Сигналната трансдукция
Сигналната трансдукция в биологията е клетъчен механизъм. Той превръща стимул в отговор в клетката. Този процес се състои от два етапа:
- Сигналната молекула се свързва с рецепторен протеин върху клетъчната мембрана.
- Втори пратеник предава сигнала в клетката и в клетката настъпва промяна.
Така че сигналната трансдукция започва със сигнал към клетъчен рецептор и завършва с промяна в клетъчната функция. И на двата етапа сигналът може да бъде усилен. По този начин една сигнална молекула може да предизвика много реакции.
Рецепторите се намират в клетъчната мембрана, като част от рецептора е извън клетката, а друга част - вътре в нея. Химическият сигнал се свързва с външната част на рецептора, като променя формата му. Това предизвиква друг сигнал вътре в клетката. Някои химически пратеници, като тестостеронът, могат да преминат през клетъчната мембрана и да се свържат директно с рецепторите в цитоплазмата или ядрото.
Понякога в клетката има каскада от сигнали. С всяка стъпка от каскадата сигналът може да се усилва, така че малък сигнал може да доведе до голям отговор. В крайна сметка сигналът създава промяна в клетката, или в експресията на ДНК в ядрото, или в активността на ензимите в цитоплазмата.
Най-често става дума за подредени последователности от биохимични реакции в клетката. Те се осъществяват от ензими и са свързани чрез втори пратеници. Така се получава "път на втория пратеник". Тези неща обикновено се случват бързо, понякога много бързо. Те могат да продължат от милисекунди (в случай на йонен поток) до дни за генна експресия.
Броят на протеините и другите молекули, които участват, се увеличава по време на процеса. Така се развива "сигнална каскада" и сравнително малък стимул може да предизвика голям отговор.
При бактериите и други едноклетъчни организми процесите на предаване, с които разполага една клетка, ограничават броя на начините, по които тя може да реагира на околната среда. В многоклетъчните организми се използват много различни процеси за предаване на сигнали, за да се координира поведението на отделните клетки. По този начин се организира функционирането на организма като цяло. Колкото по-сложен е организмът, толкова по-сложен е репертоарът от процеси на сигнална трансдукция, които организмът трябва да притежава.
По този начин усещането на външната и вътрешната среда на клетъчно ниво се основава на предаването на сигнали. Много болестни процеси, като диабет, сърдечни заболявания, автоимунитет и рак, се дължат на дефекти в пътищата на сигналната трансдукция. Това подчертава изключителното значение на сигналната трансдукция за биологията и медицината.
Тези системи за комуникация между клетките са изключително древни и се срещат при всички метазои.
Показва пълния спектър от пътища на сигнална трансдукция
Пътища за предаване на сигнали
Външни реакции и вътрешни реакции за предаване на сигнала
Въпроси и отговори
В: Какво представлява трансдукцията на сигнала?
О: Трансдукцията на сигнала е клетъчен механизъм, който превръща стимул в отговор в клетката.
В: Кои са двата етапа на сигналната трансдукция?
О: Двата етапа на сигналната трансдукция са: (1) когато сигнална молекула се свързва с рецепторен протеин върху клетъчната мембрана и (2) когато втори пратеник предава сигнала в клетката, предизвиквайки промяна в клетката.
Въпрос: Как могат да се усилват сигналите по време на всеки от етапите на сигналната трансдукция?
О: Сигналите могат да бъдат усилени по време на някой от етапите на сигналната трансдукция, като една сигнална молекула предизвиква много реакции.
В: Къде в клетките са разположени рецепторите?
О: Рецепторите са разположени в клетъчната мембрана, като част от рецептора е извън, а друга част - вътре в клетката.
В: Как работи химическата сигнализация в клетките?
О: Химическата сигнализация действа в клетките, като се свързва с рецептори във външната част на мембраната, което предизвиква друг сигнал вътре в клетката. В някои случаи може да има каскада от сигнали в клетката, която усилва малките сигнали в големи реакции. В крайна сметка това води до промени в генната експресия или ензимната активност в клетките.
Въпрос: Как тези процеси обикновено протичат бързо?
О: Тези процеси обикновено протичат бързо, защото могат да продължат от милисекунди (в случаите на йонен поток) до дни за генната експресия.
В: Защо е важно да се разбере как работи сигналната трансдукция?
О: Важно е да се разбере как работи сигналната трансдукция, защото много болестни процеси като диабет, сърдечни заболявания, автоимунитет и рак възникват от дефекти в тези пътища. Освен това разбирането на тези системи помага да се координира поведението на отделните клетки, за да могат организмите да функционират като цялостни единици.
