Різні типи стільникового зв'язку

Клітини багатоклітинних організмів повинні виконувати спеціальні ролі і повинні знати, коли виконувати певні дії. Клітини координують свої дії за допомогою різних типів стільникового зв'язку, які також називаються клітинна сигналізація. Типові клітинні сигнали мають хімічну природу і можуть бути спрямовані локально або на організм загалом.

Стільниковий зв'язок - це багатоступеневий процес, що включає в себе наступне:

• Надсилання хімічного сигналу.
• Прийом сигналу на зовнішній мембранний рецептор клітини-мішені.
  
• Передача сигналу у внутрішню клітину цілі.
• Зміна поведінки цільової клітини.

Всі різні типи стільникового зв'язку виконують однакові кроки, але відрізняються швидкістю процесу передачі сигналів та відстанню, на якій він діє. Нервові клітини сигналізують швидко, але локально, тоді як залози, що вивільняють гормони, працюють повільніше, але в усьому організмі.

Різні типи стільникової сигналізації еволюціонували з урахуванням вимог до швидкості та відстані для різних функцій клітини.

Клітини використовують різні типи сигналізації залежно від того, до яких інших клітин вони хочуть дійти. Чотири типи стільникового зв'язку:

• Паракрин: Сигнальна клітина виділяє хімічну речовину, яка локально дифузується до клітин-мішеней.
  
• Автокрин: Подібно до паракринної сигналізації, але клітиною-мішенню є сигнальна клітина. Клітина надсилає сигнали з однієї області мембрани клітини в іншу.
• Ендокринна: Ендокринна сигналізація виробляє гормон, який подорожує по всьому організму через систему кровообігу.
• Синаптик: Відправляюча та приймаюча клітини побудували синаптичну структуру, що зближує їх клітинні мембрани для зручного обміну сигналами.

Клітини випускають хімічні сигнали, щоб сповістити інші клітини, які дії вони вживають, і вони отримують сигнали, що інформують їх про діяльність інших клітин організму. Такі дії, як поділ клітин, ріст клітин, загибель клітин та вироблення білків координується за допомогою різних типів клітинної сигналізації.

Під час паракринної сигналізації клітина виділяє хімічну речовину, яка з часом спричиняє специфічні зміни в поведінці сусідніх клітин. Похідна клітина виробляє хімічний сигнал, який дифузується по тканині, що знаходиться поруч. Хімічна речовина не є стабільною і погіршується, якщо їй доводиться долати великі відстані.

Як результат, використовується паракринна сигналізація для локальний стільниковий зв’язок.

Хімічна речовина, яку виробляє клітина, орієнтована на інші конкретні клітини. Клітини-мішені мають на клітинних мембранах рецептори виділеної хімічної речовини. Нецільові клітини не мають необхідних рецепторів і на них не впливає. Виділяється хімічна речовина приєднується до рецепторів цільових клітин і викликає реакцію всередині клітини. Реакція, в свою чергу, впливає на цільову поведінку клітин.

Наприклад, клітини шкіри ростуть шарами, а верхній шар складається з мертвих клітин. Клітини іншої тканини лежать під нижнім шаром клітин шкіри. Локальна клітинна сигналізація гарантує, що клітини шкіри знають, у якому шарі вони знаходяться і чи потрібно їм ділитися, щоб замінити мертві клітини.

Паракринна сигналізація також використовується для спілкування всередині м’язова тканина. Паракринний хімічний сигнал від нервових клітин у м’язі змушує м’язові клітини стискатися, дозволяючи рух м’язів у більшому організмі.

Автокринна сигналізація подібна до паракринної, але діє на клітину, яка спочатку виділяє сигнал. Вихідна клітина виробляє хімічний сигнал, але рецептори сигналу знаходяться в одній клітці. В результаті клітина стимулює себе змінювати свою поведінку.

Наприклад, клітина може виділяти хімічну речовину, яка сприяє росту клітин. Сигнал дифузується по місцевій тканині, але захоплюється рецепторами на клітині-джерелі. Потім клітина, яка виділяла сигнал, стимулюється до більшого зростання.

Ця особливість корисна для ембріонів, де ріст важливий, а також сприяє ефективній диференціації клітин, коли аутокринна сигналізація підсилює ідентичність клітини. Аутокринна самостимуляція рідко зустрічається у здорових тканинах дорослих, але може бути виявлена ​​при деяких видах раку.

При ендокринній передачі сигналів клітина, що походить, виділяє гормон, стабільний на великі відстані. Гормон дифундує через клітинні тканини в капіляри і подорожує по кровоносній системі організму.

Ендокринні гормони поширюються по всьому тілу і клітинам-мішеням у місцях, віддалених від сигнальної клітини. Цільові клітини мають рецептори гормону і змінюють свою поведінку, коли рецептори активуються.

Наприклад, клітини наднирника виробляють гормон адреналін, який змушує організм переходити в режим «бій або політ». Гормон поширюється по всьому тілу в крові і викликає реакції в клітинах-мішенях. Кровоносні судини стискаються для підвищення кров’яного тиску в м’язах, серце швидше накачує, а деякі потові залози активуються. Весь організм переходить у стан готовності до зайвих навантажень.

Гормон скрізь однаковий, але коли він запускає рецептори на клітинах, клітини змінюють свою поведінку по-різному.

Коли дві клітини безперервно повинні обмінюватися екстенсивною сигналізацією, має сенс побудувати спеціальні комунікаційні структури для полегшення обміну хімічними сигналами. синапс - це розширення клітини, яке зближує зовнішні клітинні мембрани двох клітин. Сигналізація в синапсі завжди пов’язує лише дві клітини, але клітина може мати такі тісні асоціації з кількома клітинами одночасно.

Хімічні сигнали, що надходять у синаптичний розрив негайно приймаються рецепторами клітин-партнерів. Для деяких клітин щілина настільки мала, що клітини ефективно торкаються. У цьому випадку хімічні сигнали на зовнішній клітинній мембрані однієї клітини можуть безпосередньо взаємодіяти з рецепторами на мембрані іншої клітини, і зв'язок відбувається особливо швидко.

Типове синаптичне спілкування відбувається між ними нейрони в мозку. Клітини мозку будують синапси для встановлення бажаних каналів зв'язку з деякими сусідніми клітинами. Тоді клітини можуть особливо добре спілкуватися зі своїми синаптичними партнерами по спілкуванню, швидко і часто обмінюючись хімічними сигналами.

Надсилання сигналу стільникового зв'язку відбувається відносно прямо, оскільки клітина виділяє хімічну речовину, і сигнал розподіляється відповідно до її типу. Отримання сигналу складніше, оскільки хімічна речовина сигналу залишається поза клітиною-мішенню. Перш ніж сигнал може змінити поведінку комірки, він повинен увійти в клітинку та викликати зміну.

По-перше, клітина-мішень повинна мати рецептори, відповідні хімічному сигналу. Рецептори - це хімічні речовини на поверхні клітини, які можуть зв’язуватися з певними хімічними сигналами. Коли рецептор зв'язується з хімічним сигналом, він випускає тригер з внутрішньої сторони клітинної мембрани.

Потім тригер включає процес передача сигналу в якому викликаний хімічний препарат націлений на частину клітини, де поведінка клітини повинна змінитися.

Клітини ростуть і діляться в результаті передачі сигналів від інших клітин. Такий сигнал росту зв'язується з рецепторами клітини-мішені і запускає передачу сигналу всередині клітини. Хімічна речовина для трансдукції потрапляє в ядро ​​клітини і змушує клітину ініціювати ріст і подальший поділ клітини.

Хімічна речовина для трансдукції досягає цього шляхом впливу експресія гена. Він активує гени, які відповідають за вироблення додаткових клітинних білків, які змушують клітину рости і ділитися. Клітина експресує новий набір генів і змінює свою поведінку відповідно до отриманого сигналу.

Клітини також можуть змінювати свою поведінку відповідно до клітинних сигналів, змінюючи кількість енергії, яку вони виробляють, змінюючи кількість хімічних речовин, які вони виділяють, або залучаючи їх до клітини апоптоз або контрольована загибель клітин. Цикл стільникового зв'язку залишається незмінним, коли клітини отримують сигнали, клітини-мішені приймають їх і клітини-мішені змінюють свою поведінку відповідно до отриманого сигналу.