As células em organismos multicelulares devem assumir papéis especializados e devem saber quando realizar atividades específicas. As células coordenam suas ações por meio de diferentes tipos de comunicação celular, também chamada de sinalização celular. Os sinais celulares típicos são de natureza química e podem ser direcionados localmente ou para o organismo em geral.
A comunicação celular é um processo de vários estágios que inclui o seguinte:
- Enviando o sinal químico.
- Recebendo o sinal no receptor da membrana externa da célula-alvo.
- Retransmitindo o sinal para o interior da célula-alvo.
- Mudando o comportamento da célula-alvo.
Todos os diferentes tipos de comunicação celular seguem as mesmas etapas, mas se distinguem pela velocidade do processo de sinalização e pela distância em que atua. As células nervosas sinalizam rapidamente, mas localmente, enquanto as glândulas que liberam hormônios funcionam mais lentamente, mas em todo o organismo.
Os diferentes tipos de sinalização celular evoluíram para levar em consideração os requisitos de velocidade e distância para várias funções celulares.
As células comunicam-se com quatro tipos de sinais
As células usam diferentes tipos de sinalização, dependendo de quais outras células desejam alcançar. Os quatro tipos de comunicação celular são:
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Parácrino: A célula de sinalização secreta uma substância química que se difunde localmente para as células-alvo.
- Autócrino: Semelhante à sinalização parácrina, mas a célula-alvo é a célula de sinalização. A célula está enviando sinais de uma área da membrana celular para outra.
- Endócrino: A sinalização endócrina produz um hormônio que viaja por todo o organismo através do sistema circulatório.
- Sináptica: As células emissoras e receptoras construíram uma estrutura sináptica colocando suas membranas celulares em contato próximo para uma troca fácil de sinais.
As células liberam sinais químicos para permitir que outras células saibam quais ações estão realizando e recebem sinais que as informam sobre as atividades das células de outros organismos. Ações como divisão celular, o crescimento celular, a morte celular e a produção de proteínas são coordenados por meio dos diferentes tipos de sinalização celular.
Os sinais parácrinos mantêm a ordem na vizinhança das células
Durante a sinalização parácrina, uma célula secreta uma substância química que acaba causando mudanças específicas no comportamento das células vizinhas. A célula de origem produz o sinal químico que se difunde por todo o tecido próximo. O produto químico não é estável e se deteriora se tiver que viajar longas distâncias.
Como resultado, a sinalização parácrina é usada para comunicação celular local.
O produto químico que a célula produz é direcionado a outras células específicas. As células-alvo têm receptores em suas membranas celulares para o produto químico secretado. As células não direcionadas não têm os receptores necessários e não são afetadas. A substância química secretada se liga aos receptores das células-alvo e desencadeia uma reação dentro da célula. A reação, por sua vez, influencia o comportamento da célula-alvo.
Por exemplo, células da pele crescem em camadas com a camada superior composta de células mortas. As células de um tecido diferente encontram-se sob a camada inferior das células da pele. A sinalização celular local garante que as células da pele saibam em que camada estão localizadas e se precisam se dividir para substituir as células mortas.
A sinalização parácrina também é usada para se comunicar internamente tecido muscular. Um sinal químico parácrino das células nervosas do músculo faz com que as células musculares se contraiam, permitindo o movimento muscular no organismo maior.
A sinalização autócrina pode promover o crescimento
A sinalização autócrina é semelhante à sinalização parácrina, mas atua na célula que inicialmente secreta o sinal. A célula original produz um sinal químico, mas os receptores do sinal estão na mesma célula. Como resultado, a célula se estimula a mudar seu comportamento.
Por exemplo, uma célula pode secretar uma substância química que promove o crescimento celular. O sinal se difunde por todo o tecido local, mas é capturado por receptores na célula de origem. A célula que secretou o sinal é então estimulada a crescer mais.
Esse recurso é útil em embriões onde o crescimento é importante e também promove a diferenciação celular eficaz, quando a sinalização autócrina reforça a identidade de uma célula. A autoestimulação autócrina é rara no tecido adulto saudável, mas pode ser encontrada em alguns tipos de câncer.
A sinalização endócrina afeta todo o organismo
Na sinalização endócrina, a célula de origem secreta um hormônio que é estável a longas distâncias. O hormônio se difunde através do tecido celular para os capilares e viaja pelo sistema circulatório do organismo.
Os hormônios endócrinos se espalham por todo o corpo e células-alvo em locais distantes da célula de sinalização. As células-alvo têm receptores para o hormônio e mudam seu comportamento quando os receptores são ativados.
Por exemplo, as células da glândula adrenal produzem o hormônio adrenalina, que faz com que o corpo entre no modo "lutar ou fugir". O hormônio se espalha por todo o corpo no sangue e causa reações nas células-alvo. Veias de sangue contraem para aumentar a pressão arterial para os músculos, o coração bombeia mais rapidamente e algumas glândulas sudoríparas são ativadas. Todo o organismo é colocado em um estado de prontidão para um esforço extra.
O hormônio é o mesmo em todos os lugares, mas quando dispara receptores nas células, as células mudam seu comportamento de maneiras diferentes.
Links de Sinalização Sináptica Duas Células
Quando duas células precisam trocar continuamente uma sinalização extensa, faz sentido construir estruturas de comunicação especiais para facilitar a troca de sinais químicos. O sinapse é uma extensão celular que aproxima as membranas celulares externas de duas células. A sinalização através de uma sinapse sempre liga apenas duas células, mas uma célula pode ter tais associações estreitas com várias células ao mesmo tempo.
Sinais químicos liberados no lacuna sináptica são imediatamente absorvidos pelos receptores das células parceiras. Para algumas células, a lacuna é tão pequena que as células efetivamente se tocam. Nesse caso, os sinais químicos na membrana celular externa de uma célula podem envolver diretamente os receptores na membrana da outra célula, e a comunicação é especialmente rápida.
A comunicação sináptica típica ocorre entre neurônios no cérebro. As células cerebrais constroem sinapses para estabelecer canais de comunicação preferenciais com algumas células vizinhas. As células podem se comunicar especialmente bem com seus parceiros de comunicação sináptica, trocando sinais químicos rápida e frequentemente.
O processo de recepção de sinal é semelhante para todos os tipos de comunicação celular
O envio de um sinal de comunicação celular é relativamente simples, pois a célula secreta o produto químico e o sinal é distribuído de acordo com seu tipo. Receber um sinal é mais complicado porque o produto químico do sinal permanece fora da célula-alvo. Antes que o sinal possa mudar o comportamento da célula, ele precisa entrar na célula e acionar a mudança.
Primeiro, a célula-alvo deve ter receptores correspondentes ao sinal químico. Os receptores são substâncias químicas na superfície da célula que podem se ligar a certos sinais químicos. Quando um receptor se liga a um sinal químico, ele libera um gatilho no interior da membrana celular.
O gatilho, então, envolve um processo de transdução de sinal em que o produto químico disparado tem como alvo uma parte da célula onde o comportamento da célula deve mudar.
A expressão gênica é um mecanismo para mudanças no comportamento celular
As células crescem e se dividem como resultado da sinalização de outras células. Esse sinal de crescimento se liga aos receptores da célula alvo e dispara uma transdução de sinal dentro da célula. A transdução química entra no núcleo da célula e faz com que a célula inicie o crescimento e a divisão celular subsequente.
O químico de transdução consegue isso influenciando expressão genetica. Ele ativa os genes responsáveis pela produção de proteínas celulares adicionais que fazem a célula crescer e se dividir. A célula expressa um novo conjunto de genes e muda seu comportamento de acordo com o sinal recebido.
As células também podem mudar seu comportamento de acordo com os sinais celulares, alterando a quantidade de energia que produzem, alterando a quantidade de substâncias químicas que secretam ou se engajando na célula apoptose ou morte celular controlada. O ciclo de comunicação celular permanece o mesmo, com as células originando os sinais, as células-alvo os recebendo e as células-alvo mudando seu comportamento de acordo com o sinal recebido.