Определение передачи сигнала
Сигнальная трансдукция – это процесс передачи сигнала на протяжении организм особенно через или через клетка, Передача сигнала зависит от белков, известных как рецепторы, которые ждут химического, физического или электрического сигнала. Химические сигналы называются лигандами и могут быть получены организмами для контроля над своим организмом или получены из окружающей среды. Независимо от того, какой тип сигнала, он должен передаваться по всему организму и через клеточные мембраны. Этот процесс известен как передача сигнала. Обобщенное изображение передачи сигнала можно увидеть ниже.
рецептор белки специализируются по типу клеток, к которым они прикреплены. Каждый тип клеток получает разные сигналы от тела и окружающей среды и должен быть специализированным, чтобы организм мог производить специфический и скоординированный ответ. Каждый из этих специализированных белков имеет особый метод передачи сигнала в клетку. Некоторые белки активируют другие молекулы, называемые вторичными мессенджерами, которые передают сообщение ядру или другим органеллам. Другие белки используют энергию АТФ для активации ферментов, которые осуществляют метаболические реакции. Различные маршруты, по которым осуществляется передача сигнала для переноса сигнала, называются путями передачи сигнала.
Путь передачи сигнала
Во время передачи сигнала сигнал может иметь много компонентов. Существует основной посланник, который может быть химическим сигналом, электрическим импульсом или даже физической стимуляцией. Затем рецепторный белок, встроенный в клеточную мембрану, должен принять сигнал. После получения сигнала этот белок претерпевает конформационные изменения. Это меняет свою форму и, следовательно, как он взаимодействует с молекулами вокруг него.
Многие разные рецепторные белки действуют по-разному. Выше приведено простое представление множества различных путей передачи сигнала у млекопитающих. Не огорчайтесь сложностью рисунка. Важно понимать, что все эти пути передачи сигнала содержат одинаковые элементы. Сигнал принимается рецепторным белком, и белок передает сигнал через клеточная мембрана и в клетку. Типы рецепторов и вторичных мессенджеров, которых они создают, могут быть очень разными. Это основано на действии, которое должен стимулировать сигнал. В следующем разделе приведено несколько примеров, которые помогут пролить свет на многие различия и сходства между путями.
Примеры передачи сигнала
Touch and Vision
Путь передачи сигнала осязания и зрения работает так же, как и многие нервные сигналы. Вместо создания второго мессенджера или внутренней обработки сигнала стимуляция рецепторного белка вызывает приток ионов в клетку. Это приводит к деполяризации клеточной мембраны. Нормальная клеточная мембрана поляризована или имеет потенциал напряжения на ней. Этот потенциал напряжения создается ячейкой, активно выкачивающей ионы из ячейки. Поскольку ионы заряжены, создавая их на месте, может быть создано напряжение. Когда стимулируется только один рецепторный белок, деполяризуется только небольшой участок мембраны.
Но когда вы получаете сильный сигнал, например, нажимаете пальцем на поверхность или видите яркий свет, вся мембрана многих клеток одновременно деполяризуется. Это событие запускает потенциал действия, благодаря которому сигнал распространяется по нерву. Это вызвано рядом других рецепторных белков, которые чувствительны к изменению напряжения. Чувствуя изменение напряжения, они также позволяют ионам выравниваться, что посылает сигнал вниз по ячейке.
По достижении конца первой клетки сигнал должен пересечь синапс в другую нервную клетку. Для этого используется другой путь передачи сигнала. Когда потенциал действия достигает конца первой клетки, специализированные рецепторные белки получают сигнал и запускают высвобождение нейротрансмиттеров. Эти маленькие лиганды перемещаются через пространство между клетками, диффундируя через жидкость, и попадают на рецепторные белки в следующей клетке. Эти рецепторы также являются стробированными ионными каналами и при активации вызывают другой потенциал действия в следующем нерве. Таким образом, сигнал может идти от вашего пальца или глаза к вашему головной мозг в считанные микросекунды.
Гормоны
В отличие от осязания и зрения, гормоны являются сигналами, которые ваше тело создает, чтобы регулировать себя. Гормоны могут заставить организм делать много разных вещей, и сами они часто запускаются отдельным путем передачи сигнала.
Как правило, гормон это освобождение от эндокринной железа такие как щитовидная железа или поджелудочная железа. Эти гормоны контролируют все, от метаболизма до роста. Сигналы, которые они передают, почти всегда передаются через лиганд -рецепторный путь передачи сигнала. Репродуктивные органы также выделяют гормоны, которые служат для подготовки организма к размножению. Они работают аналогичным образом, обсуждается ниже.
После запуска, чтобы выпустить гормон, клетки в эндокринные железы выпустит их сохраненный гормон, который они потратили время на создание. Они делают это, заставляя пузырьки, полные гормона, сливаться с клеточной мембраной, проливая гормон во внутриклеточное пространство. Капилляры или крошечные кровь суда, бегите через это пространство. Гормон растворяется в кровотоке, где его можно переносить по всему организму.
Некоторые клетки имеют специфические рецепторы, которые могут активировать различные пути при получении сигнала. Например, гормон инсулин может вызвать мускул клетки поглощать и хранить глюкозу, в то время как это приведет к печень клетки, чтобы прекратить производство глюкозы. Это помогает регулировать общее количество глюкозы в крови. Оба рецептора в этих различных тканях принимают инсулин в качестве лиганда, но путь передачи сигнала различен. Один путь стимулирует клеточный процесс в мышечных клетках, который увеличивает количество переносчиков глюкозы в их клеточной мембране. Другой путь передачи сигнала в печени отключает ключевой фермент, необходимый для производства глюкозы.
викторина
1. Что из нижеперечисленного НЕ является примером передачи сигнала?A. молекула найденный в крови связывается с белком в обонятельных клетках акулы. Сигнал отправляется в мозг.B. Коровье молоко содержит гормоны роста. После получения этих гормонов клетки детеныша коровы растут и делятся.C. Клетка использует энергию молекулы глюкозы для запуска других реакций.
Ответ на вопрос № 1
С верно. В ответе С отсутствует рецептор и не отправляется сигнал. Клетки используют много молекул и перестраивают их разными способами. Передача сигнала идентифицируется случаями, когда одна молекула или сигнал вызывает реакцию или серию реакций. Это иногда называют каскадом сигналов.
2. Почему необходимо, чтобы разные типы клеток имели разные рецепторы для одного и того же лиганда или гормона?A. Разные клетки должны реагировать по-разномуB. Это не обязательноC. Разные рецепторы получают разные типы лигандов
Ответ на вопрос № 2
верно. Разные клетки в организме должны иметь разные ответы на один и тот же сигнал, чтобы координировать множество событий. Чтобы снизить уровень глюкозы в крови, клетки должны поглощать глюкозу, а печень должна прекратить ее производство. Такие лиганды, как углекислый газ, вызывают расширение ваших кровеносных сосудов и усиление дыхания. Именно эта скоординированная реакция различных тканей создает наиболее эффективные и адаптируемые организмы.
3. определенный вид из растение В австралийской глубинке создана интересная защита с путями передачи сигнала. Когда травоядные животные питаются им, он выпускает газ в воздух. Газ достигает соседних растений, стимулируя рецепторы, которые заставляют клетки этих растений вырабатывать токсины. На какую защиту млекопитающих это больше всего похоже?A. Мышь кусает хищника, чтобы убежатьB. Прерий собаки зовут друг друга, когда ястреб вышеC. Скунс, выделяющий токсичный запах при нападении
Ответ на вопрос № 3
В верно. Такое поведение на растениях больше всего похоже на защитное поведение, когда вы зовете своих спутников в мир животных. Сигнал не является прямой защитой от хищника, он просто готовит соседей к атаке. Это один из наиболее хорошо документированных случаев коммуникации растений.
Ссылки
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C.A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. , , Мацудайра, П. (2008). Молекулярно-клеточная биология (6-е изд.). Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.
- McMahon, M.J., Kofranek, A.M. & Rubatzky, V.E. (2011). Наука о растениях: рост, развитие и использование культурных растений (5-е изд.). Бостон: Прентинс Холл.
- Нельсон Д.Л. и Кокс М.М. (2008). Принципы биохимия, Нью-Йорк: W.H. Фримен и Компания.