Přenos signálu
Přenos signálu je v biologii buněčný mechanismus. Převádí podnět na odpověď v buňce. Tento proces probíhá ve dvou fázích:
- Signální molekula se připojí k receptorovému proteinu na buněčné membráně.
- Druhý posel přenese signál do buňky a v buňce dojde ke změně.
Přenos signálu tedy začíná signálem k buněčnému receptoru a končí změnou funkce buňky. V obou krocích může být signál zesílen. Jedna signální molekula tak může vyvolat mnoho reakcí.
Receptory jsou v buněčné membráně, část receptoru je vně a část uvnitř buňky. Chemický signál se váže na vnější část receptoru a mění jeho tvar. To vyvolá další signál uvnitř buňky. Někteří chemičtí poslové, například testosteron, mohou procházet buněčnou membránou a vázat se přímo na receptory v cytoplazmě nebo jádře.
Někdy se v buňce odehrává kaskáda signálů. S každým krokem kaskády může být signál zesílen, takže malý signál může mít za následek velkou odezvu. Nakonec signál vytvoří v buňce změnu, a to buď v expresi DNA v jádře, nebo v aktivitě enzymů v cytoplazmě.
Nejčastěji se jedná o uspořádané sekvence biochemických reakcí uvnitř buňky. Ty jsou prováděny enzymy a propojeny prostřednictvím druhých poslů. Vzniká tak "dráha druhého posla". Tyto děje se obvykle odehrávají rychle, někdy velmi rychle. Mohou trvat od milisekund (v případě toku iontů) až po dny v případě genové exprese.
Během procesu se zvyšuje počet proteinů a dalších molekul, které se ho účastní. Vzniká tak "signální kaskáda" a relativně malý podnět může vyvolat velkou odezvu.
U bakterií a dalších jednobuněčných organismů omezují transdukční procesy, kterými buňka disponuje, počet způsobů, jakými může reagovat na své prostředí. U mnohobuněčných organismů se ke koordinaci chování jednotlivých buněk používá mnoho různých procesů přenosu signálu. Tím je organizována funkce organismu jako celku. Čím je organismus složitější, tím složitější repertoár procesů přenosu signálů musí mít.
Vnímání vnějšího i vnitřního prostředí na buněčné úrovni tedy závisí na přenosu signálu. Mnoho chorobných procesů, jako je cukrovka, srdeční choroby, autoimunita a rakovina, vzniká v důsledku poruch v cestách přenosu signálů. To zdůrazňuje zásadní význam přenosu signálů pro biologii a medicínu.
Tyto systémy komunikace mezi buňkami jsou velmi staré a vyskytují se u všech metazoí.
Zobrazuje celou škálu signálních transdukčních drah
Dráhy přenosu signálu
Vnější reakce a vnitřní reakce pro přenos signálu
Otázky a odpovědi
Otázka: Co je to přenos signálu?
Odpověď: Transdukce signálu je buněčný mechanismus, který převádí podnět na reakci v buňce.
Otázka: Jaké jsou dvě fáze transdukce signálu?
Odpověď: Dvě fáze transdukce signálu jsou: (1) když se signální molekula naváže na receptorový protein na buněčné membráně a (2) když druhý posel přenese signál do buňky a způsobí změnu v buňce.
Otázka: Jak mohou být signály zesíleny v obou fázích přenosu signálu?
Odpověď: Signály mohou být zesíleny v obou fázích přenosu signálu tím, že jedna signální molekula vyvolá mnoho reakcí.
Otázka: Kde se v buňkách nacházejí receptory?
Odpověď: Receptory jsou umístěny v buněčné membráně, přičemž část receptoru je vně a část uvnitř buňky.
Otázka: Jak funguje chemická signalizace v buňkách?
Odpověď: Chemická signalizace funguje v buňkách tak, že se váže na receptory na vnější části membrány, což vyvolá další signál uvnitř buňky. V některých případech může uvnitř buňky vzniknout kaskáda signálů, která zesiluje malé signály do velkých reakcí. Nakonec se tak v buňkách vytvoří změny v genové expresi nebo aktivitě enzymů.
Otázka: Jak tyto procesy obvykle probíhají rychle?
Odpověď: Tyto procesy obvykle probíhají rychle, protože mohou trvat od milisekund (v případě iontového toku) až po dny v případě genové exprese.
Otázka: Proč je důležité pochopit, jak funguje přenos signálu?
Odpověď: Je důležité pochopit, jak funguje transdukce signálů, protože mnoho chorobných procesů, jako je cukrovka, srdeční choroby, autoimunita a rakovina, vzniká v důsledku defektů v těchto drahách. Pochopení těchto systémů navíc pomáhá koordinovat chování jednotlivých buněk tak, aby organismy mohly fungovat jako celistvé jednotky.
