Sisu
- Lahtrid suhtlevad nelja tüüpi signaalidega
- Parakriinisignaalid peavad järjekorda raku naabruses
- Autokriinne signaalimine võib kasvu soodustada
- Endokriinsed signaalimised mõjutavad kogu organismi
- Sünaptiline signaalimine seob kahte rakku
- Signaali vastuvõtu protsess on sarnane igat tüüpi mobiilside jaoks
- Geeniekspressioon on mehhanism rakkude käitumise muutmiseks
Mitmerakuliste organismide rakud peavad võtma spetsiifilisi rolle ja teadma, millal konkreetseid tegevusi läbi viia. Rakud koordineerivad oma tegevust erinevat tüüpi kärgside kaudu, mida nimetatakse ka raku signalisatsioon. Tüüpilised rakusignaalid on oma olemuselt keemilised ja võivad olla suunatud lokaalselt või organismi üldiselt.
Mobiilside on mitmeastmeline protsess, mis hõlmab järgmist:
Eri tüüpi kärgside toimub samade sammudega, kuid eristub signaalimisprotsessi kiiruse ja toimimise vahemaa järgi. Närvirakud annavad signaali kiiresti, kuid lokaalselt, samal ajal kui hormoone vabastavad näärmed töötavad aeglasemalt, kuid kogu organismis.
Eri tüüpi rakulise signaalimise süsteemid on välja töötatud, et võtta arvesse kiiruse ja vahemaa nõudeid raku erinevate funktsioonide jaoks.
Lahtrid suhtlevad nelja tüüpi signaalidega
Lahtrid kasutavad erinevat tüüpi signaalimist sõltuvalt sellest, milliseid teisi rakke nad tahavad jõuda. Neli tüüpi kärgsidet on:
Rakud vabastavad keemilisi signaale, et anda teistele rakkudele teada, mida nad teevad, ja nad saavad signaale, mis teavitavad neid teiste organismi rakkude tegevusest. Selliseid toiminguid nagu rakkude jagunemine, rakkude kasv, rakusurm ja valkude tootmine koordineeritakse erinevat tüüpi raku signalisatsiooni kaudu.
Parakriinisignaalid peavad järjekorda raku naabruses
Parakriinse signaali andmise ajal sekreteerib rakk kemikaali, mis põhjustab lõpuks konkreetseid muutusi naaberrakkude käitumises. Algne rakk tekitab keemilise signaali, mis hajub kogu läheduses asuvas koes. Kemikaal ei ole stabiilne ja halveneb, kui see peab läbima pikki vahemaid.
Selle tulemusel kasutatakse parakreini signaalimist lokaalne kärgside.
Kemikaal, mida rakk toodab, on suunatud teistele spetsiifilistele rakkudele. Sihtmärgistatud rakkudel on sekreteeritava kemikaali rakumembraanidel retseptorid. Sihtimata rakkudel pole vajalikke retseptoreid ja neid ei mõjutata. Eritatud kemikaal kinnitub ise sihtrakkude retseptoritele ja käivitab rakus reaktsiooni. Reaktsioon mõjutab omakorda raku sihipärast käitumist.
Näiteks kasvavad naharakud kihtidena, pealmine kiht koosneb surnud rakkudest. Naharakkude alumise kihi all asuvad erineva koe rakud. Lokaalne raku signalisatsioon tagab, et naharakud teavad, millises kihis nad asuvad ja kas nad peavad surnud rakkude asendamiseks jagama.
Parakriinseid signaale kasutatakse ka lihaskoesiseses suhtluses. Parakriinne keemiline signaal lihase närvirakkudest põhjustab lihaste rakkude kokkutõmbumist, võimaldades lihaste liikumist suuremas organismis.
Autokriinne signaalimine võib kasvu soodustada
Autokriinne signaalimine sarnaneb parakriinse signaalimisega, kuid toimib rakul, mis alguses signaali sekreteerib. Algne lahter tekitab keemilise signaali, kuid signaali retseptorid asuvad samas lahtris. Selle tagajärjel stimuleerib rakk ennast oma käitumist muutma.
Näiteks võib rakk eritada kemikaali, mis soodustab raku kasvu. Signaal hajub kogu lokaalses koes, kuid seda hõivavad päritoluraku retseptorid. Seejärel stimuleeritakse signaali sekreteerinud rakku suurema kasvuga tegelemiseks.
See funktsioon on kasulik embrüodes, kus kasv on oluline, ja soodustab ka rakkude tõhusat diferentseerumist, kui autokriinsed signaalid tugevdavad rakkude identiteeti. Autokriinset enesestimulatsiooni on täiskasvanute terves koes harva, kuid seda võib leida mõne vähi korral.
Endokriinsed signaalimised mõjutavad kogu organismi
Endokriinsüsteemi signaalimisel sekreteerib päritolu rakk hormooni, mis on pikkade vahemaade tagant stabiilne. Hormoon hajub rakukoe kaudu kapillaaridesse ja liigub läbi organismi vereringesüsteemi.
Endokriinsed hormoonid levivad kogu kehas ja sihtrakkudes signaalirakust kaugel asuvates kohtades. Sihtrakkudel on hormooni retseptorid ja need muudavad nende käitumist retseptorite aktiveerimisel.
Näiteks neerupealise rakud toodavad hormooni adrenaliini, mis põhjustab keha sisenemist "võitluse või lennu" režiimi. Hormoon levib veres kogu kehas ja põhjustab sihtrakkudes reaktsioone. Veresooned tõmbuvad kokku, et tõsta lihaste vererõhku, süda pumpab kiiremini ja aktiveeruvad mõned higinäärmed. Kogu organism asetatakse täiendavaks pingutuseks valmisoleku olekusse.
Hormoon on kõikjal ühesugune, kuid kui see käivitab rakkudes retseptoreid, muudavad rakud käitumist erineval viisil.
Sünaptiline signaalimine seob kahte rakku
Kui kaks lahtrit peavad pidevalt vahetama ulatuslikku signaalimist, on mõistlik luua keemiliste signaalide vahetamise hõlbustamiseks spetsiaalsed kommunikatsioonistruktuurid. sünaps "Rakupikendus" on raku pikendus, mis viib kahe raku välimised rakumembraanid üksteise lähedusse. Signalisatsioon kogu sünapsis seob alati ainult kahte lahtrit, kuid lahtril võivad olla nii tihedad seosed mitme lahtriga korraga.
Keemilised signaalid sünaptiline lõhe partnerrakkude retseptorid. Mõne raku jaoks on vahe nii väike, et rakud puutuvad tõhusalt kokku. Sel juhul võivad ühe raku välimisel rakumembraanil olevad keemilised signaalid otseselt hajutada teise raku membraani retseptoreid ja side on eriti kiire.
Tüüpiline sünaptiline suhtlus toimub vahel neuronid ajus. Ajurakud konstrueerivad sünapsid, et luua eelistatud suhtluskanalid mõne naaberrakuga. Seejärel saavad rakud eriti hästi suhelda oma sünaptiliste kommunikatsioonipartneritega, vahetades keemilisi signaale kiiresti ja sageli.
Signaali vastuvõtu protsess on sarnane igat tüüpi mobiilside jaoks
kärgsidesignaali edastamine on suhteliselt otse edasi, kuna kärg eritab kemikaali ja signaal on jaotatud vastavalt selle tüübile. Signaali vastuvõtmine on keerulisem, kuna signaali kemikaal jääb sihtrakust väljapoole. Enne kui signaal saab muuta lahtri käitumist, peab see sisenema lahtrisse ja muutuse käivitama.
Esiteks peavad sihtrakul olema keemilistele signaalidele vastavad retseptorid. Retseptorid on raku pinnal olevad kemikaalid, mis võivad seonduda teatud keemiliste signaalidega. Kui retseptor seostub keemilise signaaliga, vabastab see päästiku rakumembraani siseküljel.
Päästik käivitab seejärel protsessi signaali ülekanne milles vallandatud kemikaal suunab raku selle osa, kus rakkude käitumine peaks muutuma.
Geeniekspressioon on mehhanism rakkude käitumise muutmiseks
Rakud kasvavad ja jagunevad teistest rakkudest signaali saamise tagajärjel. Selline kasvusignaal seostub sihtraku retseptoritega ja käivitab signaali ülekande raku sees. Transduktsiooni kemikaal siseneb raku tuuma ja põhjustab raku kasvu ja sellele järgneva raku jagunemise.
Transduktsiooni kemikaal saavutab selle mõjutades geeniekspressioon. See aktiveerib geene, mis vastutavad täiendavate rakuvalkude tootmise eest, mis panevad raku kasvama ja jagunema. Rakk väljendab uut geenikomplekti ja muudab oma käitumist vastavalt vastuvõetud signaalile.
Rakud saavad ka oma käitumist vastavalt rakusignaalidele muuta, muutes toodetud energia kogust, muutes nende eritatavate kemikaalide koguseid või osaledes rakus apoptoos või raku kontrollitud surm. Rakulise kommunikatsiooni tsükkel jääb samaks: lahtrid pärinevad signaalidest, neid vastuvõtvad sihtrakud ja sihtrakud muudavad oma käitumist vastavalt vastuvõetud signaalile.