NộI Dung
- Các tế bào giao tiếp với bốn loại tín hiệu
- Tín hiệu Paracrine Giữ trật tự trong vùng lân cận tế bào
- Tín hiệu Autocrine có thể thúc đẩy tăng trưởng
- Tín hiệu nội tiết ảnh hưởng đến toàn bộ sinh vật
- Liên kết tín hiệu synap Hai tế bào
- Quá trình tiếp nhận tín hiệu tương tự cho tất cả các loại truyền thông di động
- Biểu hiện gen là một cơ chế cho những thay đổi trong hành vi của tế bào
Các tế bào trong các sinh vật đa bào phải đảm nhận vai trò chuyên biệt và phải biết khi nào nên thực hiện các hoạt động cụ thể. Các tế bào phối hợp hành động của chúng thông qua các loại giao tiếp di động khác nhau, còn được gọi là tín hiệu tế bào. Các tín hiệu tế bào điển hình là hóa học trong tự nhiên và có thể được nhắm mục tiêu tại địa phương hoặc cho sinh vật nói chung.
Giao tiếp tế bào là một quá trình nhiều tầng bao gồm:
Tất cả các loại khác nhau của giao tiếp di động đều theo cùng một bước nhưng phân biệt chúng bằng tốc độ của quá trình báo hiệu và khoảng cách mà nó hoạt động. Các tế bào thần kinh truyền tín hiệu nhanh chóng nhưng cục bộ trong khi các tuyến giải phóng hormone hoạt động chậm hơn nhưng khắp cơ thể sinh vật.
Các loại tín hiệu di động khác nhau đã phát triển để tính đến các yêu cầu về tốc độ và khoảng cách cho các chức năng tế bào khác nhau.
Các tế bào giao tiếp với bốn loại tín hiệu
Các tế bào sử dụng các loại tín hiệu khác nhau tùy thuộc vào các tế bào khác mà chúng muốn tiếp cận. Bốn loại giao tiếp tế bào là:
Các tế bào giải phóng các tín hiệu hóa học để cho các tế bào khác biết những hành động mà chúng đang thực hiện và chúng nhận được các tín hiệu thông báo cho chúng về hoạt động của các tế bào sinh vật khác. Các hoạt động như phân chia tế bào, tăng trưởng tế bào, chết tế bào và sản xuất protein được phối hợp thông qua các loại tín hiệu tế bào khác nhau.
Tín hiệu Paracrine Giữ trật tự trong vùng lân cận tế bào
Trong quá trình truyền tín hiệu paracrine, một tế bào tiết ra một chất hóa học cuối cùng gây ra những thay đổi cụ thể trong hành vi của các tế bào lân cận. Tế bào gốc tạo ra tín hiệu hóa học khuếch tán khắp các mô gần đó. Hóa chất này không ổn định và xấu đi nếu phải di chuyển quãng đường dài.
Kết quả là, tín hiệu paracrine được sử dụng cho thông tin di động địa phương.
Hóa chất mà tế bào tạo ra được nhắm vào các tế bào cụ thể khác. Các tế bào được nhắm mục tiêu có các thụ thể trên màng tế bào của chúng cho hóa chất được tiết ra. Các tế bào không nhắm mục tiêu không có các thụ thể cần thiết và không bị ảnh hưởng. Hóa chất được tiết ra sẽ tự gắn vào các thụ thể của các tế bào đích và kích hoạt phản ứng bên trong tế bào. Các phản ứng lần lượt ảnh hưởng đến hành vi tế bào mục tiêu.
Ví dụ, các tế bào da phát triển thành các lớp với lớp trên cùng được tạo thành từ các tế bào chết. Các tế bào của một mô khác nằm dưới lớp tế bào da dưới cùng. Tín hiệu tế bào cục bộ đảm bảo rằng các tế bào da biết chúng nằm ở lớp nào và liệu chúng có phải phân chia để thay thế các tế bào chết hay không.
Tín hiệu paracrine cũng được sử dụng để giao tiếp bên trong mô cơ. Một tín hiệu hóa học paracrine từ các tế bào thần kinh trong cơ làm cho các tế bào cơ co lại, cho phép chuyển động cơ trong cơ thể lớn hơn.
Tín hiệu Autocrine có thể thúc đẩy tăng trưởng
Tín hiệu autocrine tương tự như tín hiệu paracrine nhưng hoạt động trên tế bào ban đầu tiết ra tín hiệu. Tế bào ban đầu tạo ra tín hiệu hóa học, nhưng các thụ thể cho tín hiệu nằm trên cùng một tế bào. Kết quả là, tế bào kích thích chính nó để thay đổi hành vi của nó.
Ví dụ, một tế bào có thể tiết ra một hóa chất thúc đẩy tăng trưởng tế bào. Tín hiệu khuếch tán khắp các mô địa phương nhưng được thu nhận bởi các thụ thể trên tế bào gốc. Các tế bào tiết ra tín hiệu sau đó được kích thích để tham gia vào sự tăng trưởng nhiều hơn.
Tính năng này rất hữu ích trong phôi, nơi tăng trưởng là quan trọng, và nó cũng thúc đẩy sự biệt hóa tế bào hiệu quả, khi tín hiệu autocrine củng cố nhận dạng tế bào. Autocrine tự kích thích là hiếm ở mô khỏe mạnh trưởng thành nhưng có thể được tìm thấy trong một số bệnh ung thư.
Tín hiệu nội tiết ảnh hưởng đến toàn bộ sinh vật
Trong tín hiệu nội tiết, tế bào gốc tiết ra một loại hormone ổn định trong khoảng cách xa. Hormon khuếch tán qua mô tế bào thành mao mạch và đi qua hệ thống tuần hoàn của sinh vật.
Hormone nội tiết lan rộng khắp cơ thể và nhắm vào các tế bào ở những vị trí cách xa tế bào tín hiệu. Các tế bào được nhắm mục tiêu có các thụ thể cho hormone và thay đổi hành vi của chúng khi các thụ thể được kích hoạt.
Ví dụ, các tế bào trong tuyến thượng thận sản xuất hormone adrenaline, khiến cơ thể chuyển sang chế độ "chiến đấu hoặc bay". Hormon này lan khắp cơ thể trong máu và gây ra phản ứng trong các tế bào đích. Mạch máu co lại để tăng huyết áp cho cơ bắp, tim bơm máu nhanh hơn và một số tuyến mồ hôi được kích hoạt. Toàn bộ sinh vật được đặt trong trạng thái sẵn sàng cho nỗ lực thêm.
Hormon giống nhau ở mọi nơi, nhưng khi nó kích hoạt các thụ thể trên tế bào, các tế bào thay đổi hành vi của chúng theo những cách khác nhau.
Liên kết tín hiệu synap Hai tế bào
Khi hai tế bào liên tục phải trao đổi tín hiệu rộng rãi, sẽ có ý nghĩa khi xây dựng các cấu trúc truyền thông đặc biệt để tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi tín hiệu hóa học. Các khớp thần kinh là một phần mở rộng tế bào mang màng tế bào bên ngoài của hai tế bào gần nhau. Tín hiệu trên một khớp thần kinh luôn chỉ liên kết hai ô, nhưng một ô có thể có các liên kết chặt chẽ như vậy với một số ô cùng một lúc.
Tín hiệu hóa học được giải phóng vào khoảng cách synap ngay lập tức được đưa lên bởi các thụ thể tế bào đối tác. Đối với một số ô, khoảng cách quá nhỏ để các ô được chạm hiệu quả. Trong trường hợp đó, các tín hiệu hóa học trên màng tế bào bên ngoài của một tế bào có thể trực tiếp tham gia vào các thụ thể trên màng của tế bào khác và giao tiếp đặc biệt nhanh.
Giao tiếp synap điển hình diễn ra giữa tế bào thần kinh trong não. Các tế bào não xây dựng các khớp thần kinh để thiết lập các kênh giao tiếp ưa thích với một số tế bào lân cận. Các tế bào sau đó có thể giao tiếp đặc biệt tốt với các đối tác giao tiếp synap, trao đổi tín hiệu hóa học nhanh chóng và thường xuyên.
Quá trình tiếp nhận tín hiệu tương tự cho tất cả các loại truyền thông di động
ing một tín hiệu truyền thông di động là tương đối thẳng về phía trước vì tế bào tiết ra hóa chất và tín hiệu được phân phối theo loại của nó. Việc nhận tín hiệu phức tạp hơn vì hóa chất tín hiệu nằm ngoài tế bào đích. Trước khi tín hiệu có thể thay đổi hành vi của tế bào, nó phải vào ô và kích hoạt thay đổi.
Đầu tiên, tế bào đích phải có các thụ thể tương ứng với tín hiệu hóa học. Các thụ thể là các hóa chất trên bề mặt tế bào có thể liên kết với các tín hiệu hóa học nhất định. Khi một thụ thể liên kết với tín hiệu hóa học, nó sẽ giải phóng một bộ kích hoạt ở bên trong màng tế bào.
Kích hoạt sau đó tham gia vào một quá trình truyền tín hiệu trong đó hóa chất được kích hoạt nhắm vào một phần của tế bào nơi hành vi của tế bào sẽ thay đổi.
Biểu hiện gen là một cơ chế cho những thay đổi trong hành vi của tế bào
Các tế bào phát triển và phân chia như là kết quả của tín hiệu từ các tế bào khác. Một tín hiệu tăng trưởng như vậy liên kết với các thụ thể tế bào đích và kích hoạt sự tải nạp tín hiệu bên trong tế bào. Hóa chất tải nạp xâm nhập vào nhân tế bào và khiến tế bào bắt đầu tăng trưởng và phân chia tế bào sau đó.
Hóa chất tải nạp thực hiện điều này bằng cách ảnh hưởng biểu hiện gen. Nó kích hoạt các gen chịu trách nhiệm sản xuất các protein tế bào bổ sung làm cho tế bào phát triển và phân chia. Tế bào biểu hiện một bộ gen mới và thay đổi hành vi của nó theo tín hiệu đã nhận được.
Các tế bào cũng có thể thay đổi hành vi của chúng theo tín hiệu của tế bào bằng cách thay đổi lượng năng lượng mà chúng tạo ra, thay đổi lượng hóa chất chúng tiết ra hoặc tham gia vào tế bào sự chết tế bào hoặc chết tế bào có kiểm soát. Chu trình giao tiếp tế bào vẫn giữ nguyên, với các tế bào bắt nguồn tín hiệu, các tế bào đích nhận chúng và các tế bào đích sau đó thay đổi hành vi của chúng theo tín hiệu nhận được.