Sisältö
- Solut kommunikoivat neljän tyyppisten signaalien kanssa
- Pararriinisignaalit pitävät järjestystä solujen naapurimaissa
- Autokriiniset merkkivalot voivat edistää kasvua
- Endokriiniset signaalit vaikuttavat koko organismiin
- Synaptic Signaling yhdistää kaksi solua
- Signaalin vastaanottoprosessi on samanlainen kaikentyyppisissä matkapuhelimissa
- Geeniekspressio on mekanismi muutoksille solujen käyttäytymisessä
Monisoluisten organismien solujen on otettava erikoistuneet tehtävät ja niiden on tiedettävä, milloin ne suorittavat erityiset toiminnot. Solut koordinoivat toimintansa erityyppisten solukkoviestinnän kautta, joita kutsutaan myös solujen signalointi. Tyypilliset solusignaalit ovat luonteeltaan kemiallisia ja ne voidaan kohdistaa paikallisesti tai organismiin yleensä.
Solukkoviestintä on monivaiheinen prosessi, joka sisältää seuraavat:
Eri tyyppiset solukkoviestinnät seuraavat kaikki samoja vaiheita, mutta erottavat toisistaan signalointiprosessin nopeuden ja etäisyyden, jolla se toimii. Hermosolut ilmoittavat nopeasti, mutta paikallisesti, kun taas hormonit vapauttavat rauhaset toimivat hitaammin, mutta koko organismissa.
Eri tyyppiset solujen signaloinnit ovat kehittyneet ottamaan huomioon eri solutoimintojen nopeus- ja etäisyysvaatimukset.
Solut kommunikoivat neljän tyyppisten signaalien kanssa
Solut käyttävät erityyppisiä signalointeja riippuen siitä, mitä muita soluja he haluavat tavoittaa. Soluviestinnän neljä tyyppiä ovat:
Solut vapauttavat kemialliset signaalit kertoakseen muille soluille, mitä toimenpiteitä he tekevät, ja he vastaanottavat signaaleja, jotka kertovat heille muiden organismisolujen toiminnasta. Toimenpiteet, kuten solunjako, solukasvu, solukuolema ja proteiinien tuottaminen, koordinoidaan erityyppisten solusignaalien kautta.
Pararriinisignaalit pitävät järjestystä solujen naapurimaissa
Paracrine-signaloinnin aikana solu erittää kemikaalin, joka lopulta aiheuttaa spesifisiä muutoksia naapurisolujen käyttäytymiseen. Alkuperäinen solu tuottaa kemiallisen signaalin, joka diffundoituu lähellä olevassa kudoksessa. Kemikaali ei ole vakaa ja huonontuu, jos sen on kuljettava pitkiä matkoja.
Seurauksena on paracrine-signalointi paikallinen solukommunikaatio.
Kemikaali, jonka solu tuottaa, on kohdennettu muihin spesifisiin soluihin. Kohdennetuissa soluissa on reseptoreita solumembraaneissa eritettyä kemikaalia varten. Kohdistamattomilla soluilla ei ole vaadittavia reseptoreita, eikä niihin vaikuteta. Erittynyt kemikaali kiinnittyy kohdennettujen solujen reseptoreihin ja laukaisee reaktion solun sisällä. Reaktio puolestaan vaikuttaa kohdennettuun solujen käyttäytymiseen.
Esimerkiksi ihosolut kasvavat kerroksittain siten, että yläkerros koostuu kuolleista soluista. Eri kudosten solut sijaitsevat ihosolujen alakerroksen alla. Paikallinen solusignalointi varmistaa, että ihosolut tietävät missä kerroksessa ne sijaitsevat ja onko niiden jakauduttava kuolleiden solujen korvaamiseksi.
Paracrine signalointia käytetään myös kommunikoimaan lihaskudoksen sisällä. Parakriiniset kemialliset signaalit lihaksen hermosoluista saavat lihassolut supistumaan, mikä mahdollistaa lihasten liikkumisen suuremmassa organismissa.
Autokriiniset merkkivalot voivat edistää kasvua
Autokriininen signalointi on samanlainen kuin paracrine-signalointi, mutta toimii solussa, joka aluksi erittää signaalin. Alkuperäinen solu tuottaa kemiallisen signaalin, mutta signaalin vastaanottimet ovat samassa solussa. Seurauksena solu stimuloi itseään muuttamaan käyttäytymistään.
Esimerkiksi solu voi erittää kemikaalia, joka edistää solujen kasvua. Signaali diffundoituu paikallisessa kudoksessa, mutta se tarttuu alkuperäisolun reseptoreihin. Signaalia erittänyt solu stimuloidaan sitten lisää kasvuun.
Tämä ominaisuus on hyödyllinen alkioissa, joissa kasvu on tärkeää, ja se myös edistää tehokasta solujen erilaistumista, kun autokriiniset signaloinnit vahvistavat soluidentiteettia. Autokriiniset itsestimulaatiot ovat harvinaisia aikuisten terveessä kudoksessa, mutta niitä voi esiintyä joissakin syövissä.
Endokriiniset signaalit vaikuttavat koko organismiin
Endokriinisissä signaloinnissa alkuperäsolu erittää hormonia, joka on vakaa pitkiä matkoja. Hormoni leviää solukudoksen läpi kapillaareihin ja kulkee organismin verenkiertoelimen läpi.
Endokriiniset hormonit leviävät kehossa ja kohdesoluissa paikoissa, jotka ovat etäällä signalointisolusta. Kohdennetuissa soluissa on hormonin reseptoreita ja ne muuttavat käyttäytymistään, kun reseptorit aktivoituvat.
Esimerkiksi lisämunuaisen solut tuottavat hormonia adrenaliinia, joka saa kehon siirtymään "taistele tai lennä" -tilaan. Hormoni leviää kehossa veressä ja aiheuttaa reaktioita kohdennetuissa soluissa. Verisuonet supistuvat lihasten verenpaineen nostamiseksi, sydän pumppaa nopeammin ja jotkut hikirauhaset aktivoituvat. Koko organismi asetetaan valmiuteen ylimääräistä rasitusta varten.
Hormoni on sama kaikkialla, mutta kun se laukaisee reseptoreita soluissa, solut muuttavat käyttäytymistään eri tavoin.
Synaptic Signaling yhdistää kaksi solua
Kun kahden solun on jatkuvasti vaihdettava laajaa signalointia, on järkevää rakentaa erityisiä viestintärakenteita kemiallisten signaalien vaihdon helpottamiseksi. synapse on solupidennys, joka vie kahden solun ulkoiset solumembraanit läheisyyteen. Sinapsin kautta tapahtuva signalointi linkittää aina vain kaksi solua, mutta solulla voi olla niin läheiset assosiaatiot useiden solujen kanssa samanaikaisesti.
Kemialliset signaalit vapautuvat synaptinen aukko kumppanisolureseptorit ottavat ne välittömästi vastaan. Joidenkin solujen välillä rako on niin pieni, että solut koskettavat niitä tehokkaasti. Tällöin kemialliset signaalit yhden solun ulkoisilla solukalvoilla voivat suoraan kytkeytyä toisen solun kalvon reseptoreihin, ja kommunikaatio on erityisen nopeaa.
Tyypillinen synaptinen viestintä tapahtuu välillä neuronien aivoissa. Aivosolut rakentavat synapsit edullisten kommunikaatiokanavien muodostamiseksi joidenkin naapurisolujen kanssa. Solut voivat sitten kommunikoida erityisen hyvin synaptisten kommunikaatiopartneriensa kanssa vaihtamalla kemiallisia signaaleja nopeasti ja usein.
Signaalin vastaanottoprosessi on samanlainen kaikentyyppisissä matkapuhelimissa
solukkoviestinnän signaalin käyttäminen on suhteellisen suoraa eteenpäin, koska solu erittää kemikaalin ja signaali on jakautunut tyypinsä mukaan. Signaalin vastaanottaminen on monimutkaisempaa, koska signaalikemikaali pysyy kohdesolun ulkopuolella. Ennen kuin signaali voi muuttaa solun käyttäytymistä, sen on tultava soluun ja käynnistettävä muutos.
Ensinnäkin kohdesolussa on oltava reseptoreita, jotka vastaavat kemiallista signaalia. Reseptorit ovat solun pinnalla olevia kemikaaleja, jotka voivat sitoutua tiettyihin kemiallisiin signaaleihin. Kun reseptori sitoutuu kemialliseen signaaliin, se vapauttaa liipaisimen solukalvon sisäpuolelle.
Tämän jälkeen liipaisin kytkeytyy signaalin siirto jossa laukaistunut kemikaali kohdistuu solun osaan, jossa solujen käyttäytymisen tulisi muuttua.
Geeniekspressio on mekanismi muutoksille solujen käyttäytymisessä
Solut kasvavat ja jakautuvat signaloinnin seurauksena muista soluista. Tällainen kasvusignaali sitoutuu kohdesolureseptoreihin ja laukaisee signaalin transduktion solun sisällä. Transduktiokemikaali tulee solun ytimeen ja saa solun käynnistämään kasvun ja sitä seuraavan solun jaon.
Transduktiokemikaali saa aikaan tämän vaikuttamalla geeniekspressio. Se aktivoi geenit, jotka vastaavat ylimääräisten soluproteiinien tuotannosta, jotka saavat solun kasvamaan ja jakautumaan. Solu ilmaisee uuden geenijoukon ja muuttaa käyttäytymistään vastaanotetun signaalin mukaan.
Solut voivat myös muuttaa käyttäytymistään solusignaalien mukaan muuttamalla tuottamansa energian määrää, muuttamalla erittelemiensä kemikaalien määrää tai sitoutumalla soluun apoptoosin tai hallittu solukuolema. Solukkoviestinnän sykli pysyy samana solujen lähtösignaalien, niitä vastaanottavien kohdesolujen ja kohdesolujen muuttaessa sitten käyttäytymistään vastaanotetun signaalin mukaan.