Prenos signala
Prenos signala v biologiji je celični mehanizem. S tem se dražljaj pretvori v odziv v celici. Ta proces poteka v dveh fazah:
- Signalna molekula se pritrdi na receptorski protein na celični membrani.
- Drugi prenašalec prenese signal v celico in v celici se zgodi sprememba.
Prenos signala se torej začne s signalom do celičnega receptorja in konča s spremembo celične funkcije. V obeh korakih se lahko signal okrepi. Tako lahko ena signalna molekula povzroči več odzivov.
Receptorji so v celični membrani, pri čemer je del receptorja zunaj, del pa znotraj celice. Kemični signal se veže na zunanji del receptorja in spremeni njegovo obliko. To povzroči drug signal v notranjosti celice. Nekateri kemični prenašalci, kot je testosteron, lahko prehajajo skozi celično membrano in se vežejo neposredno na receptorje v citoplazmi ali jedru.
Včasih se v celici sproži kaskada signalov. Z vsakim korakom v kaskadi se lahko signal okrepi, tako da lahko majhen signal povzroči velik odziv. Na koncu signal povzroči spremembo v celici, bodisi v izražanju DNK v jedru bodisi v aktivnosti encimov v citoplazmi.
Najpogosteje gre za urejena zaporedja biokemičnih reakcij v celici. Izvajajo jih encimi, povezujejo pa jih drugi prenašalci. Tako nastane "pot drugega prenašalca". Te stvari se običajno zgodijo hitro, včasih zelo hitro. Trajajo lahko od milisekund (v primeru pretoka ionov) do dni za izražanje genov.
Med procesom se poveča število proteinov in drugih molekul, ki pri tem sodelujejo. Tako se razvije "signalna kaskada" in razmeroma majhen dražljaj lahko povzroči velik odziv.
Pri bakterijah in drugih enoceličnih organizmih je število načinov prenosa, ki jih ima celica, omejeno na število načinov, na katere se lahko odzove na okolje. V večceličnih organizmih se za usklajevanje obnašanja posameznih celic uporablja veliko različnih procesov prenosa signalov. S tem je organizirano delovanje organizma kot celote. Bolj ko je organizem zapleten, bolj zapleten repertoar procesov prenosa signalov mora imeti.
Zaznavanje zunanjega in notranjega okolja na celični ravni je torej odvisno od prenosa signalov. Številne bolezni, kot so sladkorna bolezen, bolezni srca, avtoimunost in rak, nastanejo zaradi napak v poteh prenosa signalov. To poudarja ključni pomen prenosa signalov za biologijo in medicino.
Ti sistemi komuniciranja med celicami so izredno stari in jih najdemo pri vseh metazoah.
Prikazuje celoten razpon poti prenosa signalov
Poti prenosa signalov
Zunanje in notranje reakcije za prenos signala
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je prenos signala?
O: Transdukcija signala je celični mehanizem, ki pretvori dražljaj v odziv v celici.
V: Kateri sta dve stopnji transdukcije signala?
O: Dve stopnji transdukcije signala sta: (1) ko se signalna molekula pritrdi na receptorski protein na celični membrani in (2) ko drugi prenašalec prenese signal v celico, kar povzroči spremembo v celici.
V: Kako se lahko signali okrepijo v obeh fazah prenosa signala?
O: Signali se lahko okrepijo na obeh stopnjah prenosa signala tako, da ena signalna molekula povzroči več odzivov.
V: Kje v celicah so receptorji?
O: Receptorji se nahajajo v celični membrani, pri čemer je del receptorja zunaj in del znotraj celice.
V: Kako deluje kemična signalizacija v celicah?
O: Kemična signalizacija v celicah deluje tako, da se veže na receptorje na zunanjem delu membrane, kar povzroči drug signal znotraj celice. V nekaterih primerih lahko pride do kaskade signalov znotraj celice, ki majhne signale okrepi v velike odzive. Sčasoma to povzroči spremembe v izražanju genov ali aktivnosti encimov v celicah.
V: Kako ti procesi običajno potekajo hitro?
O: Ti procesi se običajno zgodijo hitro, saj lahko trajajo od milisekund (v primerih ionskega pretoka) do dni za izražanje genov.
V: Zakaj je pomembno razumeti, kako deluje prenos signalov?
O: Pomembno je razumeti, kako deluje prenos signalov, ker veliko bolezenskih procesov, kot so sladkorna bolezen, bolezni srca, avtoimunost in rak, nastane zaradi napak v teh poteh. Poleg tega razumevanje teh sistemov pomaga pri usklajevanju vedenja med posameznimi celicami, da lahko organizmi delujejo kot celote.
