Различные типы сотовой связи

Клетки в многоклеточных организмах должны брать на себя особые роли и знать, когда выполнять определенные действия. Клетки координируют свои действия с помощью различных типов сотовой связи, также называемых клеточная сигнализация. Типичные клеточные сигналы имеют химическую природу и могут быть нацелены локально или для организма в целом.

Сотовая связь - это многоступенчатый процесс, который включает в себя следующее:

• Отправка химического сигнала.
• Получение сигнала на рецепторе внешней мембраны клетки-мишени.
  
• Передача сигнала внутрь целевой ячейки.
• Изменение поведения целевой ячейки.

Различные типы сотовой связи следуют одним и тем же этапам, но различаются скоростью процесса передачи сигналов и расстоянием, на котором они действуют. Нервные клетки сигнализируют быстро, но локально, в то время как гормоны, высвобождающие железы, работают медленнее, но по всему организму.

Различные типы сотовой передачи сигналов были разработаны с учетом требований к скорости и расстоянию для различных функций клетки.

Клетки используют разные типы сигналов в зависимости от того, до каких других клеток они хотят добраться. Четыре типа сотовой связи:

• Паракрин: Сигнальная клетка выделяет химическое вещество, которое локально диффундирует к клеткам-мишеням.
  
• Автокрин: Подобно паракринной передаче сигналов, но клетка-мишень является сигнальной клеткой. Клетка посылает сигналы от одной области клеточной мембраны к другой.
• Эндокринная: Эндокринная передача сигналов производит гормон, который перемещается по организму через систему кровообращения.
• Синаптический: Отправляющие и принимающие клетки построили синаптическую структуру, обеспечивающую тесный контакт их клеточных мембран для облегчения обмена сигналами.

Клетки испускают химические сигналы, чтобы дать другим клеткам знать, какие действия они предпринимают, и они получают сигналы, информирующие их о деятельности других клеток организма. Такие действия, как деление клеток, рост клеток, гибель клеток и производство белков координируются с помощью различных типов клеточных сигналов.

Во время паракринной передачи сигналов клетка выделяет химическое вещество, которое в конечном итоге вызывает определенные изменения в поведении соседних клеток. Клетка-источник производит химический сигнал, который распространяется по ткани поблизости. Химическое вещество нестабильно и портится, если ему приходится перемещаться на большие расстояния.

В результате паракринная передача сигналов используется для местная сотовая связь.

Химическое вещество, которое производит клетка, нацелено на другие конкретные клетки. Клетки-мишени имеют рецепторы на своих клеточных мембранах для секретируемого химического вещества. Клетки, не являющиеся мишенями, не имеют необходимых рецепторов и не подвергаются воздействию. Секретируемое химическое вещество прикрепляется к рецепторам клеток-мишеней и запускает реакцию внутри клетки. Реакция, в свою очередь, влияет на поведение целевых клеток.

Например, клетки кожи растут слоями, причем верхний слой состоит из мертвых клеток. Под нижним слоем клеток кожи лежат клетки другой ткани. Локальная сигнализация клеток гарантирует, что клетки кожи знают, в каком слое они расположены и должны ли они делиться, чтобы заменить мертвые клетки.

Паракринная сигнализация также используется для общения внутри мышечная ткань. Паракринный химический сигнал от нервных клеток в мышцах заставляет мышечные клетки сокращаться, обеспечивая движение мышц в более крупном организме.

Аутокринная передача сигналов аналогична паракринной передаче сигналов, но действует на клетку, которая изначально выделяет сигнал. Исходная клетка производит химический сигнал, но рецепторы сигнала находятся в той же клетке. В результате клетка стимулирует себя к изменению своего поведения.

Например, клетка может выделять химическое вещество, которое способствует росту клеток. Сигнал распространяется по местной ткани, но улавливается рецепторами исходной клетки. Затем клетка, которая секретировала сигнал, стимулируется к большему росту.

Эта функция полезна для эмбрионов, где важен рост, а также способствует эффективной дифференцировке клеток, когда аутокринная передача сигналов усиливает идентичность клетки. Аутокринная самостимуляция редко встречается в здоровых тканях взрослого человека, но может быть обнаружена при некоторых формах рака.

В эндокринной передаче сигналов исходная клетка секретирует гормон, который стабилен на больших расстояниях. Гормон проникает через клеточную ткань в капилляры и перемещается по кровеносной системе организма.

Эндокринные гормоны распространяются по всему телу и клетки-мишени в местах, удаленных от сигнальной клетки. Клетки-мишени имеют рецепторы гормона и изменяют свое поведение, когда рецепторы активируются.

Например, клетки надпочечников вырабатывают гормон адреналин, который заставляет организм переходить в режим «сражайся или беги». Гормон распространяется по всему телу с кровью и вызывает реакции в клетках-мишенях. Кровеносный сосуд сокращаться, чтобы увеличить кровяное давление в мышцах, сердце перекачивает кровь быстрее и активируются некоторые потовые железы. Весь организм приводится в состояние готовности к дополнительным нагрузкам.

Гормон везде один и тот же, но когда он запускает рецепторы на клетках, клетки меняют свое поведение по-разному.

Когда двум клеткам постоянно приходится обмениваться обширными сигналами, имеет смысл построить специальные коммуникационные структуры для облегчения обмена химическими сигналами. В синапс представляет собой расширение клетки, которое сближает внешние клеточные мембраны двух клеток. Передача сигналов через синапс всегда связывает только две клетки, но клетка может иметь такие тесные ассоциации с несколькими клетками одновременно.

Химические сигналы, поступающие в синаптическая щель немедленно захватываются рецепторами клеток-партнеров. Для некоторых ячеек зазор настолько мал, что ячейки фактически соприкасаются. В этом случае химические сигналы на внешней клеточной мембране одной клетки могут напрямую взаимодействовать с рецепторами на мембране другой клетки, и обмен данными происходит особенно быстро.

Типичная синаптическая связь происходит между нейроны в мозгу. Клетки мозга создают синапсы, чтобы установить предпочтительные каналы связи с некоторыми соседними клетками. Затем клетки могут особенно хорошо общаться со своими синаптическими коммуникационными партнерами, быстро и часто обмениваясь химическими сигналами.

Отправка сигнала сотовой связи относительно проста, поскольку клетка выделяет химическое вещество, и сигнал распределяется в соответствии с его типом. Получение сигнала сложнее, потому что химическое вещество сигнала остается за пределами клетки-мишени. Прежде чем сигнал сможет изменить поведение ячейки, он должен войти в ячейку и вызвать изменение.

Во-первых, у клетки-мишени должны быть рецепторы, соответствующие химическому сигналу. Рецепторы - это химические вещества на поверхности клетки, которые могут связываться с определенными химическими сигналами. Когда рецептор связывается с химическим сигналом, он запускает спусковой механизм внутри клеточной мембраны.

Затем триггер запускает процесс преобразование сигнала в котором сработавшее химическое вещество нацелено на часть клетки, где поведение клетки должно измениться.

Клетки растут и делятся в результате передачи сигналов от других клеток. Такой сигнал роста связывается с рецепторами клетки-мишени и запускает передачу сигнала внутри клетки. Химическое вещество трансдукции проникает в ядро ​​клетки и заставляет клетку инициировать рост и последующее деление клетки.

Химический преобразователь выполняет это, воздействуя на экспрессия гена. Он активирует гены, ответственные за производство дополнительных клеточных белков, которые заставляют клетку расти и делиться. Клетка экспрессирует новый набор генов и меняет свое поведение в соответствии с полученным сигналом.

Клетки также могут изменять свое поведение в соответствии с клеточными сигналами, изменяя количество производимой ими энергии, изменяя количество химических веществ, которые они выделяют или вовлекаются в клетку. апоптоз или контролируемая гибель клеток. Цикл сотовой связи остается прежним: клетки генерируют сигналы, клетки-мишени получают их, а клетки-мишени затем изменяют свое поведение в соответствии с полученным сигналом.