Зміст
- Клітини спілкуються з чотирма типами сигналів
- Паракринні сигнали підтримують порядок у сусідньому клітині
- Автокринна сигналізація може сприяти росту
- Ендокринна сигналізація впливає на весь організм
- Синаптичні сигнальні зв'язки Дві клітини
- Процес прийому сигналу однаковий для всіх типів стільникового зв'язку
- Експресія генів - це механізм змін у поведінці клітин
Клітини багатоклітинних організмів повинні брати на себе спеціалізовані ролі і повинні знати, коли здійснювати певну діяльність. Клітини координують свої дії за допомогою різних типів стільникового зв'язку, які також називаються стільникова сигналізація. Типові клітинні сигнали мають хімічну природу і можуть бути націлені місцево або на організм загалом.
Стільниковий зв’язок - це багатоетапний процес, який включає в себе наступне:
Всі типи стільникового зв'язку всі дотримуються одних і тих же кроків, але відрізняються швидкістю процесу сигналізації та відстані, на якій він діє. Нервові клітини сигналізують швидко, але локально, тоді як залози, що вивільняють гормони, працюють повільніше, але в усьому організмі.
Різні типи стільникової сигналізації еволюціонували з урахуванням вимог до швидкості та відстані для різних функцій комірок.
Клітини спілкуються з чотирма типами сигналів
Клітини використовують різні типи сигналізації залежно від того, до яких інших комірок вони хочуть дістатися. Чотири типи клітинної комунікації:
Клітини випускають хімічні сигнали, щоб іншим клітинам знати, які дії вони вживають, і вони отримують сигнали, що інформують їх про діяльність інших клітин організму. Такі дії, як поділ клітин, ріст клітин, загибель клітин та вироблення білків, координуються за допомогою різних типів клітинної сигналізації.
Паракринні сигнали підтримують порядок у сусідньому клітині
Під час паракринової сигналізації клітина виділяє хімічний засіб, який врешті-решт викликає специфічні зміни в поведінці сусідніх клітин. Клітина, що походить, виробляє хімічний сигнал, який розсіюється по всій тканині, що знаходиться поруч. Хімічна речовина не є стабільною і погіршується, якщо їй доведеться проїхати великі відстані.
Як результат, паракринна сигналізація використовується для локальний клітинний зв’язок.
Хімічна речовина, яку виробляє клітина, спрямована на інші конкретні клітини. Цільові клітини мають рецептори на своїх клітинних мембранах для виділяється хімічного речовини. Нецільові клітини не мають необхідних рецепторів і на них не впливають. Секретована хімічна речовина приєднується до рецепторів цільових клітин і викликає реакцію всередині клітини. Реакція, у свою чергу, впливає на цільову поведінку клітин.
Наприклад, клітини шкіри ростуть шарами, верхній шар яких складається з мертвих клітин. Клітини різної тканини лежать під нижнім шаром клітин шкіри. Локальна клітинна сигналізація гарантує, що клітини шкіри знають, у якому шарі вони знаходяться та чи потрібно їх ділити, щоб замінити відмерлі клітини.
Паракринна сигналізація також використовується для зв'язку всередині м’язової тканини. Паракринний хімічний сигнал від нервових клітин у м’язі змушує м’язові клітини скорочуватися, що дозволяє рухати м’язи в більшому організмі.
Автокринна сигналізація може сприяти росту
Автокринна сигналізація схожа на паракринну сигналізацію, але діє на клітину, яка спочатку секретує сигнал. Початкова клітина виробляє хімічний сигнал, але рецептори сигналу знаходяться в одній клітині. В результаті клітина стимулює себе до зміни своєї поведінки.
Наприклад, клітина може виділяти хімічну речовину, яка сприяє росту клітин. Сигнал дифундує по всій місцевій тканині, але захоплюється рецепторами в клітині, що походить. Потім клітина, яка секретувала сигнал, стимулюється до більшого росту.
Ця функція корисна для ембріонів, де важливий ріст, а також сприяє ефективному диференціюванню клітин, коли аутокринна сигналізація підсилює ідентичність клітин. Автокринне самостимуляція рідко зустрічається у здорової тканини дорослих, але може зустрічатися у деяких видів раку.
Ендокринна сигналізація впливає на весь організм
Під час ендокринної сигналізації клітина, що походить, виділяє стійкий на великі відстані гормон. Гормон дифундує через клітинні тканини в капіляри і проходить через кровоносну систему організму.
Ендокринні гормони поширюються по всьому організму та клітинам-мішеням у місцях, віддалених від сигнальної клітини. Цільові клітини мають рецептори гормону і змінюють свою поведінку при активації рецепторів.
Наприклад, клітини надниркових залоз виробляють гормон адреналін, який змушує організм переходити в режим «бій або політ». Гормон поширюється по організму в крові і викликає реакції в цільових клітинах. Кровоносні судини звужуються для підвищення артеріального тиску для м’язів, серце швидше накачується і деякі потові залози активуються. Весь організм перебуває в стані готовності до зайвих навантажень.
Гормон скрізь однаковий, але коли він запускає рецептори на клітини, клітини змінюють свою поведінку по-різному.
Синаптичні сигнальні зв'язки Дві клітини
Коли двом клітинам постійно доводиться обмінюватися обширною сигналізацією, має сенс будувати спеціальні комунікаційні структури для полегшення обміну хімічними сигналами. The синапс являє собою розширення клітин, яке зближує зовнішні клітинні мембрани двох клітин у безпосередній близькості. Сигналізація через синапс завжди пов'язує лише дві комірки, але клітина може мати такі тісні зв'язки з кількома клітинками одночасно.
Хімічні сигнали, що виділяються в синаптичний розрив негайно приймаються рецепторами клітин-партнерів. Для деяких клітин розрив настільки малий, що клітини ефективно торкаються. У цьому випадку хімічні сигнали на зовнішній клітинній мембрані однієї клітини можуть безпосередньо залучати рецептори на мембрану іншої клітини, і зв’язок особливо швидкий.
Типовий синаптичний зв’язок відбувається між нейрони в мозку. Клітини мозку будують синапси для встановлення бажаних каналів зв'язку з деякими сусідніми клітинами. Потім клітини можуть особливо добре спілкуватися зі своїми синаптичними партнерами по спілкуванню, обмінюючись хімічними сигналами швидко та часто.
Процес прийому сигналу однаковий для всіх типів стільникового зв'язку
Якщо сигнал стільникового зв'язку є відносно прямим вперед, оскільки клітина виділяє хімічну речовину і сигнал розподіляється відповідно до її типу. Отримання сигналу є складнішим, оскільки хімічний сигнал залишається поза цільовою коміркою. Перш ніж сигнал може змінити поведінку комірки, він повинен увійти до комірки та запустити зміну.
По-перше, клітина-мішень повинна мати рецептори, що відповідають хімічному сигналу. Рецептори - це хімічні речовини на поверхні клітини, які можуть зв’язуватися з певними хімічними сигналами. Коли рецептор зв’язується з хімічним сигналом, він випускає тригер на внутрішній стороні клітинної мембрани.
Потім тригер запускає процес переведення сигналу в якій запускається хімічна речовина націлює частину клітини, де поведінка клітин повинна змінюватися.
Експресія генів - це механізм змін у поведінці клітин
Клітини ростуть і діляться в результаті сигналізації від інших клітин. Такий сигнал росту зв’язується з рецепторами клітини-мішені і запускає передачу сигналу всередині клітини. Хімічний трансдукція потрапляє в ядро клітини і змушує клітину ініціювати ріст і подальший поділ клітин.
Перетворюючий хімічний реалізує це шляхом впливу експресія гена. Він активує гени, відповідальні за вироблення додаткових клітинних білків, які змушують клітину рости і ділитися. Клітина експресує новий набір генів і змінює свою поведінку відповідно до отриманого сигналу.
Клітини також можуть змінювати свою поведінку відповідно до сигналів клітин, змінюючи кількість енергії, яку вони виробляють, змінюючи кількість хімічних речовин, які вони виділяють або беруть участь у клітині апоптоз або контрольована загибель клітин. Цикл стільникового зв'язку залишається колишнім, і клітини, що походять від сигналів, клітини-мішені, які їх отримують, і клітини-мішені, а потім змінюють свою поведінку відповідно до отриманого сигналу.