Transducție de semnal
În biologie, o transducție de semnal este un mecanism celular. Acesta transformă un stimul într-un răspuns în celulă. Există două etape în acest proces:
- O moleculă de semnalizare se atașează la o proteină receptoare de pe membrana celulară.
- Un al doilea mesager transmite semnalul în celulă și are loc o schimbare în celulă.
Așadar, transducția semnalului începe cu un semnal către un receptor celular și se termină cu o modificare a funcției celulare. În ambele etape, semnalul poate fi amplificat. Astfel, o singură moleculă de semnalizare poate provoca mai multe răspunsuri.
Receptorii se află în membrana celulară, cu o parte a receptorului în exterior și o parte în interiorul celulei. Semnalul chimic se leagă de partea exterioară a receptorului, modificându-i forma. Acest lucru determină un alt semnal în interiorul celulei. Unii mesageri chimici, cum ar fi testosteronul, pot trece prin membrana celulară și se pot lega direct de receptorii din citoplasmă sau nucleu.
Uneori există o cascadă de semnale în interiorul celulei. Cu fiecare pas al cascadei, semnalul poate fi amplificat, astfel încât un semnal mic poate avea ca rezultat un răspuns mare. În cele din urmă, semnalul creează o schimbare în celulă, fie în expresia ADN-ului din nucleu, fie în activitatea enzimelor din citoplasmă.
Cel mai adesea, sunt implicate secvențe ordonate de reacții biochimice în interiorul celulei. Acestea sunt efectuate de enzime și legate între ele prin intermediul unor mesageri secundari. Astfel, se produce o "cale a celui de-al doilea mesager". Aceste lucruri se întâmplă de obicei rapid, uneori foarte rapid. Ele pot dura de la milisecunde (în cazul fluxului de ioni) până la zile pentru expresia genelor.
Numărul proteinelor și al altor molecule care participă crește în timpul procesului. Astfel, se dezvoltă o "cascadă de semnale" și un stimul relativ mic poate provoca un răspuns mare.
În cazul bacteriilor și al altor organisme unicelulare, procesele de transducție de care dispune o celulă limitează numărul de moduri în care aceasta poate răspunde la mediul înconjurător. În organismele multicelulare, o mulțime de procese diferite de transducție a semnalelor sunt utilizate pentru a coordona comportamentul celulelor individuale. Prin aceasta se organizează funcționarea organismului ca întreg. Cu cât organismul este mai complex, cu atât mai complex este repertoriul de procese de transducție a semnalelor pe care trebuie să îl posede.
Astfel, detectarea atât a mediului extern, cât și a celui intern la nivel celular, se bazează pe transducția semnalelor. Multe procese patologice, cum ar fi diabetul, bolile cardiace, autoimunitatea și cancerul, apar ca urmare a unor defecte în căile de transducție a semnalelor. Acest lucru evidențiază importanța critică a transducției semnalelor pentru biologie și medicină.
Aceste sisteme de comunicare între celule sunt extrem de vechi și se regăsesc la toate metazoarele.
Reacții externe și reacții interne pentru transducția semnalului
Căile de transducție a semnalelor
Prezintă o gamă completă de căi de transducție a semnalului
Întrebări și răspunsuri
Î: Ce este transducția semnalului?
R: Transducția semnalului este un mecanism celular care transformă un stimul într-un răspuns în celulă.
Î: Care sunt cele două etape ale transducției semnalului?
R: Cele două etape ale transducției semnalului sunt (1) când o moleculă de semnalizare se atașează la o proteină receptoare de pe membrana celulară și (2) când un al doilea mesager transmite semnalul în celulă, determinând o schimbare în celulă.
Î: Cum pot fi amplificate semnalele în timpul oricăreia dintre cele două etape ale transducției semnalului?
R: Semnalele pot fi amplificate în timpul oricăreia dintre cele două etape ale transducției semnalului prin faptul că o singură moleculă de semnalizare provoacă mai multe răspunsuri.
Î: Unde sunt localizați receptorii în celule?
R: Receptorii sunt localizați în membrana celulară, cu o parte a receptorului în exterior și o parte în interiorul celulei.
Î: Cum funcționează semnalizarea chimică în interiorul celulelor?
R: Semnalizarea chimică funcționează în interiorul celulelor prin legarea la receptorii de pe partea exterioară a membranei, care provoacă un alt semnal în interiorul celulei. În unele cazuri, poate exista o cascadă de semnale în interiorul celulei care amplifică semnalele mici în răspunsuri mari. În cele din urmă, acest lucru creează schimbări în expresia genelor sau în activitatea enzimatică din interiorul celulelor.
Î: Cum se întâmplă de obicei aceste procese rapid?
R: De obicei, aceste procese se petrec rapid, deoarece pot dura de la milisecunde (în cazul fluxului de ioni) până la zile în cazul expresiei genice.
Î: De ce este important să înțelegem cum funcționează transducția semnalelor?
R: Este important să înțelegem cum funcționează transducția semnalelor deoarece multe procese patologice, cum ar fi diabetul, bolile cardiace, autoimunitatea și cancerul, apar din defecte în aceste căi. În plus, înțelegerea acestor sisteme ajută la coordonarea comportamentului între celulele individuale, astfel încât organismele să poată funcționa ca unități întregi.
