Signaaliülekanne
Bioloogias on signaaliülekanne rakumehhanism. See muudab stiimuli raku reaktsiooniks. Selles protsessis on kaks etappi:
- Signaalmolekul seondub rakumembraanil oleva retseptorvalguga.
- Teine sõnumitooja edastab signaali rakku ja rakus toimub muutus.
Seega algab signaaliülekanne signaaliga raku retseptorile ja lõpeb raku funktsiooni muutumisega. Mõlemal etapil võib signaali võimendada. Seega võib üks signaalimolekul põhjustada palju reaktsioone.
Retseptorid asuvad rakumembraanis, kusjuures osa retseptoritest on väljaspool ja osa raku sees. Keemiline signaal seondub retseptori välise osaga, muutes selle kuju. See põhjustab teise signaali raku sees. Mõned keemilised sõnumitoojad, näiteks testosteroon, võivad läbida rakumembraani ja seonduda otse retseptoritega tsütoplasmas või tuumas.
Mõnikord on rakusisene signaalide kaskaad. Kaskadi iga sammuga võib signaal võimenduda, nii et väike signaal võib põhjustada suure vastuse. Lõpuks tekitab signaal rakus muutuse kas DNA ekspressioonis tuumas või ensüümide aktiivsuses tsütoplasmas.
Enamasti on tegemist raku sees toimuvate biokeemiliste reaktsioonide järjestatud jadadega. Neid viivad läbi ensüümid ja need on seotud sekundaarsete saadetiste kaudu. Nii tekib "teise sõnumitooja rada". Need asjad toimuvad tavaliselt kiiresti, mõnikord väga kiiresti. Need võivad kesta millisekunditest (ioonivoo puhul) kuni päevadeni geeniekspressiooni puhul.
Protsessis osalevate valkude ja muude molekulide arv suureneb. Nii tekib nn signaalikaskad ja suhteliselt väike stiimul võib põhjustada suure reaktsiooni.
Bakterite ja teiste ainuraksete organismide puhul piirab raku transduktsiooniprotsesside hulk võimalusi, kuidas ta saab oma keskkonnale reageerida. Mitmerakkulistes organismides kasutatakse palju erinevaid signaaliülekandeprotsesse, et koordineerida üksikute rakkude käitumist. Selle abil on organismi kui terviku toimimine organiseeritud. Mida keerukam on organism, seda keerukam peab olema ka selle organismi signaaliedastusprotsesside repertuaar.
Seega tugineb nii välise kui ka sisemise keskkonna tajumine rakutasandil signaaliülekandele. Paljud haigusprotsessid, nagu diabeet, südamehaigused, autoimmuunsus ja vähk, tulenevad defektidest signaaliedastusradadel. See rõhutab signaaliülekande kriitilist tähtsust bioloogias ja meditsiinis.
Need rakkudevahelised sidesüsteemid on väga vanad ja neid leidub kõigis metazoates.
Näitab kõiki signaaliülekande radu.
Signaalide ülekandumise teed
Välisreaktsioonid ja sisereaktsioonid signaaliülekande jaoks
Küsimused ja vastused
K: Mis on signaaliülekanne?
V: Signaaltransduktsioon on rakumehhanism, mis muudab stiimuli raku reaktsiooniks.
K: Millised on signaaliülekande kaks etappi?
V: Signaaltransduktsiooni kaks etappi on (1) kui signaalimolekul kinnitub rakumembraanil asuvale retseptorvalgule ja (2) kui teine sõnumitooja edastab signaali rakku, põhjustades rakus muutuse.
K: Kuidas saab signaale võimendada mõlemas signaaliülekande etapis?
V: Signaalid võivad võimenduda signaaliülekande kummagi etapi ajal, kui üks signaalimolekul põhjustab palju vastuseid.
K: Kus asuvad retseptorid rakkudes?
V: Retseptorid asuvad rakumembraanis, kusjuures osa retseptoritest asub väljaspool ja osa raku sees.
K: Kuidas toimib keemiline signalisatsioon rakusiseselt?
V: Keemiline signalisatsioon toimib rakusiseselt, seondudes membraani välises osas asuvate retseptoritega, mis põhjustab teise signaali raku sees. Mõnel juhul võib raku sees toimuda signaalide kaskaad, mis võimendab väikesed signaalid suurteks reaktsioonideks. Lõpuks tekitab see muutusi geeniekspressioonis või ensüümide aktiivsuses rakusiseselt.
K: Kuidas need protsessid tavaliselt kiiresti toimuvad?
V: Need protsessid toimuvad tavaliselt kiiresti, sest need võivad geeniekspressiooni puhul kesta millisekunditest (ioonivoo puhul) kuni päevadeni.
K: Miks on oluline mõista, kuidas signaalitransduktsioon toimib?
V: Oluline on mõista, kuidas signaalitransduktsioon toimib, sest paljud haigusprotsessid, nagu diabeet, südamehaigused, autoimmuunsus ja vähk, tulenevad defektidest nendes radades. Lisaks sellele aitab nende süsteemide mõistmine koordineerida üksikute rakkude vahelist käitumist, et organismid saaksid toimida terviklikena.
