Prenos signálu
Prenos signálu v biológii je bunkový mechanizmus. Premieňa podnet na odpoveď v bunke. Tento proces má dve fázy:
- Signálna molekula sa pripojí k receptorovému proteínu na bunkovej membráne.
- Druhý posol prenesie signál do bunky a v bunke dôjde k zmene.
Prenos signálu sa teda začína signálom na bunkový receptor a končí sa zmenou funkcie bunky. V oboch krokoch môže byť signál zosilnený. Jedna signálna molekula tak môže spôsobiť mnoho reakcií.
Receptory sa nachádzajú v bunkovej membráne, pričom časť receptora je vonku a časť vnútri bunky. Chemický signál sa viaže na vonkajšiu časť receptora a mení jeho tvar. To spôsobí ďalší signál vo vnútri bunky. Niektorí chemickí poslovia, napríklad testosterón, môžu prechádzať cez bunkovú membránu a viazať sa priamo na receptory v cytoplazme alebo jadre.
Niekedy sa v bunke vytvorí kaskáda signálov. S každým krokom kaskády sa signál môže zosilniť, takže malý signál môže mať za následok veľkú odozvu. Nakoniec signál vytvorí zmenu v bunke, buď v expresii DNA v jadre, alebo v aktivite enzýmov v cytoplazme.
Najčastejšie ide o usporiadané sekvencie biochemických reakcií vo vnútri bunky. Vykonávajú ich enzýmy a sú prepojené prostredníctvom druhých poslov. Vzniká tak "dráha druhého posla". Tieto veci sa zvyčajne dejú rýchlo, niekedy veľmi rýchlo. Môžu trvať od milisekúnd (v prípade toku iónov) až po dni v prípade expresie génov.
Počet proteínov a iných molekúl, ktoré sa na tomto procese zúčastňujú, sa zvyšuje. Vzniká tak "signálna kaskáda" a relatívne malý podnet môže spôsobiť veľkú reakciu.
V baktériách a iných jednobunkových organizmoch obmedzujú transdukčné procesy bunky počet spôsobov, ktorými môže reagovať na svoje prostredie. Vo viacbunkových organizmoch sa na koordináciu správania jednotlivých buniek používa množstvo rôznych procesov prenosu signálov. Týmto spôsobom je organizovaná funkcia organizmu ako celku. Čím je organizmus zložitejší, tým zložitejším repertoárom procesov prenosu signálov musí organizmus disponovať.
Vnímanie vonkajšieho aj vnútorného prostredia na bunkovej úrovni teda závisí od prenosu signálu. Mnohé chorobné procesy, ako napríklad cukrovka, srdcové choroby, autoimunita a rakovina, vznikajú v dôsledku porúch v dráhach prenosu signálov. To poukazuje na rozhodujúci význam prenosu signálov pre biológiu a medicínu.
Tieto systémy komunikácie medzi bunkami sú veľmi staré a nachádzajú sa u všetkých metazoa.
Vonkajšie reakcie a vnútorné reakcie na prenos signálu
Cesty prenosu signálov
Zobrazuje celú škálu signálnych transdukčných dráh
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to prenos signálu?
Odpoveď: Transdukcia signálu je bunkový mechanizmus, ktorý premieňa podnet na odpoveď v bunke.
Otázka: Aké sú dve fázy transdukcie signálu?
Odpoveď: Dve štádiá transdukcie signálu sú (1) keď sa signálna molekula pripojí k receptorovému proteínu na bunkovej membráne a (2) keď druhý posol prenesie signál do bunky a spôsobí zmenu v bunke.
Otázka: Ako sa môžu signály zosilniť počas ktorejkoľvek fázy prenosu signálu?
Odpoveď: Signály sa môžu zosilniť počas ktorejkoľvek fázy prenosu signálu tým, že jedna signálna molekula spôsobí mnoho reakcií.
Otázka: Kde sa v bunkách nachádzajú receptory?
Odpoveď: Receptory sú umiestnené v bunkovej membráne, pričom časť receptora je mimo bunky a časť vo vnútri bunky.
Otázka: Ako funguje chemická signalizácia v bunkách?
Odpoveď: Chemická signalizácia funguje v bunkách tak, že sa viaže na receptory na vonkajšej časti membrány, čo spôsobí ďalší signál vo vnútri bunky. V niektorých prípadoch môže v bunke vzniknúť kaskáda signálov, ktorá zosilňuje malé signály na veľké reakcie. Nakoniec sa tým vytvoria zmeny v expresii génov alebo aktivite enzýmov v bunkách.
Otázka: Ako tieto procesy zvyčajne prebiehajú rýchlo?
Odpoveď: Tieto procesy sa zvyčajne odohrávajú rýchlo, pretože môžu trvať od milisekúnd (v prípadoch iónového toku) až po dni v prípade expresie génov.
Otázka: Prečo je dôležité pochopiť, ako funguje prenos signálu?
Odpoveď: Je dôležité pochopiť, ako funguje transdukcia signálov, pretože mnohé chorobné procesy, ako napríklad cukrovka, srdcové choroby, autoimunita a rakovina, vznikajú z defektov v týchto dráhach. Okrem toho pochopenie týchto systémov pomáha koordinovať správanie jednotlivých buniek, aby organizmy mohli fungovať ako celky.
