Signaltransduktion
En signaltransduktion inom biologin är en cellulär mekanism. Den omvandlar ett stimulus till ett svar i cellen. Det finns två steg i denna process:
- En signalmolekyl fäster vid ett receptorprotein på cellmembranet.
- En andra budbärare överför signalen till cellen och en förändring sker i cellen.
Signaltransduktionen börjar med en signal till en cellreceptor och slutar med en förändring av cellfunktionen. I båda stegen kan signalen förstärkas. En signalmolekyl kan alltså orsaka många reaktioner.
Receptorer finns i cellmembranet, med en del av receptorn utanför och en del inuti cellen. Den kemiska signalen binder till receptorns yttre del och ändrar dess form. Detta orsakar en annan signal inne i cellen. Vissa kemiska budbärare, t.ex. testosteron, kan passera genom cellmembranet och binda direkt till receptorer i cytoplasman eller kärnan.
Ibland finns det en kaskad av signaler i cellen. Med varje steg i kaskaden kan signalen förstärkas, så en liten signal kan leda till ett stort svar. Så småningom skapar signalen en förändring i cellen, antingen i uttrycket av DNA i kärnan eller i aktiviteten hos enzymer i cytoplasman.
Oftast handlar det om ordnade sekvenser av biokemiska reaktioner i cellen. De utförs av enzymer och kopplas samman genom andra budbärare. På så sätt skapas en "second messenger pathway". Dessa saker sker vanligtvis snabbt, ibland mycket snabbt. De kan pågå från millisekunder (när det gäller jonflöde) till dagar för genuttryck.
Antalet proteiner och andra molekyler som deltar ökar under processen. En "signalkaskad" utvecklas och en relativt liten stimulans kan orsaka en stor reaktion.
I bakterier och andra encelliga organismer begränsar de transduktionsprocesser som en cell har antalet sätt på vilka den kan reagera på sin omgivning. I flercelliga organismer används många olika signalöverföringsprocesser för att samordna enskilda cellers beteende. På så sätt organiseras funktionen hos organismen som helhet. Ju mer komplex organismen är, desto mer komplex repertoar av signalöverföringsprocesser måste organismen ha.
På cellulär nivå är det alltså signalöverföring som krävs för att känna av både den yttre och inre miljön. Många sjukdomsprocesser, t.ex. diabetes, hjärtsjukdomar, autoimmunitet och cancer, beror på defekter i signalöverföringsvägarna. Detta understryker signalöverföringens avgörande betydelse för biologi och medicin.
Dessa system för kommunikation mellan celler är mycket gamla och finns i alla metazoer.
Visar hela spektrumet av signaltransduktionsvägar.
Signalöverföringsvägar
Externa reaktioner och interna reaktioner för signaltransduktion
Frågor och svar
Fråga: Vad är signaltransduktion?
S: Signaltransduktion är en cellulär mekanism som omvandlar ett stimulus till ett svar i cellen.
F: Vilka är de två stegen i signaltransduktionen?
S: Signaltransduktionens två steg är (1) när en signalmolekyl fäster vid ett receptorprotein på cellmembranet och (2) när en andra budbärare överför signalen in i cellen, vilket leder till att en förändring sker i cellen.
F: Hur kan signaler förstärkas under något av signalöverföringsstadierna?
S: Signalerna kan förstärkas under båda signalöverföringsstadierna genom att en signalmolekyl orsakar många reaktioner.
F: Var finns receptorer i cellerna?
S: Receptorer är belägna i cellmembranet, med en del av receptorn utanför och en del inuti cellen.
F: Hur fungerar kemisk signalering i cellerna?
S: Kemisk signalering fungerar i celler genom att binda till receptorer på membranets yttre del, vilket ger upphov till en annan signal inuti cellen. I vissa fall kan det finnas en kaskad av signaler inom cellen som förstärker små signaler till stora reaktioner. I slutändan skapar detta förändringar i genuttryck eller enzymaktivitet i cellerna.
F: Hur sker dessa processer vanligtvis snabbt?
S: Dessa processer sker vanligtvis snabbt eftersom de kan pågå från millisekunder (i jonflödesfall) till dagar för genuttryck.
F: Varför är det viktigt att förstå hur signaltransduktion fungerar?
S: Det är viktigt att förstå hur signaltransduktionen fungerar eftersom många sjukdomsprocesser, t.ex. diabetes, hjärtsjukdomar, autoimmunitet och cancer, beror på defekter i dessa vägar. Att förstå dessa system hjälper dessutom till att samordna beteendet mellan enskilda celler så att organismerna kan fungera som hela enheter.
