Verschiedene Arten der Mobilfunkkommunikation

Zellen in vielzelligen Organismen müssen spezialisierte Rollen übernehmen und wissen, wann sie bestimmte Aktivitäten ausführen müssen. Zellen koordinieren ihre Aktionen durch verschiedene Arten der zellulären Kommunikation, auch genannt Zellsignalisierung. Typische Zellsignale sind chemischer Natur und können lokal oder für den Organismus im Allgemeinen gezielt werden.

Die Mobilfunkkommunikation ist ein mehrstufiger Prozess, der Folgendes umfasst:

• Senden des chemischen Signals.
• Empfang des Signals am äußeren Membranrezeptor der Zielzelle.
  
• Weiterleitung des Signals in das Innere der Zielzelle.
• Verhalten der Zielzelle ändern.

Die verschiedenen Arten der zellularen Kommunikation folgen alle den gleichen Schritten, unterscheiden sich jedoch durch die Geschwindigkeit des Signalprozesses und die Entfernung, in der er wirkt. Nervenzellen signalisieren schnell, aber lokal, während Hormone freisetzende Drüsen langsamer, aber im gesamten Organismus arbeiten.

Die verschiedenen Arten der zellularen Signalisierung haben sich entwickelt, um die Geschwindigkeits- und Entfernungsanforderungen für verschiedene Zellfunktionen zu berücksichtigen.

Zellen verwenden unterschiedliche Arten der Signalisierung, je nachdem, welche anderen Zellen sie erreichen möchten. Die vier Arten der Zellkommunikation sind:

• Parakrin: Die Signalzelle sezerniert eine Chemikalie, die lokal zu den Zielzellen diffundiert.
  
• Autokrin: Ähnlich der parakrinen Signalübertragung, aber die Zielzelle ist die Signalzelle. Die Zelle sendet Signale von einem Zellmembranbereich zum anderen.
• Endokrin: Die endokrine Signalübertragung produziert ein Hormon, das über das Kreislaufsystem durch den Organismus wandert.
• Synaptisch: Die sendenden und empfangenden Zellen haben eine synaptische Struktur aufgebaut, die ihre Zellmembranen für einen einfachen Signalaustausch in engen Kontakt bringt.

Zellen geben chemische Signale ab, um anderen Zellen mitzuteilen, welche Aktionen sie ausführen, und sie empfangen Signale, die sie über die Aktivitäten anderer Zellen des Organismus informieren. Aktionen wie Zellteilung, Zellwachstum, Zelltod und die Produktion von Proteinen werden durch die verschiedenen Arten von Zellsignalen koordiniert.

Während der parakrinen Signalübertragung sondert eine Zelle eine Chemikalie ab, die schließlich spezifische Veränderungen im Verhalten benachbarter Zellen verursacht. Die Ursprungszelle erzeugt das chemische Signal, das durch das nahegelegene Gewebe diffundiert. Die Chemikalie ist nicht stabil und verschlechtert sich, wenn sie lange Strecken zurücklegen muss.

Infolgedessen wird die parakrine Signalgebung verwendet für lokale Zellkommunikation.

Die Chemikalie, die die Zelle produziert, ist auf andere spezifische Zellen gerichtet. Die Zielzellen haben auf ihren Zellmembranen Rezeptoren für die sezernierte Chemikalie. Nicht zielgerichtete Zellen haben nicht die erforderlichen Rezeptoren und sind nicht betroffen. Die sezernierte Chemikalie heftet sich an die Rezeptoren der Zielzellen und löst eine Reaktion innerhalb der Zelle aus. Die Reaktion wiederum beeinflusst das gezielte Zellverhalten.

Beispielsweise, Hautzellen wachsen in Schichten, wobei die oberste Schicht aus toten Zellen besteht. Unter der untersten Schicht der Hautzellen liegen Zellen eines anderen Gewebes. Die lokale Zellsignalisierung sorgt dafür, dass die Hautzellen wissen, in welcher Schicht sie sich befinden und ob sie sich teilen müssen, um abgestorbene Zellen zu ersetzen.

Parakrine Signalisierung wird auch verwendet, um nach innen zu kommunizieren Muskelgewebe. Ein parakrines chemisches Signal von den Nervenzellen im Muskel bewirkt, dass sich die Muskelzellen zusammenziehen, was eine Muskelbewegung im größeren Organismus ermöglicht.

Die autokrine Signalübertragung ähnelt der parakrinen Signalübertragung, wirkt jedoch auf die Zelle, die das Signal ursprünglich absondert. Die ursprüngliche Zelle erzeugt ein chemisches Signal, aber die Rezeptoren für das Signal befinden sich auf derselben Zelle. Dadurch stimuliert sich die Zelle selbst, ihr Verhalten zu ändern.

Zum Beispiel könnte eine Zelle eine Chemikalie absondern, die das Zellwachstum fördert. Das Signal diffundiert durch das lokale Gewebe, wird jedoch von Rezeptoren auf der Ursprungszelle eingefangen. Die Zelle, die das Signal absondert, wird dann zu mehr Wachstum stimuliert.

Diese Funktion ist bei Embryonen nützlich, bei denen Wachstum wichtig ist, und fördert auch eine effektive Zelldifferenzierung, wenn autokrine Signalübertragung die Identität einer Zelle verstärkt. Autokrine Selbststimulation ist in gesundem Gewebe des Erwachsenen selten, kann aber bei einigen Krebsarten gefunden werden.

Bei der endokrinen Signalübertragung schüttet die Ursprungszelle ein über lange Distanzen stabiles Hormon aus. Das Hormon diffundiert durch das Zellgewebe in Kapillaren und wandert durch das Kreislaufsystem des Organismus.

Endokrine Hormone verteilen sich im ganzen Körper und zielen auf Zellen an Orten, die von der Signalzelle entfernt sind. Die Zielzellen haben Rezeptoren für das Hormon und ändern ihr Verhalten, wenn die Rezeptoren aktiviert werden.

Zellen in der Nebenniere produzieren zum Beispiel das Hormon Adrenalin, das den Körper in den "Kampf oder Flucht"-Modus versetzt. Das Hormon verteilt sich im Blut im ganzen Körper und verursacht Reaktionen in Zielzellen. Blutgefäße verengen sich, um den Blutdruck für die Muskeln zu erhöhen, das Herz pumpt schneller und einige Schweißdrüsen werden aktiviert. Der gesamte Organismus wird in einen Bereitschaftszustand für zusätzliche Anstrengung versetzt.

Das Hormon ist überall gleich, aber wenn es Rezeptoren auf Zellen auslöst, ändern die Zellen ihr Verhalten auf unterschiedliche Weise.

Wenn zwei Zellen ständig umfangreiche Signale austauschen müssen, ist es sinnvoll, spezielle Kommunikationsstrukturen aufzubauen, die den Austausch chemischer Signale erleichtern. Das Synapse ist eine Zellerweiterung, die die äußeren Zellmembranen zweier Zellen nahe aneinander bringt. Die Signalübertragung über eine Synapse verbindet immer nur zwei Zellen, aber eine Zelle kann mit mehreren Zellen gleichzeitig so eng verbunden sein.

Chemische Signale, die in den freigesetzt werden synaptische Lücke werden sofort von den Partnerzellrezeptoren aufgenommen. Bei einigen Zellen ist die Lücke so klein, dass sich die Zellen effektiv berühren. In diesem Fall können chemische Signale auf der äußeren Zellmembran einer Zelle direkt Rezeptoren auf der Membran der anderen Zelle angreifen, und die Kommunikation ist besonders schnell.

Typische synaptische Kommunikation findet statt zwischen Neuronen im Gehirn. Die Gehirnzellen bauen Synapsen auf, um bevorzugte Kommunikationskanäle mit einigen Nachbarzellen aufzubauen. Die Zellen können dann besonders gut mit ihren synaptischen Kommunikationspartnern kommunizieren, indem sie schnell und häufig chemische Signale austauschen.

Das Senden eines zellulären Kommunikationssignals ist relativ einfach, da die Zelle die Chemikalie absondert und das Signal entsprechend seiner Art verteilt wird. Der Empfang eines Signals ist komplizierter, da die Signalchemikalie außerhalb der Zielzelle bleibt. Bevor das Signal das Zellverhalten ändern kann, muss es in die Zelle eintreten und die Änderung auslösen.

Erstens muss die Zielzelle Rezeptoren haben, die dem chemischen Signal entsprechen. Die Rezeptoren sind Chemikalien auf der Zelloberfläche, die an bestimmte chemische Signale binden können. Wenn ein Rezeptor an ein chemisches Signal bindet, löst er einen Auslöser im Inneren der Zellmembran aus.

Der Auslöser setzt dann einen Prozess von Signaltransduktion bei dem die ausgelöste Chemikalie auf einen Teil der Zelle abzielt, in dem sich das Verhalten der Zelle ändern sollte.

Zellen wachsen und teilen sich aufgrund von Signalen anderer Zellen. Ein solches Wachstumssignal bindet an die Zielzellrezeptoren und löst eine Signalübertragung innerhalb der Zelle aus. Die Transduktionschemikalie dringt in den Zellkern ein und veranlasst die Zelle, das Wachstum und die nachfolgende Zellteilung einzuleiten.

Die Transduktionschemikalie erreicht dies durch Beeinflussung Genexpression. Es aktiviert die Gene, die für die Produktion zusätzlicher Zellproteine ​​verantwortlich sind, die die Zelle wachsen und sich teilen lassen. Die Zelle exprimiert einen neuen Satz von Genen und ändert ihr Verhalten entsprechend dem empfangenen Signal.

Zellen können ihr Verhalten auch entsprechend den Zellsignalen ändern, indem sie die Menge an Energie, die sie produzieren, ändern, die Menge der von ihnen sezernierten Chemikalien ändern oder sich in Zellen einlassen Apoptose oder kontrollierter Zelltod. Der zelluläre Kommunikationszyklus bleibt derselbe, wobei Zellen Signale erzeugen, Zielzellen sie empfangen und Zielzellen dann ihr Verhalten entsprechend dem empfangenen Signal ändern.