins）细胞分裂素是促进细胞分裂和植物生长的激素。

细胞分裂素的合成主要发生在茎和根的顶端组织。

其合成途径类似于核苷酸的合成途径。

5. 乙烯（Ethylene）乙烯是参与植物日常生理活动的重要激素。

它的合成需要特定的酶，包括乙烯合成酶1（ACO1）和乙烯合成酶2（ACO2）。

这两个酶的活性受到多种调节因素的影响，如内源激素的浓度和外源压力的变化。

二、植物激素的信号传导途径植物激素在合成后需要通过信号传导途径来实现其功能。

下面将介绍植物激素的信号传导途径。

1. 核内信号传导途径许多植物激素，如赤霉素、生长素和赤红素，通过核内信号传导途径来调控基因的表达。

激素结合到胞质中的受体蛋白，然后激活蛋白激酶，最终改变某些基因的表达。

2. 细胞质信号传导途径一些植物激素，如生长素和细胞分裂素，通过细胞质信号传导途径发挥作用。

第一章植物细胞的结构和功能知识要点一、教学大纲基本要求了解高等植物细胞的特点与主要结构；了解植物细胞原生质的主要特性；熟悉植物细胞壁的组成、结构和功能以及胞间丝的结构和功能；了解生物膜的化学组成、结构和主要功能；了解植物细胞主要的细胞器如细胞核、叶绿体和线粒体、细胞骨架、内质网、高尔基体、液泡以及微体、圆球体、核糖体等的结构和功能；熟悉植物细胞周期与细胞的阶段性和全能性，了解植物细胞的基因组和基因表达的特点。

二、本章知识要点（一）名词解释1．原核细胞(prokaryotic-cell) 无典型细胞核的细胞，其核质外面无核膜，细胞质中缺少复杂的内膜系统和细胞器。

由原核细胞构成的生物称原核生物（prokaryote）。

细菌、蓝藻等低等生物属原核生物。

2．真核细胞(eukaryotic-cell) 具有真正细胞核的细胞，其核质被两层核膜包裹，细胞内有结构与功能不同的细胞器，多种细胞器之间有内膜系统联络。

由真核细胞构成的生物称为真核生物（eukayote）。

高等动物与植物属真核生物。

3．原生质体(protoplast) 除细胞壁以外的细胞部分。

包括细胞核、细胞器、细胞质基质以及其外围的细胞质膜。

原生质体失去了细胞的固有形态，通常呈球状。

4．细胞壁(cell-wall) 细胞外围的一层壁，是植物细胞所特有的，具有一定弹性和硬度，界定细胞的形状和大小。

典型的细胞壁由胞间层、初生壁以及次生壁组成。

5．生物膜(biomembrane) 即构成细胞的所有膜的总称，它由脂类和蛋白质等组成，具有特定的结构和生理功能。

按其所处的位置可分为质膜和内膜。

6．共质体(symplast) 由胞间连丝把原生质（不含液泡）连成一体的体系，包含质膜。

7．质外体(apoplast) 由细胞壁及细胞间隙等空间（包含导管与管胞）组成的体系。

8．内膜系统(endomembrane-system) 是那些处在细胞质中，在结构上连续、功能上关联的，由膜组成的细胞器总称。

植物信号传导研究植物内外信号传导途径和调控网络植物信号传导研究：植物内外信号传导途径和调控网络植物是非常复杂的生物体系，为了适应环境的变化和对外界刺激做出适当的反应，植物细胞内外部署了一种高度复杂的信号传导系统。

这个系统包括了内外信号传导途径和调控网络，协调植物的生长和发育，以及对环境中的生物和非生物因素做出响应。

本文将探讨植物内外信号传导途径和调控网络。

一、植物内信号传导途径植物细胞内的信号传导途径主要包括激素信号传导、离子通道和蛋白质激酶级联反应。

其中，激素信号传导是植物内部调节的重要途径。

例如，植物生长素可以通过生长素受体诱导一系列转导级联反应，调控植物的生长和发育。

除此之外，植物还通过离子通道调节细胞内离子水平，维持细胞内环境的稳定。

蛋白质激酶级联反应则是植物细胞内部的一种重要信号传导机制，通过一系列的磷酸化酶级联反应来调控细胞内的生化过程。

二、植物外信号传导途径植物细胞还能够感知和响应外界刺激，主要通过表皮细胞、茎和叶等组织来实现。

植物通过化学物质介导的信号传导来感知外界刺激。

例如，植物叶片上的气孔通过感知二氧化碳浓度和声音等刺激来进行开闭调节。

另外，植物根部通过感知土壤中的水分、营养元素和有机物等外界信号来调节生长方向和根系发育。

三、植物信号传导调控网络植物信号传导调控网络是植物中复杂的调节系统，通过调控基因表达和蛋白质翻译来实现植物对内外界刺激的响应。

植物中的信号传导网络主要包括植物内分泌激素的信号途径、光合作用相关信号传导途径和气孔调控网络等。

这些网络通过传递和整合不同的内外信号，调控植物的生长、开花、抗逆等生理过程。

在植物信号传导调控网络中，激素信号通路是一个非常重要的部分。

激素通过结合特定的受体蛋白，触发下游级联反应，最终调控植物的生长和发育。

例如，赤霉素通路、生长素通路和乙烯通路等是植物生长和发育过程中重要的激素信号通路。

此外，植物的光合作用也是植物信号传导调控网络的一部分。

《植物生物学》课程笔记第一章植物细胞与组织一、植物细胞的形态和大小植物细胞是植物体的基本单位，具有特定的形态和大小。

植物细胞的形态多种多样，有长形、球形、多角形等。

细胞大小也因种类和功能而异，一般在10-100微米之间。

二、植物细胞的基本结构植物细胞的基本结构包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、液泡、叶绿体、线粒体等。

1. 细胞壁：位于细胞膜外层，由纤维素、半纤维素和果胶等物质组成，具有支持和保护细胞的作用。

细胞壁的厚度和层数因植物种类和细胞类型而异。

初生细胞壁较薄，具有较大的伸展性，使细胞能够生长；次生细胞壁较厚，更加坚硬，起支撑和保护作用。

2. 细胞膜：紧贴细胞壁内侧，由磷脂双分子层和蛋白质组成，具有选择性通透性，调控物质进出细胞。

细胞膜还参与细胞间的信号传导和识别作用。

3. 细胞质：细胞膜与细胞核之间的区域，含有多种细胞器，如液泡、叶绿体、线粒体等。

细胞质中含有丰富的蛋白质、酶和营养物质，为细胞代谢提供场所。

4. 细胞核：内含遗传物质DNA，是细胞的控制中心，负责调控细胞的生长、分裂和遗传。

细胞核由核膜、核仁、染色质等组成。

核膜上有核孔，实现核质与细胞质之间的物质交换。

5. 液泡：贮存水分、营养物质和废物，维持细胞内渗透压和膨压。

成熟的植物细胞通常具有一个大液泡，占据细胞体积的大部分。

液泡还参与细胞内的物质转运和信号传导。

6. 叶绿体：进行光合作用，将光能转化为化学能，合成有机物质。

叶绿体含有叶绿素、类胡萝卜素等色素，以及光合作用所需的酶。

叶绿体的形态和数量因植物种类和生态环境而异。

7. 线粒体：进行细胞呼吸，产生能量供给细胞生命活动。

线粒体是细胞的能量工厂，含有呼吸链和三羧酸循环所需的酶。

线粒体的数量和活性与细胞的代谢强度密切相关。

三、细胞分裂与细胞分化1. 细胞分裂：植物细胞通过有丝分裂和无丝分裂方式进行繁殖。

有丝分裂包括前期、中期、后期和末期四个阶段，最终一个细胞分裂成两个细胞。

无丝分裂过程较为简单，细胞核先延长，然后从中部缢裂成两个细胞核，最后整个细胞从中部缢裂成两部分，形成两个子细胞。

植物激素信号传导植物激素是一类重要的化学物质，它们在调控植物生长发育、适应环境变化等方面发挥着重要作用。

植物激素的信号传导机制是植物研究的热点之一，深入了解植物激素的信号传导有助于揭示植物生长发育的调控机制，为农业生产和植物遗传改良提供理论依据。

一、植物激素信号传导的基本概念植物激素信号传导是指植物激素通过一系列的信号分子传递，最终在植物体内引发一系列生理反应的过程。

植物激素信号传导一般包括激素的合成、传导和响应三个环节。

植物激素的合成在植物体内是通过相应的合成酶来完成的，不同类型的激素合成途径也不尽相同。

例如，赤霉素的合成是通过赤霉素合成酶和其他辅助酶的作用来完成的。

植物激素的传导是通过信号分子在植物体内的传输来实现的。

这些信号分子可以通过细胞间隙或细胞内的信号传递路径传输，例如，植物激素赤霉素可以通过下胚轴传导通路传输到叶片。

植物激素的响应是指激素通过与植物细胞内的受体结合而引发一系列生理反应。

不同类型的激素在植物体内的响应机制也不尽相同。

例如，激素赤霉素可以通过与转录因子结合而调控基因的表达，进而调控植物生长发育。

二、植物激素信号传导的途径植物激素信号传导的途径主要包括细胞间隙传导、细胞内信号传递途径和细胞间连接通道传导等。

细胞间隙传导是指植物激素通过细胞间的空隙传输到目标细胞。

这种传导途径适用于一些不极性的激素，例如，植物激素乙烯可以通过这种方式传导。

乙烯在植物体内可以通过气孔、通道组织等途径传出。

细胞内信号传递途径是指植物激素通过细胞内的信号传递路径传输到目标细胞。

这种传导途径适用于一些极性的激素，例如，赤霉素可以通过经典的胞质核传递途径传输。

在这一途径中，激素分子首先通过细胞膜进入细胞质，然后与细胞核中的转录因子结合，最终调控基因的表达。

细胞间连接通道传导是指植物细胞之间通过直接细胞连接的通道传输激素。

这种传导途径适用于一些激素在植物体内的长距离传输，例如，激素赤霉素可以通过髓鞘束传导系统传输。

植物生理学：研究植物生命活动规律的科学。

第一章：自由水：距离胶粒较远而可以自由流动的水分。

束缚水：靠近胶粒而被胶粒吸附束缚不易自由流动的水分。

水势Ψw：每偏摩尔体积水的化学势，单位Pa。

即水溶液的化学势与纯水的化学势之差，除以水的偏摩尔体积所得的商。

渗透势Ψs：由于溶质颗粒的存在而使水势降低的值。

压力势Ψp：细胞壁阻止原生质体吸水膨胀的力量，是增加水势的值。

重力势Ψg：水分因重力下移而增加水势的值。

衬质势Ψm：细胞内胶体物质的亲水性而引发水势降低的值。

质外体途径：水分通过细胞壁、细胞间隙等没有细胞质的部份移动。

此途径速度快。

跨膜途径：水分从一个细胞移动到另一个细胞，要两次通过质膜，还要通过液泡膜。

共质体途径：水分通过胞间连丝的吸收。

移动速度较慢。

根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。

伤流：从受伤或折断的植物组织溢出液体的现象。

吐水：从未受伤叶片尖端或边缘向外溢出液滴的现象。

蒸腾拉力：植物因蒸腾失水而产生的吸水动力，内聚力学说：这种以水分具有较大的内聚力足以抵抗张力，保证由叶至根水柱不断来解释水分上升原因的学说，称为内聚力学说。

蒸腾作用：水分以气体状态，通过植物体的表面（主如果叶片），从体内散失到体外的现象。

蒸腾速度：植物在一按时间内单位叶面积蒸腾的水量，用g/m2*h表示。

蒸腾比率：植物光合作用产生的干物质与蒸腾失水量的比值，用g.kg-1表示。

蒸腾系数：植物制造1 g干物质所需水分的克数，用g.g-1表示。

水分临界期：植物对水分不足最敏感的时期。

第二章：矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运和同化灰分元素：指以氧化物形式存在于灰分中的元素，又叫矿质元素。

大量元素：植物对其需要量相对较大的元素，碳、氢、氧、氮、钾、钙、镁、磷、硫九种。

微量元素：植物需要量极微，稍多即发生迫害的元素，氯、铁、锰、硼、锌、铜、镍、钼八种。

通道运输理论：细胞质膜上有内在蛋白组成的通道，横跨膜的双侧，离子顺着跨膜的电化学势梯度进入细胞。

植物科学基础第一章习题一、选择题1、（）是遗传物质贮存和复制的场所。

A、线粒体 B、核糖体 C、细胞核 D、染色体2、生物体的一切生命活动的重要化学反应都离不开。

（）A、糖类B、脂类C、无机盐D、水3、包含遗传物质的一组细胞器是。

（）A、高尔基体和染色体B、核糖体和内质网C、内质网和叶绿体D、叶绿体和线粒体4、下列哪种细胞器被称为细胞内供应能量的“动力工厂”（）A、线粒体B、核糖体C、叶绿体D、高尔基体5、绿色植物所特有的细胞器是（）A、质体B、中心体C、高尔基体D、液泡6、真核细胞进行有氧呼吸的场所是（）A、内质网B、线粒体C、质体D、中心体7、（）游离在细胞质中或附着在内质网上，是合成蛋白质的中心场所。

A、质体B、线粒体C、核糖体D、高尔基体8、某植物有丝分裂中期有42条染色体，则该植物体细胞染色体为（）A、42条B、21条C、84条D、126条9、某植物有丝分裂后期有42条染色体，则该植物体细胞染色体为（）A、42条B、21条C、84条D、126条10、以下化合物中都含有N元素的一组是（）A、蛋白质、核酸B、脂类、果糖C、纤维素、核酸D、淀粉、乳糖11、染色质的主要成分是（）A、蛋白质、核酸B、蛋白质、DNAC、蛋白质、RNAD、核酸、DNA12、减数分裂又称为（）A、直接分裂B、间接分裂C、成熟分裂D、成长分裂13、下列哪些说法说明了酶的本质。

（）A、都有催化作用B、催化效率高C、都有专一性D、绝大多数是蛋白质14、染色体和染色质的关系（）A、同一物质在不同时期的相同形态B、不同物质出现于不同的时期C、不同物质但都能染上颜色D、同一去物质在不同时期的不同形态15、有丝分裂中DNA进行复制是在细胞周期的（）进行的A、分裂间期B、前期C、中期D、后期16、在减数分裂中，每个二价体逐渐缩短变粗，称为四分体的时期是（）A、偶线期B、粗线期C、双线期D、细线期17、细胞有丝分裂过程中，DNA数目和染色体数目的增加分别发生在（）A、间期和前期B、前期和中期C、间期和后期18、植物细胞的细胞膜外面有（）A、细胞壁B、细胞质C、细胞核D、细胞器19、不存在中心体的细胞是（）A、人的肌肉细胞B、小麦叶肉细胞C、蛙卵D、线粒体20、下列生物中哪一种是自养型生物（）A、硝化细菌B、大肠杆菌C、乳酸菌D、蛔虫21、组成核酸的基本单位是（）22、真核细胞的“控制中心”是（）A、线粒体B、核糖体C、细胞核D、细胞液23、组成某一种蛋白质的氨基酸有（）A、4种B、20种C、21种D、不能确定24、未成熟的果实具有涩味是因为（）的缘故。

第一章细胞信号转导（signal transdution）教学时数：4学时左右。

教学目的与要求：使学生了解细胞信号转导的定义和内容；掌握受体和和跨膜信号转换的过程，植物细胞第二信使的种类及重要作用。

教学重点：细胞信号转导的定义、研究内容；受体和跨膜信号转换；细胞内的第二信使系统。

教学难点：细胞受体和跨膜信号转换。

本章主要阅读文献资料：1.翟中和编：《细胞生物学》，高等教育出版社。

2.王镜岩主编：《生物化学》（第三版），高等教育出版社。

3.宋叔文、汤章城主编：《植物生理与分子生物学》（第二版），科学出版社。

4.王宝山主编：《植物生理学》(2004年版)，科学出版社。

本章讲授内容：生长发育是基因在一定时间、空间上顺序表达的过程，而基因表达除受遗传信息支配外，还受环境的调控。

植物在整个生长发育过程中，受到各种内外因素的影响，这就需要植物体正确地辨别各种信息并作出相应的反应，以确保正常的生长和发育。

例如植物的向光性能促使植物向光线充足的方向生长，在这个过程中，首先植物体要能感受到光线，然后把相关的信息传递到有关的靶细胞，并诱发胞内信号转导，调节基因的表达或改变酶的活性例如：光质→光受体→信号转导组分→光调节基因→向光性反应对于植物来讲，在生命活动的各个阶段都受到周围环境中各种因素的影响，例如温度、湿度、光、重力、病原微生物等等。

有来自相邻细胞的刺激、细胞壁的刺激、激素等等刺激，连接环境刺激到植物反应的分子途径就是信号转导途径，细胞接受信号并整合、放大信号，最终引起细胞反应，这种信息在胞间传递和胞内转导过程称为植物体内的信号传导。

植物细胞信号转导（signal transdution）主要研究植物感受、传导环境刺激的分子途径及其在植物发育过程中调控基因的表达和生理生化反应，即细胞耦联各种（内部或外源）刺激信号与其引起的特定的细胞生理效应之间的一系列反应机制。

植物细胞信号转导的模式生物体在不同的生长发育阶段，自身也不断产生各种信号，以调节其本身的生命进程，如激素、营养物质等。

《植物生理学》课程笔记第一章：植物细胞的结构、功能与信号转导一、植物细胞的结构1. 细胞壁细胞壁是植物细胞最外层的结构，它为细胞提供了机械支持和保护。

细胞壁的主要成分包括：- 纤维素：构成细胞壁的主要结构蛋白，赋予细胞壁强度和刚性。

- 半纤维素：填充纤维素微纤丝之间的空隙，增加细胞壁的弹性。

- 果胶：一种多糖，存在于细胞壁的中间层，具有亲水性，有助于细胞间的粘附。

- 伸展蛋白：一种富含羟脯氨酸的蛋白质，参与细胞壁的扩展和调节。

细胞壁的孔隙性和选择性透过性允许水分、气体和某些溶解物通过。

2. 细胞膜细胞膜是紧贴细胞壁内侧的一层薄膜，主要由磷脂双分子层和嵌入其中的蛋白质组成。

细胞膜的功能包括：- 物质运输：通过载体蛋白和通道蛋白调控物质的进出。

- 能量转换：参与光合作用和呼吸作用中的能量转换过程。

- 信号传递：细胞膜上的受体蛋白可以识别外部信号并启动细胞内信号转导。

- 细胞识别：细胞膜上的糖蛋白参与细胞间的识别和通讯。

3. 细胞质细胞质是细胞膜与细胞核之间的物质，包括细胞器和细胞溶胶。

细胞质的功能包括：- 支撑和连接细胞器。

- 提供代谢反应的场所。

- 参与物质的运输和分配。

4. 细胞核细胞核是细胞的控制中心，包含以下结构：- 核膜：双层膜结构，上有核孔复合体，调控物质的进出。

- 核仁：参与核糖体RNA的合成和核糖体的组装。

- 染色质：由DNA和蛋白质组成，负责存储和传递遗传信息。

5. 细胞器植物细胞内含有多种细胞器，各自具有特定的功能：- 线粒体：细胞的“能量工厂”，参与氧化磷酸化和ATP的合成。

- 叶绿体：光合作用的场所，含有叶绿素，能将光能转化为化学能。

- 内质网：分为粗糙内质网和光滑内质网，参与蛋白质的合成和脂质代谢。

- 高尔基体：负责蛋白质的修饰、包装和运输。

- 液泡：储存水分、营养物质和废物，维持细胞渗透压和膨胀状态。

- 质体：储存淀粉、蛋白质等物质，是植物细胞特有的细胞器。

二、植物细胞的功能1. 物质代谢植物细胞通过以下途径进行物质代谢：- 光合作用：在叶绿体内将光能转化为化学能，合成有机物。