Różne rodzaje komunikacji komórkowej

Komórki w organizmach wielokomórkowych muszą przyjąć wyspecjalizowane role i muszą wiedzieć, kiedy wykonywać określone czynności. Komórki koordynują swoje działania poprzez różne rodzaje komunikacji komórkowej, zwane również sygnalizacja komórkowa. Typowe sygnały komórkowe mają charakter chemiczny i mogą być ukierunkowane lokalnie lub ogólnie dla organizmu.

Komunikacja komórkowa to wieloetapowy proces, który obejmuje:

• Wysyłanie sygnału chemicznego.
• Odbieranie sygnału na zewnętrznym receptorze błony docelowej komórki.
  
• Przekazanie sygnału do wnętrza komórki docelowej.
• Zmiana zachowania komórki docelowej.

Różne rodzaje komunikacji komórkowej przebiegają według tych samych kroków, ale różnią się szybkością procesu sygnalizacji i odległością, z jaką działa. Komórki nerwowe sygnalizują szybko, ale lokalnie, podczas gdy gruczoły uwalniające hormony działają wolniej, ale w całym organizmie.

Różne typy sygnalizacji komórkowej ewoluowały, aby uwzględnić wymagania dotyczące prędkości i odległości dla różnych funkcji komórkowych.

Komórki wykorzystują różne rodzaje sygnalizacji w zależności od tego, do jakich innych komórek chcą dotrzeć. Cztery rodzaje komunikacji komórkowej to:

• Parakrynne: Komórka sygnalizacyjna wydziela substancję chemiczną, która lokalnie dyfunduje do komórek docelowych.
  
• Autokryna: Podobna do sygnalizacji parakrynnej, ale komórką docelową jest komórka sygnalizacyjna. Komórka wysyła sygnały z jednego obszaru błony komórkowej do drugiego.
• Wewnątrzwydzielniczy: Sygnalizacja endokrynologiczna wytwarza hormon, który przemieszcza się w organizmie przez układ krążenia.
• Synaptyczne: Komórki wysyłające i odbierające zbudowały strukturę synaptyczną, dzięki czemu ich błony komórkowe są w bliskim kontakcie, co ułatwia wymianę sygnałów.

Komórki wysyłają sygnały chemiczne, aby inne komórki wiedziały, jakie działania podejmują i otrzymują sygnały informujące je o aktywności innych komórek organizmu. Działania takie jak podział komórek, wzrost komórek, śmierć komórek i produkcja białek jest koordynowana przez różne rodzaje sygnalizacji komórkowej.

Podczas sygnalizacji parakrynnej komórka wydziela substancję chemiczną, która ostatecznie powoduje określone zmiany w zachowaniu sąsiednich komórek. Wywodząca się komórka wytwarza sygnał chemiczny, który dyfunduje w pobliskiej tkance. Substancja chemiczna nie jest stabilna i psuje się, jeśli musi podróżować na duże odległości.

W rezultacie sygnalizacja parakrynna jest wykorzystywana do lokalna komunikacja komórkowa.

Substancja chemiczna wytwarzana przez komórkę jest ukierunkowana na inne określone komórki. Docelowe komórki mają na błonach komórkowych receptory dla wydzielanej substancji chemicznej. Komórki niedocelowe nie mają wymaganych receptorów i nie mają na nie wpływu. Wydzielana substancja chemiczna przyłącza się do receptorów komórek docelowych i wywołuje reakcję wewnątrz komórki. Reakcja z kolei wpływa na zachowanie docelowej komórki.

Na przykład, komórki skóry rosną w warstwach z górną warstwą złożoną z martwych komórek. Pod dolną warstwą komórek skóry leżą komórki innej tkanki. Lokalna sygnalizacja komórkowa zapewnia, że ​​komórki skóry wiedzą, w której warstwie się znajdują i czy muszą się podzielić, aby zastąpić martwe komórki.

Sygnalizacja parakrynna służy również do komunikacji wewnątrz communicate tkanka mięśniowa. Parakrynny sygnał chemiczny z komórek nerwowych w mięśniu powoduje kurczenie się komórek mięśniowych, co pozwala na ruch mięśni w większym organizmie.

Sygnalizacja autokrynna jest podobna do sygnalizacji parakrynnej, ale działa na komórkę, która początkowo wydziela sygnał. Oryginalna komórka wytwarza sygnał chemiczny, ale receptory sygnału znajdują się na tej samej komórce. W rezultacie komórka stymuluje się do zmiany swojego zachowania.

Na przykład komórka może wydzielać substancję chemiczną, która promuje wzrost komórek. Sygnał dyfunduje przez lokalną tkankę, ale jest wychwytywany przez receptory komórki macierzystej. Komórka, która wydzieliła sygnał, jest następnie stymulowana do większego wzrostu.

Ta cecha jest przydatna w zarodkach, w których ważny jest wzrost, a także promuje skuteczne różnicowanie komórek, gdy sygnalizacja autokrynna wzmacnia tożsamość komórki. Autostymulacja autokrynna jest rzadka w zdrowej dorosłej tkance, ale można ją znaleźć w niektórych nowotworach.

W sygnalizacji endokrynnej komórka inicjująca wydziela hormon, który jest stabilny na duże odległości. Hormon dyfunduje przez tkankę komórkową do naczyń włosowatych i przemieszcza się przez układ krążenia organizmu.

Hormony hormonalne rozprzestrzeniają się po całym ciele i atakują komórki w miejscach oddalonych od komórki sygnalizacyjnej. Docelowe komórki mają receptory dla hormonu i zmieniają swoje zachowanie, gdy receptory są aktywowane.

Na przykład komórki nadnerczy wytwarzają hormon adrenalinę, który powoduje, że organizm przechodzi w tryb „walki lub ucieczki”. Hormon rozprzestrzenia się po całym ciele we krwi i wywołuje reakcje w docelowych komórkach. Naczynia krwionośne zwężają się, aby zwiększyć ciśnienie krwi w mięśniach, serce pompuje szybciej, a niektóre gruczoły potowe są aktywowane. Cały organizm zostaje wprowadzony w stan gotowości do dodatkowego wysiłku.

Hormon jest wszędzie taki sam, ale kiedy uruchamia receptory w komórkach, komórki zmieniają swoje zachowanie na różne sposoby.

Kiedy dwie komórki muszą nieustannie wymieniać rozległe sygnały, sensowne jest zbudowanie specjalnych struktur komunikacyjnych, aby ułatwić wymianę sygnałów chemicznych. synapsy jest rozszerzeniem komórkowym, które zbliża do siebie zewnętrzne błony komórkowe dwóch komórek. Sygnalizacja przez synapsę zawsze łączy tylko dwie komórki, ale komórka może mieć tak bliskie powiązania z kilkoma komórkami jednocześnie.

Sygnały chemiczne uwalniane do szczelina synaptyczna są natychmiast wychwytywane przez receptory komórek partnerskich. W przypadku niektórych komórek szczelina jest tak mała, że ​​komórki skutecznie się stykają. W takim przypadku sygnały chemiczne na zewnętrznej błonie komórkowej jednej komórki mogą bezpośrednio angażować receptory na błonie drugiej komórki, a komunikacja jest szczególnie szybka.

Typowa komunikacja synaptyczna odbywa się między neurony w mózgu. Komórki mózgowe budują synapsy, aby ustanowić preferowane kanały komunikacji z niektórymi sąsiednimi komórkami. Komórki mogą wtedy szczególnie dobrze komunikować się ze swoimi synaptycznymi partnerami komunikacyjnymi, szybko i często wymieniając sygnały chemiczne.

Wysyłanie sygnału komunikacji komórkowej jest stosunkowo proste, ponieważ komórka wydziela substancję chemiczną, a sygnał jest rozprowadzany zgodnie z jego rodzajem. Odbieranie sygnału jest bardziej skomplikowane, ponieważ substancja chemiczna sygnału pozostaje poza komórką docelową. Zanim sygnał zmieni zachowanie komórki, musi wejść do komórki i wywołać zmianę.

Po pierwsze, komórka docelowa musi mieć receptory odpowiadające sygnałowi chemicznemu. Receptory to substancje chemiczne na powierzchni komórki, które mogą wiązać się z pewnymi sygnałami chemicznymi. Kiedy receptor wiąże się z sygnałem chemicznym, wyzwala wyzwalacz wewnątrz błony komórkowej.

Spust następnie angażuje się w proces transdukcja sygnału w którym wyzwolona substancja chemiczna atakuje część komórki, w której zachowanie komórki powinno się zmienić.

Komórki rosną i dzielą się w wyniku sygnalizacji z innych komórek. Taki sygnał wzrostu wiąże się z receptorami komórki docelowej i wyzwala transdukcję sygnału wewnątrz komórki. Substancja chemiczna transdukcyjna wchodzi do jądra komórkowego i powoduje, że komórka inicjuje wzrost, a następnie podział komórkowy.

Substancja chemiczna transdukcyjna osiąga to poprzez wpływanie Ekspresja genu. Aktywuje geny odpowiedzialne za produkcję dodatkowych białek komórkowych, które powodują wzrost i podział komórki. Komórka wyraża nowy zestaw genów i zmienia swoje zachowanie zgodnie z otrzymanym sygnałem.

Komórki mogą również zmieniać swoje zachowanie zgodnie z sygnałami komórkowymi, zmieniając ilość wytwarzanej energii, zmieniając ilość wydzielanych substancji chemicznych lub angażując się w komórkę apoptoza lub kontrolowaną śmierć komórki. Cykl komunikacji komórkowej pozostaje taki sam, przy czym komórki generujące sygnały, komórki docelowe je odbierają, a komórki docelowe zmieniają swoje zachowanie zgodnie z otrzymanym sygnałem.