If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Въведение в клетъчна сигнализация

Научи как клетките комуникират помежду си, като използват различни видове сигнализация на късо и на дълго разстояние в телата ни.

Въведение

Мислиш за клетките си като прости градивни блокове, безсъзнателни и статични като тухли в стена? Ако е така, помисли отново! Клетките могат да засекат какво става около тях и могат да отговорят в реално време на насоки от съседите си и околната си среда. Даже в този момент сега клетките ти изпращат и получават милиони съобщения във вид на химични сигнализиращи молекули!
В тази статия ще проучим основните принципи на това как клетките комуникират една с друга. Първо ще разгледаме как работи сигнализирането клетка-към-клетка, а после ще разгледаме различни видове сигнализиране на къси и на дълги разстояния, които се случват в телата ни.

Преглед на клетъчна сигнализация

Обикновено клетките комуникират, като използват химични сигнали. Тези химични сигнали, които са протеини или други молекули, произведени от изпращаща клетка, често биват секретирани от една клетка и освободени в екстрацелуларното (извънклетъчното) пространство. Там те могат да плават – като писма в бутилка – до съседни клетки.
Изпращаща клетка: тази клетка отделя лиганд.
Целева клетка: тази клетка има рецептор, който може да се свърже с лиганд. Лигандът се свързва с рецептора и предизвиква сигнална каскада в клетката, водеща до отговор.
Нецелева клетка: тази клетка няма рецептор за лиганда (въпреки че може да има други видове рецептори). Клетката не възприема лиганда и по този начин не реагира на него.
Не всички клетки могат "да чуят" определено химично съобщение. за да засекат един сигнал (тоест, за да бъдат целева клетка). Една съседна клетка трябва да има правилния рецептор за този сигнал. Когато една сигнализираща молекула се прикрепи към нейния рецептор, тя променя формата или активността на рецептора, водейки до промяна вътре в клетката. Сигнализиращите молекули често биват наричани лиганди, общ термин за молекули, които се прикрепят специфично към други молекули (като рецептори).
Съобщението, носено от един лиганд, често бива предадено чрез верига химически "вестоносци" вътре в клетката. В крайна сметка това води до промяна в клетката, например промяна на активността на даден ген, или дори индуциране на цял процес като клетъчно делене. Следователно оригиналният междуклетъчен сигнал е преобразуван във вътреклетъчен сигнал, който предизвиква даден отговор.
Можеш да научиш повече как работи това в статиите за лиганди и рецептори, предаване на сигнала и клетъчни отговори.

Форми на сигнализация

Сигнализирането клетка-към-клетка включва предаването на сигнал от изпращаща клетка към получаваща клетка. Но не всички изпращащи и получаващи клетки са съседи, нито всички двойки клетки обменят сигнали по един и същ начин.
Има четири основни категории химично сигнализиране, които се срещат в многоклетъчните организми: паракринно сигнализиране, автокринно сигнализиране, ендокринно сигнализиране и сигнализиране чрез пряк контакт. Основната разлика между различните категории сигнализиране е разстоянието, което сигналът изминава през организма, за да достигне до целевата клетка.

Паракринно сигнализиране

Често клетки, които са близо една до друга, комуникират чрез освобождаването на химични вестоносци (лиганди, които дифундират през пространството между клетките). Този вид сигнализиране, при който клетките комуникират през сравнително къси разстояния, е познат като паракринно сигнализиране.
Паракринното сигнализиране позволява на клетките локално да координират дейностите си със своите съседи. Въпреки че се използват в много различни тъкани и контексти, паракринните сигнали са особено важни по време на развитието, когато позволяват на една група клетки да каже на съседна група клетки каква идентичност да приеме.

Синаптично сигнализиране

Един уникален пример за паракринно сигнализиране е синаптичното сигнализиране, при което нервните клетки предават сигнали. Този процес е наименуван на синапса, "кръстовището" между две нервни клетки, в което се случва преноса на сигнала.
Когато изпращащият неврон изпрати съобщение, електричен импулс се движи бързо през клетката, минавайки по дълго, нишкоподобно удължение, наречено аксон. Когато импулсът достигне до синапса, това води до освобождаване на лиганди, наречени невротрансмитери, които бързо пресичат малката пролука между нервните клетки. Когато невротрансмитерите пристигнат при получаващата клетка, те се прикрепят към рецептори и водят до химическа промяна вътре в клетката (често това е отваряне на йонни канали и промяна на електричния потенциал през мембраната).
Синаптична сигнализация. Невротрансмитер се освобождава от везикулите на края на аксона на изпращащата клетка. Разпространява се през малката пролука между изпращащите и целевите неврони и се свързва с рецепторите на целевия неврон.
Изображение, модифицирано от "Сигнални молекули и клетъчни рецептори: Фигура 2", от Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3.0).
Невротрансмитерите, които са освободени в химичния синапс, бързо деградират или биват приети обратно от изпращащата клетка. Това "нулира" системата, така че синапсът е подготвен да отговори бързо на следващия сигнал.
Паракринна сигнализация: една клетка се насочва към близка клетка (такава, която не е прикрепена чрез цепковидни контакти). Изображението показва сигнална молекула, произведена от една клетка, разпръскваща се на късо разстояние до съседна клетка.
Автокринна сигнализация: една клетка е насочена към себе си, освобождавайки сигнал, който може да се свърже с рецептори върху собствената й повърхност.
Изображение, модифицирано от "Сигнални молекули и клетъчни рецептори: Фигура 1", от Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3.0).

Автокринно сигнализиране

При автокринното сигнализиране една клетка сигнализира сама на себе си, като освобождава лиганд, който се прикрепя на собствената ѝ повърхност (или, в зависимост от вида сигнал, към рецептори вътре в клетката). Това може да изглежда странно, но автокринното сигнализиране играе важна роля в много процеси.
Например автокринното сигнализиране е важно по време на развитието, когато помага на клетките да приемат и подсилят правилните си идентичности. За медицината автокринното сигнализиране е важно при рака и се смята, че играе ключова роля при метастазирането (разпространението на рака от оригиналното му място до други части на тялото)6. В много случаи един сигнал може да има и автокринни, и паракринни ефекти, прикрепяйки се към изпращащата клетка, както и към други подобни клетки в областта.

Ендокринно сигнализиране

Когато клетките трябва да предадат сигнали през дълги разстояния, те използват кръвоносната система като мрежа за разнасяне на съобщенията, които изпращат. При ендокринното сигнализиране на дълги разстояния сигналите биват произведени от специализирани клетки и освободени в кръвообращението, което ги носи до целевите клетки в отдалечени части от тялото. Сигнали, които биват произведени в една част от тялото и се движат през кръвообращението, за да достигнат до далечни цели, са познати като хормони.
При хората ендокринните жлези, които освобождават хормони, включват щитовидната жлеза, хипоталамуса и хипофизата, както и половите жлези (тестисите и яйчниците) и панкреаса (задстомашната жлеза). Всяка ендокринна жлеза освобождава един или повече видове хормони, много от които са главни регулатори на развитието и физиологията.
Например, хипофизата освобождава растежния хормон (GH), който промотира растежа, особено на скелета и хрущяла. Като повечето хормони, GH влияе на различни видове клетки из цялото тяло. Но хрущялните клетки предоставят един пример как функционира GH: той се прикрепя към рецептори на повърхността на тези клетки и ги окуражава да се делят7.
Ендокринна сигнализация: една клетка се насочва към отдалечена клетка през кръвта. Сигнална молекула се освобождава от една клетка, след това се придвижва през кръвта, за да се свърже с рецептори на отдалечена целева клетка някъде другаде в тялото.
Изображение, модифицирано от "Сигнални молекули и клетъчни рецептори: Фигура 2", от Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3.0).

Сигнализация чрез контакт между две клетки

Цепковидните контакти при животните и плазмодезмите при растенията са малки канали, които директно свързват съседни клетки. Тези запълнени с вода канали позволяват на малки сигнализиращи молекули, наречени междуклетъчни медиатори, да дифундират между две клетки. Малки молекули и йони могат да се придвижат между клетките, но големи молекули като протеини и ДНК не могат да преминат през каналите без специална помощ.
Трансферът на сигнализиращи молекули предава настоящото състояние на една клетка на съседната ѝ. Това позволява една група клетки да координира отговора си на сигнал, който само една от тях може да е получила. При растенията има плазмодезми между почти всички клетки, което прави цялото растение една гигантска мрежа.
Сигнализация чрез цепковидни контакти. Една клетка се насочва към съседна клетка, свързана с нея чрез цепковиден контакт. Сигналите се придвижват от една клетка към друга, преминавайки през цепковидните контакти.
Изображение, модифицирано от "Сигнални молекули и клетъчни рецептори: Фигура 1", от Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3.0).
При друг вид директно сигнализиране две клетки може да се прикрепят една към друга, понеже носят комплементарни протеини на повърхностите си. Когато протеините се прикрепят един към друг, това взаимодействие променя формата на единия или и на двата протеина, предавайки сигнал. Този вид сигнализиране е особено важен в имунната система, където имунните клетки използват маркерите на клетъчната повърхност, за да разпознаят "собствените" клетки и клетките, инфектирани от патогени9.
_Изображение, модифицирано от "Адаптивен имунен отговор: Фигура 7", от Колеж ОупънСтакс, Биология (CC BY 3.0)._

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.