Obsah
- Bunky komunikujú so štyrmi typmi signálov
- Parakrinné signály udržiavajú poriadok v susedstve buniek
- Autokrinná signalizácia môže podporovať rast
- Endokrinná signalizácia ovplyvňuje celý organizmus
- Synaptická signalizácia spája dva bunky
- Proces príjmu signálu je podobný pre všetky typy bunkovej komunikácie
- Génová expresia je mechanizmom zmien v správaní buniek
Bunky vo viacbunkových organizmoch musia prevziať špecializované úlohy a musia vedieť, kedy vykonávať konkrétne činnosti. Bunky koordinujú svoju činnosť prostredníctvom rôznych typov bunkovej komunikácie, ktorá sa tiež nazýva bunková signalizácia, Typické bunkové signály sú svojou povahou chemické a môžu byť cielené lokálne alebo pre organizmus všeobecne.
Bunková komunikácia je viacstupňový proces, ktorý zahŕňa:
Rôzne typy celulárnej komunikácie sledujú rovnaké kroky, líšia sa však rýchlosťou signalizačného procesu a vzdialenosťou, v ktorej pôsobí. Nervové bunky signalizujú rýchlo, ale lokálne, zatiaľ čo hormóny uvoľňujúce žľazy fungujú pomalšie, ale v celom organizme.
Rôzne typy bunkovej signalizácie sa vyvinuli, aby sa zohľadnili požiadavky na rýchlosť a vzdialenosť pre rôzne bunkové funkcie.
Bunky komunikujú so štyrmi typmi signálov
Bunky používajú rôzne typy signalizácie v závislosti od toho, ktoré ďalšie bunky chcú dosiahnuť. Štyri typy bunkovej komunikácie sú:
Bunky uvoľňujú chemické signály, aby informovali ostatné bunky o tom, aké kroky podnikajú, a dostanú signály, ktoré ich informujú o činnosti buniek iných organizmov. Činnosti, ako je delenie buniek, bunkový rast, bunková smrť a produkcia proteínov, sú koordinované prostredníctvom rôznych typov bunkovej signalizácie.
Parakrinné signály udržiavajú poriadok v susedstve buniek
Počas parakrinnej signalizácie bunka vylučuje chemikáliu, ktorá nakoniec spôsobuje špecifické zmeny v správaní susedných buniek. Pôvodná bunka produkuje chemický signál, ktorý sa šíri po celom tkanive v okolí. Chemická látka nie je stabilná a zhoršuje sa, ak musí prejsť na veľké vzdialenosti.
Vo výsledku sa používa parakrinná signalizácia lokálna bunková komunikácia.
Chemikália, ktorú bunka produkuje, je zameraná na iné špecifické bunky. Cielené bunky majú na svojich bunkových membránach receptory pre vylučovanú chemikáliu. Necieľové bunky nemajú potrebné receptory a nie sú ovplyvnené. Vylučovaná chemikália sa naviaže na receptory cieľových buniek a vo vnútri bunky vyvoláva reakciu. Reakcia zasa ovplyvňuje cielené správanie buniek.
Napríklad kožné bunky rastú vo vrstvách, pričom horná vrstva je vytvorená z mŕtvych buniek. Bunky iného tkaniva ležia pod spodnou vrstvou kožných buniek. Signalizácia lokálnych buniek zabezpečuje, že kožné bunky vedia, v ktorej vrstve sú a či sa musia rozdeliť, aby nahradili mŕtve bunky.
Parakrinná signalizácia sa tiež používa na komunikáciu vo svalovom tkanive. Parakrinný chemický signál z nervových buniek vo svale spôsobuje svalové bunky kontrakciu, čo umožňuje pohyb svalov vo väčšom organizme.
Autokrinná signalizácia môže podporovať rast
Autokrinná signalizácia je podobná parakrinnej signalizácii, ale pôsobí na bunku, ktorá pôvodne signál vylučuje. Pôvodná bunka produkuje chemický signál, ale receptory pre signál sú na tej istej bunke. V dôsledku toho sa bunka stimuluje, aby zmenila svoje správanie.
Bunka môže napríklad vylučovať chemikáliu, ktorá podporuje bunkový rast. Signál difunduje celým lokálnym tkanivom, ale je zachytávaný receptormi na pôvodnej bunke. Bunka, ktorá vylučovala signál, sa potom stimuluje, aby sa zapojila do väčšieho rastu.
Táto vlastnosť je užitočná u embryí, kde je dôležitý rast, a tiež podporuje účinnú diferenciáciu buniek, keď autokrinná signalizácia posilňuje bunkovú identitu. Autokrinná autostimulácia je u zdravého tkaniva dospelých zriedkavá, ale pri niektorých rakovinách sa vyskytuje.
Endokrinná signalizácia ovplyvňuje celý organizmus
Pri endokrinnej signalizácii pôvodná bunka sekretuje hormón, ktorý je stabilný na veľké vzdialenosti. Hormón difunduje bunkovým tkanivom do kapilár a prechádza obehovým systémom organizmu.
Endokrinné hormóny sa šíria v tele a cieľových bunkách v miestach, ktoré sú vzdialené od signalizačnej bunky. Cielené bunky majú receptory pre hormón a menia svoje správanie, keď sú receptory aktivované.
Napríklad bunky v nadobličkách produkujú hormón adrenalín, ktorý spôsobuje, že telo vstúpi do režimu "bojovať alebo letieť". Hormón sa šíri v tele v krvi a spôsobuje reakcie v cieľových bunkách. Krvné cievy obmedzujú krvný tlak na svaly, srdcové pumpy rýchlejšie a aktivujú sa niektoré potné žľazy. Celý organizmus je uvedený do stavu pripravenosti na ďalšiu námahu.
Hormón je všade rovnaký, ale keď spúšťa receptory na bunkách, bunky menia svoje správanie rôznymi spôsobmi.
Synaptická signalizácia spája dva bunky
Ak si dve bunky musia neustále vymieňať rozsiahlu signalizáciu, má zmysel budovať špeciálne komunikačné štruktúry na uľahčenie výmeny chemických signálov. synapsie je bunková extenzia, ktorá privádza vonkajšie bunkové membrány dvoch buniek do tesnej blízkosti. Signalizácia cez synapsu vždy spája iba dve bunky, ale bunka môže mať také úzke asociácie s niekoľkými bunkami súčasne.
Chemické signály uvoľňované do synaptická medzera sú okamžite prijímané receptormi partnerských buniek. Pre niektoré bunky je medzera tak malá, že sa bunky skutočne dotýkajú. V takom prípade môžu chemické signály na vonkajšej bunkovej membráne jednej bunky priamo zapojiť receptory na membránu druhej bunky a komunikácia je obzvlášť rýchla.
Medzi nimi prebieha typická synaptická komunikácia neuróny v mozgu. Mozgové bunky konštruujú synapsie, aby vytvorili preferované komunikačné kanály s niektorými susednými bunkami. Bunky potom môžu obzvlášť dobre komunikovať so svojimi synaptickými komunikačnými partnermi a rýchlo a často si vymieňať chemické signály.
Proces príjmu signálu je podobný pre všetky typy bunkovej komunikácie
Bunkový komunikačný signál je relatívne priamočiary vpred, keď bunka vylučuje chemikáliu a signál je distribuovaný podľa svojho typu. Prijímanie signálu je komplikovanejšie, pretože signálna chemikália zostáva mimo cieľovej bunky. Predtým, ako signál zmení správanie bunky, musí vstúpiť do bunky a spustiť zmenu.
Po prvé, cieľová bunka musí mať receptory zodpovedajúce chemickému signálu. Receptory sú chemikálie na povrchu bunky, ktoré sa môžu viazať na určité chemické signály. Keď sa receptor viaže na chemický signál, uvoľní spúšť na vnútornej strane bunkovej membrány.
Spúšť potom spustí proces transdukcia signálu v ktorej spustená chemická látka zacieľuje na časť bunky, kde by sa malo zmeniť správanie buniek.
Génová expresia je mechanizmom zmien v správaní buniek
Bunky rastú a delia sa v dôsledku signalizácie od iných buniek. Takýto rastový signál sa viaže na receptory cieľových buniek a spúšťa transdukciu signálu vo vnútri bunky. Transdukčná chemikália vstupuje do bunkového jadra a spôsobuje, že bunka iniciuje rast a následné delenie buniek.
Transdukčná chemikália to dosahuje ovplyvňovaním génová expresia, Aktivuje gény, ktoré sú zodpovedné za produkciu ďalších bunkových proteínov, ktoré spôsobujú rast a delenie buniek. Bunka exprimuje nový súbor génov a mení svoje správanie podľa prijatého signálu.
Bunky môžu tiež meniť svoje správanie podľa bunkových signálov zmenou množstva energie, ktorú produkujú, zmenou množstva chemikálií, ktoré vylučujú alebo sa zapájajú do bunky. apoptóza alebo riadená smrť buniek. Cyklus bunkovej komunikácie zostáva rovnaký, pričom signály pochádzajúce z buniek, cieľové bunky ich prijímajú a cieľové bunky potom menia svoje správanie podľa prijatého signálu.