Содержание
- Клетки связываются с четырьмя типами сигналов
- Паракринные сигналы поддерживают порядок в клеточном окружении
- Аутокринная сигнализация может способствовать росту
- Эндокринная сигнализация влияет на весь организм
- Сигнальные синаптические связи двух ячеек
- Процесс приема сигнала одинаков для всех типов сотовой связи
- Экспрессия генов является механизмом изменения клеточного поведения
Клетки в многоклеточных организмах должны выполнять специализированные функции и должны знать, когда выполнять определенные действия. Клетки координируют свои действия посредством различных типов сотовой связи, также называемой клеточная сигнализация, Типичные клеточные сигналы имеют химическую природу и могут быть нацелены локально или для организма в целом.
Сотовая связь - это многоступенчатый процесс, который включает в себя следующее:
Все различные типы сотовой связи выполняют одни и те же шаги, но различаются по скорости процесса сигнализации и расстоянию, на котором она действует. Нервные клетки сигнализируют быстро, но локально, в то время как железы, выделяющие гормоны, работают медленнее, но по всему организму.
Различные типы передачи сигналов сотовой связи развивались с учетом требований к скорости и расстоянию для различных функций ячейки.
Клетки связываются с четырьмя типами сигналов
Клетки используют разные типы сигналов в зависимости от того, какие другие клетки они хотят достичь. Четыре типа сотовой связи:
Клетки выпускают химические сигналы, чтобы другие клетки знали, какие действия они предпринимают, и они получают сигналы, информирующие их о деятельности других клеток организма. Такие действия, как деление клеток, рост клеток, гибель клеток и производство белков, координируются с помощью различных типов передачи сигналов клетки.
Паракринные сигналы поддерживают порядок в клеточном окружении
Во время паракринной передачи сигналов клетка выделяет химическое вещество, которое в конечном итоге вызывает специфические изменения в поведении соседних клеток. Исходная клетка производит химический сигнал, который распространяется по всей ткани поблизости. Химическое вещество нестабильно и портится, если ему приходится преодолевать большие расстояния.
В результате паракринная сигнализация используется для местная сотовая связь.
Химическое вещество, которое производит клетка, нацелено на другие специфические клетки. Клетки-мишени имеют рецепторы на своих клеточных мембранах для секретируемого химического вещества. Нецелевые клетки не имеют необходимых рецепторов и не подвержены влиянию. Секретируемое химическое вещество присоединяется к рецепторам клеток-мишеней и запускает реакцию внутри клетки. Реакция в свою очередь влияет на целевое поведение клеток.
Например, клетки кожи растут слоями, а верхний слой состоит из мертвых клеток. Клетки другой ткани лежат под нижним слоем клеток кожи. Локальная передача сигналов клеткам гарантирует, что клетки кожи знают, в каком слое они находятся и должны ли они делиться, чтобы заменить мертвые клетки.
Паракринная передача сигналов также используется для связи внутри мышечной ткани. Паракринный химический сигнал от нервных клеток в мышцах заставляет мышечные клетки сокращаться, обеспечивая движение мышц в большом организме.
Аутокринная сигнализация может способствовать росту
Аутокринная передача сигналов аналогична паракринной передаче сигналов, но действует на клетку, которая изначально секретирует сигнал. Исходная клетка производит химический сигнал, но рецепторы для сигнала находятся на той же клетке. В результате клетка стимулирует себя изменить свое поведение.
Например, клетка может выделять химическое вещество, которое способствует росту клеток. Сигнал распространяется по всей локальной ткани, но захватывается рецепторами исходной клетки. Клетка, которая секретировала сигнал, затем стимулируется для увеличения роста.
Эта функция полезна для эмбрионов, где важен рост, и также способствует эффективной дифференцировке клеток, когда аутокринная передача сигналов усиливает идентичность клеток. Аутокринная самостимуляция редко встречается в здоровых тканях взрослого человека, но встречается при некоторых видах рака
Эндокринная сигнализация влияет на весь организм
При эндокринной передаче сигналов исходная клетка выделяет гормон, который стабилен на больших расстояниях. Гормон диффундирует через клеточную ткань в капилляры и проходит через кровеносную систему организма.
Эндокринные гормоны распространяются по всему организму и клетки-мишени в местах, удаленных от сигнальной клетки. Клетки-мишени имеют рецепторы гормона и изменяют свое поведение, когда рецепторы активируются.
Например, клетки надпочечника вырабатывают гормон адреналин, который заставляет организм переходить в режим «бой или бегство». Гормон распространяется по всему организму в крови и вызывает реакции в целевых клетках. Кровеносные сосуды сужают кровяное давление для мышц, сердце качает быстрее и активизируются некоторые потовые железы. Весь организм находится в состоянии готовности к дополнительным нагрузкам.
Гормон везде одинаков, но когда он запускает рецепторы на клетках, клетки по-разному меняют свое поведение.
Сигнальные синаптические связи двух ячеек
Когда двум ячейкам постоянно приходится обмениваться обширными сигналами, имеет смысл создавать специальные коммуникационные структуры для облегчения обмена химическими сигналами. синапс является клеточным расширением, которое приближает наружные клеточные мембраны двух клеток. Сигнализация через синапс всегда связывает только две ячейки, но ячейка может иметь такие тесные ассоциации с несколькими ячейками одновременно.
Химические сигналы выделяются в синаптическая щель немедленно принимаются рецепторами клетки-партнера. Для некоторых клеток разрыв настолько мал, что клетки эффективно соприкасаются. В этом случае химические сигналы на наружной клеточной мембране одной клетки могут напрямую взаимодействовать с рецепторами на мембране другой клетки, и связь происходит особенно быстро.
Типичная синаптическая связь происходит между нейроны в мозгу. Клетки мозга строят синапсы, чтобы установить предпочтительные каналы связи с некоторыми соседними клетками. Затем клетки могут особенно хорошо общаться со своими синаптическими партнерами, быстро и часто обмениваясь химическими сигналами.
Процесс приема сигнала одинаков для всех типов сотовой связи
Сигнал сотовой связи относительно прямой, поскольку клетка выделяет химическое вещество, а сигнал распределяется в соответствии с его типом. Прием сигнала более сложен, потому что химическое вещество сигнала остается вне клетки-мишени. Прежде чем сигнал может изменить поведение ячейки, он должен войти в ячейку и инициировать изменение.
Во-первых, клетка-мишень должна иметь рецепторы, соответствующие химическому сигналу. Рецепторы - это химические вещества на поверхности клетки, которые могут связываться с определенными химическими сигналами. Когда рецептор связывается с химическим сигналом, он запускает триггер внутри клеточной мембраны.
Триггер затем включает процесс передача сигнала в котором вызванное химическое вещество предназначается для части клетки, где поведение клеток должно измениться.
Экспрессия генов является механизмом изменения клеточного поведения
Клетки растут и делятся в результате передачи сигналов от других клеток. Такой сигнал роста связывается с рецепторами клетки-мишени и запускает передачу сигнала внутри клетки. Химикат трансдукции проникает в ядро клетки и заставляет клетку инициировать рост и последующее деление клетки.
Химическая трансдукция выполняет это, влияя экспрессия генов, Он активирует гены, которые отвечают за выработку дополнительных клеточных белков, которые заставляют клетку расти и делиться. Клетка экспрессирует новый набор генов и меняет свое поведение в соответствии с полученным сигналом.
Клетки также могут изменять свое поведение в соответствии с клеточными сигналами, изменяя количество производимой ими энергии, изменяя количество химических веществ, которые они выделяют или участвуя в клетке. апоптоз или контролируемая гибель клеток. Цикл сотовой связи остается тем же самым: ячейки, отправляющие сигналы, целевые ячейки, принимающие их, и целевые ячейки затем изменяют свое поведение в соответствии с полученным сигналом.