Vsebina
- Celice komunicirajo s štirimi vrstami signalov
- Parakrinski signali ohranjajo red v celičnem sosedstvu
- Avtokrinska signalizacija lahko spodbuja rast
- Endokrino signaliziranje vpliva na celoten organizem
- Sinaptične signalizacijske povezave Dve celici
- Postopek sprejema signala je podoben za vse vrste mobilne komunikacije
- Genska ekspresija je mehanizem za spremembe v vedenju celic
Celice v večceličnih organizmih morajo prevzeti specializirane vloge in vedeti, kdaj izvajati določene dejavnosti. Celice usklajujejo svoje delovanje z različnimi vrstami celične komunikacije, imenovane tudi celična signalizacija. Tipični celični signali so kemične narave in jih je mogoče usmeriti lokalno ali za organizem na splošno.
Celična komunikacija je večstopenjski postopek, ki vključuje naslednje:
Vsi tipi celične komunikacije sledijo istim korakom, vendar se razlikujejo po hitrosti postopka signalizacije in razdalji, na kateri deluje. Živčne celice signalizirajo hitro, vendar lokalno, medtem ko žleze, ki sproščajo hormone, delujejo počasneje, vendar po celotnem organizmu.
Različne vrste celične signalizacije so se razvile tako, da so upoštevale zahteve glede hitrosti in razdalje za različne funkcije celic.
Celice komunicirajo s štirimi vrstami signalov
Celice uporabljajo različne vrste signalizacije, odvisno od tega, do katerih drugih celic želijo priti. Štiri vrste celične komunikacije so:
Celice sproščajo kemične signale, s katerimi obvestijo druge celice, kaj ukrepajo, in prejemajo signale, ki jih obveščajo o aktivnostih drugih celic organizma. Dejanja, kot so delitev celic, rast celic, odmrtje celic in proizvodnja beljakovin, se usklajujejo z različnimi vrstami celične signalizacije.
Parakrinski signali ohranjajo red v celičnem sosedstvu
Med parakrino signalizacijo celica izloča kemikalijo, ki sčasoma povzroči posebne spremembe v vedenju sosednjih celic. Izvirna celica proizvaja kemični signal, ki se širi po celotnem tkivu v bližini. Kemikalija ni stabilna in se pokvari, če mora potovati na velike razdalje.
Kot rezultat, se uporablja parakrinska signalizacija za lokalna celična komunikacija.
Kemikalija, ki jo celica proizvaja, je usmerjena v druge posebne celice. Ciljne celice imajo receptorje na svojih celičnih membranah za izločeno kemikalijo. Neciljne celice nimajo potrebnih receptorjev in nanje ne vplivajo. Izločena kemikalija se prilepi na receptorje tarčnih celic in sproži reakcijo znotraj celice. Reakcija pa vpliva na ciljno vedenje celic.
Na primer, kožne celice rastejo v plasteh, pri čemer je zgornja plast sestavljena iz mrtvih celic. Celice različnega tkiva ležijo pod spodnjo plastjo kožnih celic. Lokalna celična signalizacija zagotavlja, da kožne celice vedo, v kateri plasti se nahajajo in ali jih je treba deliti, da nadomestijo odmrle celice.
Parakrinska signalizacija se uporablja tudi za komunikacijo znotraj mišičnega tkiva. Parakrinski kemični signal iz živčnih celic v mišici povzroči krčenje mišičnih celic, kar omogoča gibanje mišic v večjem organizmu.
Avtokrinska signalizacija lahko spodbuja rast
Avtokrinska signalizacija je podobna parakrini signalizaciji, vendar deluje na celico, ki v začetku izloči signal. Prvotna celica proizvaja kemični signal, vendar so receptorji za signal na isti celici. Kot rezultat, celica spodbudi sebe, da spremeni svoje vedenje.
Na primer, celica lahko izloči kemikalijo, ki pospešuje rast celic. Signal se širi po lokalnem tkivu, vendar ga zajamejo receptorji na izvorni celici. Celica, ki je izločala signal, se nato spodbudi k večji rasti.
Ta funkcija je uporabna pri zarodkih, kjer je rast pomembna, poleg tega pa spodbuja učinkovito diferenciacijo celic, kadar avtokrinsko signaliziranje krepi identiteto celic. Avtokrinska samo-stimulacija je pri zdravih tkivih odraslih redka, vendar jih lahko najdemo pri nekaterih rakih.
Endokrino signaliziranje vpliva na celoten organizem
Pri endokrini signalizaciji izvorna celica izloča hormon, ki je stabilen na dolge razdalje. Hormon se skozi celično tkivo razprši v kapilare in potuje po obtočnem sistemu organizma.
Endokrini hormoni se širijo po telesu in ciljno celico na mestih, ki so oddaljena od signalne celice. Ciljne celice imajo receptorje za hormon in spreminjajo svoje vedenje, ko so receptorji aktivirani.
Na primer, celice v nadledvični žlezi proizvajajo hormon adrenalin, zaradi česar telo vstopi v način "boj ali beg". Hormon se širi po telesu v krvi in povzroča reakcije v ciljnih celicah. Krvne žile omejujejo, da povečajo krvni tlak v mišicah, srce hitreje črpa in aktivirajo se nekaj znojnih žlez. Celoten organizem je pripravljen na stanje dodatnega napora.
Hormon je povsod enak, toda ko sproži receptorje na celicah, celice spreminjajo svoje vedenje na različne načine.
Sinaptične signalizacijske povezave Dve celici
Ko morata dve celici neprekinjeno izmenjati obsežno signalizacijo, je smiselno zgraditi posebne komunikacijske strukture za lažjo izmenjavo kemičnih signalov. The sinaps je celični podaljšek, ki pripelje zunanje celične membrane dveh celic v neposredni bližini. Signalizacija prek sinapse vedno povezuje samo dve celici, vendar ima lahko celica tako tesne povezave z več celicami hkrati.
Kemični signali se sproščajo v sinaptična vrzel jih receptorji partnerskih celic takoj prevzamejo. Pri nekaterih celicah je vrzel tako majhna, da se celice učinkovito dotikajo. V tem primeru lahko kemični signali na zunanji celični membrani ene celice neposredno zajamejo receptorje na membrani druge celice, komunikacija pa je še posebej hitra.
Tipična sinaptična komunikacija poteka med nevroni v možgane. Možganske celice tvorijo sinapse, da vzpostavijo prednostne komunikacijske kanale z nekaterimi sosednjimi celicami. Celice lahko nato še posebej dobro komunicirajo s svojimi sinaptičnimi komunikacijskimi partnerji in si hitro in pogosto izmenjujejo kemijske signale.
Postopek sprejema signala je podoben za vse vrste mobilne komunikacije
Če je celični komunikacijski signal sorazmerno naravnost naprej, saj celica izloča kemikalijo in se signal porazdeli glede na vrsto. Sprejem signala je bolj zapleten, ker signalna kemikalija ostane zunaj ciljne celice. Preden signal lahko spremeni vedenje celice, mora vstopiti v celico in sprožiti spremembo.
Prvič, ciljna celica mora imeti receptorje, ki ustrezajo kemičnemu signalu. Receptorji so kemikalije na površini celice, ki se lahko vežejo na določene kemijske signale. Ko se receptor veže na kemični signal, sproži sprožilec na notranji strani celične membrane.
Sprožilec nato vključi postopek pretvorba signala v katerem sprožena kemikalija cilja del celice, kjer naj bi se vedenje celic spremenilo.
Genska ekspresija je mehanizem za spremembe v vedenju celic
Celice rastejo in se delijo kot posledica signalizacije iz drugih celic. Takšen rastni signal se veže na receptorje ciljnih celic in sproži pretvorbo signala znotraj celice. Transdukcijska kemikalija vstopi v jedro celice in povzroči, da celica začne rast in kasnejšo celično delitev.
Transdukcijska kemikalija to doseže z vplivanjem genska ekspresija. Aktivira gene, ki so odgovorni za proizvodnjo dodatnih celičnih beljakovin, zaradi katerih celica raste in se deli. Celica izrazi nov nabor genov in spremeni svoje vedenje glede na prejeti signal.
Celice lahko spremenijo tudi svoje vedenje glede na celične signale, tako da spremenijo količino energije, ki jo proizvedejo, spremenijo količino kemikalij, ki jih izločajo ali sodelujejo v celici apoptoza ali nadzorovana celična smrt. Celični cikel komunikacije ostaja enak, celice izvirajo iz signalov, ciljne celice jih sprejemajo in ciljne celice nato spreminjajo svoje vedenje glede na prejeti signal.