Berbagai Jenis Komunikasi Seluler

Sel dalam organisme multiseluler harus mengambil peran khusus dan harus tahu kapan harus melakukan aktivitas tertentu. Sel mengoordinasikan tindakan mereka melalui berbagai jenis komunikasi seluler, juga disebut sinyal sel. Sinyal sel yang khas bersifat kimiawi dan dapat ditargetkan secara lokal atau untuk organisme secara umum.

Komunikasi seluler adalah proses multitahap yang meliputi:

• Mengirim sinyal kimia.
• Menerima sinyal pada reseptor membran luar sel target.
  
• Menyampaikan sinyal ke interior sel target.
• Mengubah perilaku sel target.

Berbagai jenis komunikasi seluler semuanya mengikuti langkah-langkah yang sama tetapi membedakan diri mereka sendiri dengan kecepatan proses pensinyalan dan jarak di mana ia bertindak. Sel saraf memberi sinyal dengan cepat tetapi secara lokal sementara kelenjar yang melepaskan hormon bekerja lebih lambat tetapi di seluruh organisme.

Berbagai jenis pensinyalan seluler telah berevolusi untuk memperhitungkan persyaratan kecepatan dan jarak untuk berbagai fungsi sel.

Sel menggunakan berbagai jenis pensinyalan tergantung pada sel lain mana yang ingin mereka jangkau. Empat jenis komunikasi sel adalah:

• Parakrin: Sel pensinyalan mengeluarkan bahan kimia yang berdifusi secara lokal ke sel target.
  
• Autokrin: Mirip dengan pensinyalan parakrin, tetapi sel target adalah sel pensinyalan. Sel mengirimkan sinyal dari satu area membran sel ke yang lain.
• Kelenjar endokrin: Pensinyalan endokrin menghasilkan hormon yang berjalan ke seluruh organisme melalui sistem peredaran darah.
• Sinaptik: Sel pengirim dan penerima telah membangun struktur sinaptik yang membawa membran sel mereka dalam kontak dekat untuk memudahkan pertukaran sinyal.

Sel melepaskan sinyal kimia untuk memberi tahu sel lain tindakan apa yang mereka ambil, dan mereka menerima sinyal yang memberi tahu mereka tentang aktivitas sel organisme lain. Tindakan seperti pembelahan sel, pertumbuhan sel, kematian sel dan produksi protein dikoordinasikan melalui berbagai jenis pensinyalan sel.

Selama pensinyalan parakrin, sel mengeluarkan bahan kimia yang akhirnya menyebabkan perubahan spesifik dalam perilaku sel tetangga. Sel asal menghasilkan sinyal kimia yang berdifusi ke seluruh jaringan di dekatnya. Bahan kimia tidak stabil dan memburuk jika harus menempuh jarak jauh.

Akibatnya, pensinyalan parakrin digunakan untuk komunikasi sel lokal.

Bahan kimia yang dihasilkan sel ditargetkan pada sel spesifik lainnya. Sel-sel yang ditargetkan memiliki reseptor pada membran sel mereka untuk bahan kimia yang disekresikan. Sel yang tidak ditargetkan tidak memiliki reseptor yang dibutuhkan dan tidak terpengaruh. Bahan kimia yang disekresikan menempel pada reseptor sel yang ditargetkan dan memicu reaksi di dalam sel. Reaksi pada gilirannya mempengaruhi perilaku sel yang ditargetkan.

Sebagai contoh, sel kulit tumbuh berlapis-lapis dengan lapisan atas terdiri dari sel-sel mati. Sel-sel dari jaringan yang berbeda terletak di bawah lapisan bawah sel-sel kulit. Pensinyalan sel lokal memastikan bahwa sel-sel kulit tahu di lapisan mana mereka berada dan apakah mereka harus membelah untuk menggantikan sel-sel mati.

Pensinyalan parakrin juga digunakan untuk berkomunikasi di dalam jaringan otot. Sinyal kimia parakrin dari sel-sel saraf di otot menyebabkan sel-sel otot berkontraksi, memungkinkan gerakan otot pada organisme yang lebih besar.

Pensinyalan autokrin mirip dengan pensinyalan parakrin tetapi bekerja pada sel yang awalnya mengeluarkan sinyal. Sel asli menghasilkan sinyal kimia, tetapi reseptor untuk sinyal berada di sel yang sama. Akibatnya, sel merangsang dirinya sendiri untuk mengubah perilakunya.

Misalnya, sel bisa mengeluarkan bahan kimia yang mendorong pertumbuhan sel. Sinyal berdifusi ke seluruh jaringan lokal tetapi ditangkap oleh reseptor pada sel asal. Sel yang mengeluarkan sinyal tersebut kemudian dirangsang untuk terlibat dalam pertumbuhan yang lebih banyak.

Fitur ini berguna dalam embrio di mana pertumbuhan penting, dan juga mempromosikan diferensiasi sel yang efektif, ketika pensinyalan autokrin memperkuat identitas sel. Stimulasi diri autokrin jarang terjadi pada jaringan sehat orang dewasa tetapi dapat ditemukan pada beberapa jenis kanker.

Dalam pensinyalan endokrin, sel asal mengeluarkan hormon yang stabil dalam jarak jauh. Hormon berdifusi melalui jaringan sel ke dalam kapiler dan berjalan melalui sistem peredaran darah organisme.

Hormon endokrin menyebar ke seluruh tubuh dan sel target di lokasi yang jauh dari sel pemberi sinyal. Sel-sel yang ditargetkan memiliki reseptor untuk hormon dan mengubah perilakunya ketika reseptor diaktifkan.

Misalnya, sel-sel di kelenjar adrenal menghasilkan hormon adrenalin, yang menyebabkan tubuh memasuki mode "lawan atau lari". Hormon menyebar ke seluruh tubuh dalam darah dan menyebabkan reaksi di sel yang ditargetkan. Pembuluh darah menyempit untuk meningkatkan tekanan darah untuk otot, jantung memompa lebih cepat dan beberapa kelenjar keringat diaktifkan. Seluruh organisme ditempatkan ke dalam keadaan siap untuk tenaga ekstra.

Hormon sama di mana-mana, tetapi ketika memicu reseptor pada sel, sel mengubah perilaku mereka dengan cara yang berbeda.

Ketika dua sel terus menerus harus bertukar sinyal yang luas, masuk akal untuk membangun struktur komunikasi khusus untuk memfasilitasi pertukaran sinyal kimia. Itu sinapsis adalah perpanjangan sel yang membawa membran sel luar dari dua sel menjadi dekat. Pensinyalan melalui sinapsis selalu menghubungkan hanya dua sel, tetapi sebuah sel dapat memiliki hubungan yang erat dengan beberapa sel pada saat yang bersamaan.

Sinyal kimia dilepaskan ke celah sinaptik segera diambil oleh reseptor sel pasangan. Untuk beberapa sel, celahnya sangat kecil sehingga sel-selnya bersentuhan secara efektif. Dalam hal ini, sinyal kimia pada membran sel luar dari satu sel dapat secara langsung melibatkan reseptor pada membran sel lain, dan komunikasi sangat cepat.

Komunikasi sinaptik yang khas terjadi antara neuron di otak. Sel-sel otak membangun sinapsis untuk membangun saluran komunikasi yang disukai dengan beberapa sel tetangga. Sel-sel kemudian dapat berkomunikasi dengan sangat baik dengan mitra komunikasi sinaptik mereka, bertukar sinyal kimia dengan cepat dan sering.

Mengirim sinyal komunikasi seluler relatif lurus ke depan karena sel mengeluarkan bahan kimia dan sinyal didistribusikan sesuai dengan jenisnya. Menerima sinyal lebih rumit karena bahan kimia sinyal tetap berada di luar sel target. Sebelum sinyal dapat mengubah perilaku sel, ia harus memasuki sel dan memicu perubahan.

Pertama, sel target harus memiliki reseptor yang sesuai dengan sinyal kimia. Reseptor adalah bahan kimia pada permukaan sel yang dapat mengikat sinyal kimia tertentu. Ketika reseptor mengikat sinyal kimia, ia melepaskan pemicu di bagian dalam membran sel.

Pemicu kemudian melakukan proses process transduksi sinyal di mana bahan kimia yang dipicu menargetkan bagian sel di mana perilaku sel harus berubah.

Sel tumbuh dan membelah sebagai hasil dari sinyal dari sel lain. Sinyal pertumbuhan seperti itu mengikat reseptor sel target dan memicu transduksi sinyal di dalam sel. Bahan kimia transduksi memasuki inti sel dan menyebabkan sel memulai pertumbuhan dan pembelahan sel berikutnya.

Bahan kimia transduksi menyelesaikan ini dengan mempengaruhi ekspresi gen. Ini mengaktifkan gen yang bertanggung jawab untuk produksi protein sel tambahan yang membuat sel tumbuh dan membelah. Sel mengekspresikan satu set gen baru dan mengubah perilakunya sesuai dengan sinyal yang diterima.

Sel juga dapat mengubah perilaku mereka sesuai dengan sinyal sel dengan mengubah jumlah energi yang mereka hasilkan, mengubah jumlah bahan kimia yang mereka keluarkan atau terlibat dalam sel. apoptosis atau kematian sel yang terkontrol. Siklus komunikasi seluler tetap sama, dengan sel yang menghasilkan sinyal, sel target menerimanya dan sel target kemudian mengubah perilakunya sesuai dengan sinyal yang diterima.