Jelátvitel a
A jelátvitel a biológiában egy sejtszintű mechanizmus. Az ingerületet a sejtben válaszreakcióvá alakítja át. Ennek a folyamatnak két szakasza van:
- Egy jelzőmolekula a sejtmembránon lévő receptorfehérjéhez kötődik.
- Egy második hírvivő továbbítja a jelet a sejtbe, és a sejtben változás következik be.
A jelátvitel tehát egy sejtreceptorhoz érkező jellel kezdődik, és a sejtfunkció megváltozásával végződik. Mindkét lépésben a jel felerősödhet. Így egy jelátviteli molekula többféle választ is kiválthat.
A receptorok a sejtmembránban vannak, a receptor egy része a sejten kívül, egy része pedig a sejten belül helyezkedik el. A kémiai jel a receptor külső részéhez kötődik, megváltoztatva annak alakját. Ez a sejt belsejében egy másik jelet vált ki. Egyes kémiai hírvivők, mint például a tesztoszteron, képesek áthaladni a sejtmembránon, és közvetlenül a citoplazmában vagy a sejtmagban lévő receptorokhoz kötődni.
Néha a sejtben jelek kaszkádja alakul ki. A kaszkád minden egyes lépésével a jel felerősödhet, így egy kis jel nagy választ eredményezhet. Végül a jel változást hoz létre a sejtben, akár a sejtmagban lévő DNS kifejeződésében, akár a citoplazmában lévő enzimek aktivitásában.
Leggyakrabban a sejten belüli biokémiai reakciók rendezett sorozatairól van szó. Ezeket enzimek hajtják végre, és másodlagos hírvivőkön keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Így jön létre egy "második hírvivő útvonal". Ezek a dolgok általában gyorsan történnek, néha nagyon gyorsan. Ezredmásodpercektől (az ionáramlás esetében) napokig tarthatnak a génexpresszió esetében.
A folyamatban részt vevő fehérjék és egyéb molekulák száma növekszik. Így egy "jelkaszkád" alakul ki, és egy viszonylag kis inger is nagy válaszreakciót válthat ki.
A baktériumokban és más egysejtű organizmusokban a sejtek transzdukciós folyamatai korlátozzák a környezetükre adott reakciók számát. A többsejtű szervezetekben sok különböző jelátviteli folyamatot használnak az egyes sejtek viselkedésének összehangolására. Ezáltal szerveződik a szervezet egészének működése. Minél összetettebb a szervezet, annál összetettebb jelátviteli folyamatok repertoárjával kell rendelkeznie.
Így a külső és a belső környezet érzékelése sejtszinten egyaránt a jelátvitelre támaszkodik. Számos betegség, például a cukorbetegség, a szívbetegség, az autoimmunitás és a rák a jelátviteli útvonalak hibáiból ered. Ez rávilágít a jelátvitel kritikus jelentőségére a biológia és az orvostudomány szempontjából.
A sejtek közötti kommunikációnak ezek a rendszerei rendkívül ősiek, és minden metazoában megtalálhatóak.
A jelátviteli útvonalak teljes skáláját mutatja.
Jelátviteli útvonalak
Külső és belső reakciók a jelátvitelben
Kérdések és válaszok
K: Mi az a jelátvitel?
V: A jelátvitel egy olyan sejtszintű mechanizmus, amely egy ingert a sejtben válaszreakcióvá alakít.
K: Mi a jelátvitel két szakasza?
V: A szignáltranszdukció két szakasza a következő: (1) amikor egy szignálmolekula a sejtmembránon lévő receptorfehérjéhez kötődik, és (2) amikor egy második hírvivő továbbítja a jelet a sejtbe, ami a sejtben változást idéz elő.
K: Hogyan erősödhetnek fel a jelek a jelátvitel bármelyik szakaszában?
V: A jelek a jelátvitel bármelyik szakaszában felerősíthetők azáltal, hogy egy jelátviteli molekula sok választ vált ki.
K: Hol helyezkednek el a receptorok a sejtekben?
V: A receptorok a sejtmembránban helyezkednek el, a receptor egy része a sejten kívül, egy része pedig a sejten belül van.
K: Hogyan működik a kémiai jelátvitel a sejteken belül?
V: A kémiai jelátvitel a sejteken belül úgy működik, hogy a membrán külső részén lévő receptorokhoz kötődik, ami egy másik jelet vált ki a sejt belsejében. Bizonyos esetekben a sejten belül a jelek kaszkádja alakulhat ki, amely a kis jeleket nagy válaszokká erősíti fel. Ez végül változásokat hoz létre a génexpresszióban vagy a sejteken belüli enzimaktivitásban.
K: Hogyan történnek ezek a folyamatok általában gyorsan?
V: Ezek a folyamatok általában gyorsan történnek, mert a génexpresszió esetében ezredmásodpercektől (ionáramlás esetén) napokig is eltarthatnak.
K: Miért fontos megérteni a jelátvitel működését?
V: Azért fontos megérteni, hogyan működik a jelátvitel, mert számos betegség, például a cukorbetegség, a szívbetegség, az autoimmunitás és a rák ezen útvonalak hibáiból ered. Ezen túlmenően e rendszerek megértése segít összehangolni az egyes sejtek közötti viselkedést, hogy a szervezetek egész egységként működhessenek.
