Sadržaj
- Stanice komuniciraju s četiri vrste signala
- Parakrini signali održavaju red u staničnoj blizini
- Autokrina signalizacija može potaknuti rast
- Endokrino signaliziranje utječe na cijeli organizam
- Sinaptička signalizacija povezuje dvije ćelije
- Proces prijema signala sličan je za sve vrste mobilne komunikacije
- Genska ekspresija je mehanizam za promjene u ponašanju stanica
Stanice u višećelijskim organizmima moraju preuzeti specijalizirane uloge i moraju znati kada obavljati određene aktivnosti. Stanice koordiniraju svoje akcije putem različitih vrsta stanične komunikacije, koje se također nazivaju stanična signalizacija, Tipični stanični signali su kemijske prirode i mogu se ciljati lokalno ili za organizam općenito.
Stanična komunikacija je višestupanjski proces koji uključuje sljedeće:
Svi tipovi stanične komunikacije slijede iste korake, ali razlikuju se brzinom procesa signalizacije i udaljenost na kojoj djeluje. Živčane stanice signaliziraju brzo, ali lokalno, dok žlijezde koje oslobađaju hormone djeluju sporije, ali u cijelom organizmu.
Različite vrste stanične signalizacije razvile su se da bi uzele u obzir potrebe za brzinom i daljinom za različite ćelijske funkcije.
Stanice komuniciraju s četiri vrste signala
Stanice koriste različite vrste signalizacije, ovisno o tome koje druge stanice žele dosegnuti. Četiri vrste stanične komunikacije su:
Stanice oslobađaju kemijske signale kako bi obavijestile ostale stanice koje akcije poduzimaju i primaju signale koji ih informišu o aktivnostima ostalih stanica organizma. Radnje poput stanične diobe, rasta stanice, stanične smrti i proizvodnje proteina koordiniraju se kroz različite vrste stanične signalizacije.
Parakrini signali održavaju red u staničnoj blizini
Tijekom parakrinske signalizacije stanica izlučuje kemikaliju koja na kraju uzrokuje specifične promjene u ponašanju susjednih stanica. Stanica s porijeklom proizvodi kemijski signal koji se širi kroz tkivo u blizini. Kemikalija nije stabilna i propadne ako mora prijeći velike udaljenosti.
Kao rezultat toga koristi se parakrinska signalizacija lokalna stanična komunikacija.
Kemikalija koju stanica proizvodi usmjerena je na druge određene stanice. Ciljane stanice imaju receptore na svojim staničnim membranama za izlučenu kemikaliju. Neciljane stanice nemaju potrebne receptore i na njih se ne utječe. Izlučena kemikalija veže se za receptore ciljanih stanica i pokreće reakciju unutar stanice. Reakcija zauzvrat utječe na ciljano ponašanje stanica.
Na primjer, stanice kože rastu u slojevima s gornjim slojem koji čine mrtve stanice. Stanice različitog tkiva leže ispod donjeg sloja stanica kože. Lokalna stanična signalizacija osigurava da stanice kože znaju u kojem sloju se nalaze i moraju li ih se podijeliti kako bi nadomjestile mrtve stanice.
Parakrinska signalizacija također se koristi za komunikaciju unutar mišićnog tkiva. Parakrinski kemijski signal iz živčanih stanica u mišićima uzrokuje kontrakciju mišićnih stanica, omogućavajući kretanje mišića u većem organizmu.
Autokrina signalizacija može potaknuti rast
Autokrinska signalizacija slična je parakrinskoj signalizaciji, ali djeluje na stanicu koja u početku izlučuje signal. Izvorna ćelija proizvodi kemijski signal, ali receptori za signal nalaze se na istoj ćeliji. Kao rezultat, stanica se stimulira da promijeni svoje ponašanje.
Na primjer, stanica može izlučiti kemikaliju koja potiče rast stanica. Signal se širi po lokalnom tkivu, ali ga bilježe receptori u stanici podrijetla. Stanica koja je izlučivala signal tada se stimulira da sudjeluje u većem rastu.
Ova je značajka korisna kod zametaka u kojima je rast važan, a također promiče učinkovitu diferencijaciju stanica kad autokrinska signalizacija pojačava identitet stanica. Autokrina samo-stimulacija rijetka je u zdravom tkivu odraslih, ali može se naći kod nekih karcinoma.
Endokrino signaliziranje utječe na cijeli organizam
U endokrinoj signalizaciji, izvorna stanica izlučuje hormon koji je stabilan na dugim udaljenostima. Hormon se kroz stanično tkivo difundira u kapilare i putuje kroz krvožilni sustav organizma.
Endokrini hormoni se šire po tijelu i ciljane stanice na mjestima koja su udaljena od signalne stanice. Ciljne stanice imaju receptore za hormon i mijenjaju njihovo ponašanje kada se receptori aktiviraju.
Na primjer, stanice nadbubrežne žlijezde proizvode hormon adrenalin, zbog čega tijelo ulazi u način "borbe ili bijega". Hormon se širi u tijelu u krvi i uzrokuje reakcije u ciljanim stanicama. Krvne žile sužavaju se za povećanje krvnog tlaka u mišićima, srce brže pumpa i aktiviraju se neke znojne žlijezde. Čitav organizam dovodi se u stanje spremnosti za dodatni napor.
Hormon je svugdje isti, ali kad aktivira receptore na stanicama, stanice mijenjaju svoje ponašanje na različite načine.
Sinaptička signalizacija povezuje dvije ćelije
Kad dvije stanice neprekidno moraju razmjenjivati opsežnu signalizaciju, ima smisla graditi posebne komunikacijske strukture kako bi se olakšala razmjena kemijskih signala. sinapsa je stanični nastavak koji dovodi vanjske stanične membrane dviju stanica u neposrednu blizinu. Signalizacija preko sinapse uvijek povezuje samo dvije stanice, ali stanica može imati tako blisku povezanost s nekoliko stanica istovremeno.
Kemijski signali ispuštani u sinaptički jaz odmah se preuzimaju od strane partnerskih receptora. Kod nekih stanica jaz je toliko mali da se stanice učinkovito dodiruju. U tom slučaju, kemijski signali na vanjskoj staničnoj membrani jedne stanice mogu izravno angažirati receptore na membrani druge stanice, a komunikacija je posebno brza.
Između se odvija tipična sinaptička komunikacija neuroni u mozgu. Stanice mozga grade sinapse kako bi uspostavili preferirane komunikacijske kanale s nekim susjednim stanicama. Tada stanice mogu posebno dobro komunicirati sa svojim sinaptičkim komunikacijskim partnerima, razmjenjujući kemijske signale brzo i često.
Proces prijema signala sličan je za sve vrste mobilne komunikacije
Ako je stanični komunikacijski signal razmjerno ravan, jer stanica izlučuje kemikaliju, a signal se distribuira u skladu s njenom vrstom. Primanje signala je složenije jer signalna kemikalija ostaje izvan ciljane ćelije. Prije nego što signal može promijeniti ponašanje stanice, on mora ući u ćeliju i pokrenuti promjenu.
Prvo, ciljna stanica mora imati receptore koji odgovaraju kemijskom signalu. Receptori su kemikalije na površini stanice koje se mogu vezati na određene kemijske signale. Kad se receptor veže na kemijski signal, on oslobađa okidač na unutarnjoj strani stanične membrane.
Tada okidač uključuje postupak prijenos signala u kojem aktivirana kemikalija cilja dio stanice u kojem bi se ponašanje stanica trebalo promijeniti.
Genska ekspresija je mehanizam za promjene u ponašanju stanica
Stanice rastu i dijele se kao rezultat signalizacije iz drugih stanica. Takav signal rasta veže se za ciljne receptore stanica i pokreće transdukciju signala unutar stanice. Transdukcijska kemikalija ulazi u stanično jezgro i uzrokuje da stanica pokrene rast i naknadnu diobu stanica.
Kemijska transdukcija to postiže utjecajem ekspresija gena, Aktivira gene koji su odgovorni za proizvodnju dodatnih staničnih proteina koji čine da stanica raste i dijeli se. Stanica izražava novi skup gena i mijenja svoje ponašanje u skladu s primljenim signalom.
Stanice također mogu promijeniti svoje ponašanje prema staničnim signalima tako što mijenjaju količinu energije koju proizvode, mijenjajući količinu kemikalija koje luče ili sudjeluju u stanici apoptoza ili kontrolirana stanična smrt. Stanični ciklus komunikacije ostaje isti, s ćelijama koje potiču signale, ciljne stanice koje ih primaju i ciljne ćelije zatim mijenjaju svoje ponašanje prema primljenom signalu.