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6.1: Was ist Zellsignalisierung?
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PROTOKOLLE

6.1: Was ist Zellsignalisierung?

Trotz der Schutzmembran, die eine Zelle von der Umwelt trennt, müssen Zellen gleichzeitig die Fähigkeit besitzen, Umweltveränderungen zu erkennen und darauf zu reagieren. Zudem müssen Zellen oft miteinander kommunizieren. Ein- und mehrzellige Organismen verwenden eine Vielzahl von Zell-Signalmechanismen, um zu kommunizieren und auf die Umwelt zu reagieren.

Zellen reagieren auf viele Arten von Informationen, oft durch Rezeptorproteine, die auf der Membran positioniert sind. Zum Beispiel reagieren Hautzellen auf Berührungsinformationen und übermitteln diese, während Photorezeptoren beispielsweise in der Netzhaut Licht erkennen können. Die meisten Zellen haben sich jedoch so entwickelt, dass sie auf chemische Signale, einschließlich Hormone, Neurotransmitter und viele andere Arten von Signalmolekülen, ansprechen. Zellen können sogar verschiedene Reaktionen koordinieren, die durch dasselbe Signalmolekül hervorgerufen werden.

Die Zellsignalisierung umfasst typischerweise drei Schritte: (1) Empfang des Signals, (2) Signaltransduktion und (3) eine Antwort. Bei den meisten Signalempfängern bewirkt ein membranundurchlässiges Molekül oder ein Ligand eine Veränderung eines Membranrezeptors. Manche Signalmoleküle, wie z.B. Hormone, können jedoch die Membran durchqueren, um ihre internen Rezeptoren zu erreichen. Der Membranrezeptor kann dann dieses Signal an intrazelluläre Botenstoffe senden, welche die Botschaft in eine zelluläre Antwort umwandeln. Diese intrazelluläre Antwort kann eine veränderte Transkription, Translation, Proteinaktivierung oder viele andere Elemente umfassen.

Einzelllige Organismen wie Bakterien können eine Art von Zellsignalen verwenden, die man Quorum Sensing nennt, um ihre Konzentration in einer Kolonie zu erkennen und koordinierte Reaktionen zu erzeugen. Eukaryontische Zellen können Liganden freisetzen, die auf die gleiche Zelle, die das Signal produziert hat (autokrine Signalisierung) oder auf benachbarte Zellen (parakrine Signalisierung) abzielen. Auch über weite Entfernungen können Signale gesendet werden, wie im Fall einiger Hormone, und Reaktionen in entfernten Zellen erzeugen. Man bezeichnet dies als endokrine Signalgebung. Die kontaktabhängige Signalübertragung beschreibt physikalische Wege zwischen benachbarten Zellen, durch die cytoplasmatische Signale schnell weitergeleitet werden können. Die Zellen des Nervensystems können durch eine Spezialisierung der Zellsignale, die synaptische Signalisierung genannt wird, schnelle Reaktionen hervorrufen.


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