Forskellige typer cellulær kommunikation

Celler i flercellede organismer skal påtage sig specialiserede roller og skal vide, hvornår de skal udføre specifikke aktiviteter. Celler koordinerer deres handlinger gennem forskellige typer cellulær kommunikation, også kaldet cellesignalering. Typiske cellesignaler er kemiske og kan målrettes lokalt eller generelt for organismen.

Mobilkommunikation er en flertrinsproces, der inkluderer følgende:

• Afsendelse af det kemiske signal.
• Modtagelse af signalet ved målcellens ydre membranreceptor.
  
• Videresendelse af signalet ind i målcellens indre.
• Ændring af målcellens adfærd.

De forskellige typer cellulær kommunikation følger alle de samme trin, men adskiller sig ved signalprocessens hastighed og afstanden, hvor den virker. Nerveceller signalerer hurtigt, men lokalt, mens kirtler, der frigiver hormoner, arbejder langsommere, men i hele organismen.

De forskellige typer cellulær signalering har udviklet sig til at tage højde for hastighed og afstandskrav til forskellige cellefunktioner.

Celler bruger forskellige typer signalering afhængigt af hvilke andre celler de vil nå. De fire typer cellekommunikation er:

• Parakrin: Signalcellen udskiller et kemikalie, der diffunderer lokalt til målceller.
  
• Autokrin: Svarende til parakrin signalering, men målcellen er signalcellen. Cellen sender signaler fra et cellemembranområde til et andet.
• Endokrin: Endokrin signalering producerer et hormon, der bevæger sig gennem organismen via kredsløbssystemet.
• Synaptisk: De afsendende og modtagende celler har bygget en synaptisk struktur, der bringer deres cellemembraner i tæt kontakt for nem udveksling af signaler.

Celler frigiver kemiske signaler for at lade andre celler vide, hvilke handlinger de tager, og de modtager signaler, der informerer dem om aktiviteterne i andre organisme-celler. Handlinger som f.eks celledelingcellevækst, celledød og produktion af proteiner koordineres gennem de forskellige typer cellesignaler.

Under parakrin signalering udskiller en celle et kemikalie, der i sidste ende forårsager specifikke ændringer i nabocellernes opførsel. Den oprindelige celle producerer det kemiske signal, der diffunderer i hele vævet i nærheden. Kemikaliet er ikke stabilt og forringes, hvis det skal rejse lange afstande.

Som et resultat bruges parakrin signalering til lokal cellekommunikation.

Det kemikalie, som cellen producerer, er målrettet mod andre specifikke celler. De målrettede celler har receptorer på deres cellemembraner til det udskilte kemikalie. Ikke-målrettede celler har ikke de krævede receptorer og påvirkes ikke. Det udskillede kemikalie binder sig til målcellernes receptorer og udløser en reaktion inde i cellen. Reaktionen påvirker igen målrettet celleadfærd.

For eksempel, hudceller vokse i lag med det øverste lag bestående af døde celler. Celler af et andet væv ligger under det nederste lag af hudceller. Lokal cellesignalering sikrer, at hudcellerne ved, i hvilket lag de er placeret, og om de skal dele sig for at erstatte døde celler.

Parakrin signalering bruges også til at kommunikere indeni muskelvæv. Et parakrin-kemisk signal fra nervecellerne i muskelen får muskelcellerne til at trække sig sammen, hvilket giver mulighed for muskelbevægelse i den større organisme.

Autokrin signalering ligner parakrin signalering, men virker på den celle, der oprindeligt udskiller signalet. Den oprindelige celle frembringer et kemisk signal, men signalets receptorer er på den samme celle. Som et resultat stimulerer cellen sig selv til at ændre sin adfærd.

For eksempel kan en celle udskille et kemikalie, der fremmer cellevækst. Signalet diffunderer gennem det lokale væv, men fanges af receptorer på den oprindelige celle. Cellen, der udskilt signalet, stimuleres derefter til at engagere sig i mere vækst.

Denne funktion er nyttig i embryoner, hvor vækst er vigtig, og den fremmer også effektiv celledifferentiering, når autokrin signalering forstærker en celles identitet. Autokrin selvstimulering er sjælden i sundt væv hos voksne, men kan findes i nogle kræftformer.

Ved endokrin signalering udskiller den oprindelige celle et hormon, der er stabilt over lange afstande. Hormonet diffunderer gennem cellevævet til kapillærer og bevæger sig gennem organismen.

Endokrine hormoner spredt gennem kroppen og målceller på steder, der er fjernt fra signalcellen. De målrettede celler har receptorer for hormonet og ændrer deres adfærd, når receptorer aktiveres.

For eksempel producerer celler i binyrerne hormonet adrenalin, som får kroppen til at gå i "kamp eller flugt" -tilstand. Hormonet spredes gennem kroppen i blodet og forårsager reaktioner i målrettede celler. Blodårer indsnævres for at øge blodtrykket for musklerne, hjertet pumper hurtigere, og nogle svedkirtler aktiveres. Hele organismen placeres i en tilstand af beredskab til ekstra anstrengelse.

Hormonet er det samme overalt, men når det udløser receptorer på celler, ændrer cellerne deres adfærd på forskellige måder.

Når to celler kontinuerligt skal udveksle omfattende signalering, giver det mening at opbygge specielle kommunikationsstrukturer for at lette udvekslingen af ​​kemiske signaler. Det synaps er en celleforlængelse, der bringer de ydre cellemembraner i to celler tæt på hinanden. Signaleringen på tværs af en synaps forbinder altid kun to celler, men en celle kan have så tæt tilknytning til flere celler på samme tid.

Kemiske signaler frigivet i synaptisk hul optages straks af partnercelle-receptorer. For nogle celler er afstanden så lille, at cellerne effektivt rører ved hinanden. I så fald kan kemiske signaler på den ene celles ydre cellemembran direkte engagere receptorer på membranen i den anden celle, og kommunikationen er især hurtig.

Typisk synaptisk kommunikation finder sted mellem neuroner i hjernen. Hjernecellerne konstruerer synapser for at etablere foretrukne kommunikationskanaler med nogle naboceller. Cellerne kan derefter kommunikere særligt godt med deres synaptiske kommunikationspartnere og udveksler kemiske signaler hurtigt og ofte.

Afsendelse af et cellulært kommunikationssignal er relativt ligetil, da cellen udskiller kemikaliet, og signalet distribueres i henhold til dets type. Modtagelse af et signal er mere kompliceret, fordi signalkemikaliet forbliver uden for målcellen. Før signalet kan ændre celleopførsel, skal det gå ind i cellen og udløse ændringen.

For det første skal målcellen have receptorer, der svarer til det kemiske signal. Receptorerne er kemikalier på overfladen af ​​cellen, der kan binde til bestemte kemiske signaler. Når en receptor binder til et kemisk signal, frigiver den en trigger på indersiden af ​​cellemembranen.

Udløseren involverer derefter en proces med signaltransduktion hvor det udløste kemikalie målretter mod en del af cellen, hvor cellens adfærd skal ændres.

Celler vokser og deler sig som et resultat af signalering fra andre celler. Et sådant vækstsignal binder til målcelle-receptorer og udløser en signaltransduktion inde i cellen. Transduktionskemikaliet kommer ind i cellekernen og får cellen til at starte vækst og efterfølgende celledeling.

Transduktionskemikaliet opnår dette ved at påvirke genekspression. Det aktiverer de gener, der er ansvarlige for produktionen af ​​yderligere celleproteiner, der får cellen til at vokse og dele sig. Cellen udtrykker et nyt sæt gener og ændrer dets adfærd i henhold til det signal, der blev modtaget.

Celler kan også ændre deres adfærd i henhold til cellesignaler ved at ændre mængden af ​​energi, de producerer, ændre mængden af ​​kemikalier, de udskiller eller engagerer sig i celle apoptose eller kontrolleret celledød. Den cellulære kommunikationscyklus forbliver den samme, hvor celler stammer fra signaler, målceller modtager dem og målceller ændrer derefter deres adfærd i henhold til det modtagne signal.