Signāla pārvade
Signāla pārvade bioloģijā ir šūnu mehānisms. Tas pārvērš stimulu šūnā reakcijā. Šajā procesā ir divi posmi:
- Signālmolekula pievienojas receptorproteīnam uz šūnas membrānas.
- Otrs ziņnesis pārraida signālu šūnā, un šūnā notiek izmaiņas.
Tātad signāla pārnese sākas ar signālu uz šūnas receptoru un beidzas ar šūnas funkcijas izmaiņām. Jebkurā no šiem posmiem signāls var tikt pastiprināts. Tādējādi viena signālmolekula var izraisīt daudzas reakcijas.
Receptori atrodas šūnas membrānā, daļa receptoru ir ārpus šūnas, bet daļa - šūnas iekšienē. Ķīmiskais signāls saistās ar ārējo receptora daļu, mainot tā formu. Tas izraisa citu signālu šūnas iekšienē. Daži ķīmiskie vēstneši, piemēram, testosterons, var izkļūt cauri šūnas membrānai un tieši saistīties ar receptoriem citoplazmā vai kodolā.
Dažreiz šūnā notiek signālu kaskādes. Katrā kaskādes posmā signāls var pastiprināties, tāpēc neliels signāls var izraisīt lielu reakciju. Galu galā signāls rada izmaiņas šūnā - vai nu DNS ekspresijā kodolā, vai fermentu aktivitātē citoplazmā.
Visbiežāk ir iesaistītas sakārtotas bioķīmisko reakciju secības šūnā. Tās veic enzīmi, un tās ir saistītas ar otrajiem vēstnešiem. Tādējādi tiek izveidots "otrā vēstneša ceļš". Šīs lietas parasti notiek ātri, dažkārt ļoti ātri. Tās var ilgt no milisekundēm (jonu plūsmas gadījumā) līdz dienām gēnu ekspresijas gadījumā.
Procesa laikā palielinās olbaltumvielu un citu molekulu skaits, kas tajā piedalās. Tādējādi veidojas "signālu kaskāde", un salīdzinoši neliels stimuls var izraisīt lielu reakciju.
Baktērijās un citos vienšūnas organismos šūnu pārneses procesi ierobežo veidu skaitu, kā tās var reaģēt uz apkārtējo vidi. Daudzšūnu organismos atsevišķu šūnu uzvedības koordinācijai tiek izmantoti daudzi dažādi signālu pārneses procesi. Tādējādi tiek organizēta organisma darbība kopumā. Jo sarežģītāks ir organisms, jo sarežģītāks ir signālu pārneses procesu repertuārs.
Tādējādi gan ārējās, gan iekšējās vides uztveršana šūnu līmenī ir atkarīga no signālu pārneses. Daudzi slimību procesi, piemēram, diabēts, sirds slimības, autoimunitāte un vēzis, rodas no defektiem signālu pārneses ceļos. Tas uzsver signālu pārneses būtisko nozīmi bioloģijā un medicīnā.
Šādas saziņas sistēmas starp šūnām ir ļoti senas, un tās ir sastopamas visos metazoa.
Parāda pilnu signālu pārneses ceļu spektru.
Signālu transdukcijas ceļi
Ārējās reakcijas un iekšējās reakcijas signāla pārnesei
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir signāla pārvade?
A: Signāla transdukcija ir šūnu mehānisms, kas stimulu pārvērš šūnā par reakciju.
J: Kādi ir divi signāla transdukcijas posmi?
A: Divi signāla transdukcijas posmi ir šādi: (1) signāla molekula pievienojas receptorproteīnam uz šūnas membrānas un (2) otrs ziņnesis pārnes signālu šūnā, izraisot izmaiņas šūnā.
J: Kā signālus var pastiprināt jebkurā no signāla pārneses posmiem?
A: Signālus var pastiprināt jebkurā no signālu pārneses posmiem, ja viena signālmolekula izraisa daudzas reakcijas.
J: Kur šūnās atrodas receptori?
A: Receptori atrodas šūnas membrānā, daļa receptoru ir ārpus šūnas, bet daļa šūnas iekšpusē.
J: Kā šūnās darbojas ķīmiskā signalizācija?
A: Ķīmiskā signalizācija šūnās darbojas, saistoties ar receptoriem membrānas ārējā daļā, kas izraisa citu signālu šūnas iekšienē. Dažos gadījumos šūnā var izveidoties signālu kaskāde, kas mazos signālus pastiprina līdz lielām reakcijām. Galu galā tas izraisa izmaiņas gēnu ekspresijā vai enzīmu aktivitātē šūnās.
J: Kā šie procesi parasti notiek ātri?
A: Šie procesi parasti notiek ātri, jo tie var ilgt no milisekundēm (jonu plūsmas gadījumā) līdz dienām gēnu ekspresijas gadījumā.
J: Kāpēc ir svarīgi saprast, kā darbojas signālu pārnese?
A: Ir svarīgi saprast, kā darbojas signālu pārvade, jo daudzi slimību procesi, piemēram, diabēts, sirds slimības, autoimunitāte un vēzis, rodas šo ceļu defektu dēļ. Turklāt šo sistēmu izpratne palīdz koordinēt atsevišķu šūnu uzvedību, lai organismi varētu funkcionēt kā veselas vienības.
