Encelliga organismer, som nästan alla prokaryoter (bakterier och archaea), är rikliga i naturen. Eukaryota organismer kan emellertid innehålla miljarder celler.

Eftersom det skulle göra en organisme som är lite bra att ha så många små enheter som slitnar isolerat från varandra, måste celler ha ett sätt att kommunicera med varandra - att är, både sändning och mottagning av signaler. Saknar radio, TV och Internet, celler engagerar sig i signalöverföring och använder gammaldags kemikalier.

Precis som att skrapa bokstäver eller ord på en sida inte är till hjälp om inte dessa karaktärer och enheter bildas ord, meningar och ett sammanhängande, otvetydigt meddelande, kemiska signaler är inte till nytta om de inte innehåller specifika instruktioner.

Av detta skäl är celler utrustade med alla slags smarta mekanismer för generering och transduktion
(det vill säga överföring via ett fysiskt medium) av biokemiska meddelanden. Det ultimata målet med cellsignalering är att påverka skapandet eller modifieringen av genprodukter, eller proteiner som görs på ribosomerna i cellerna i enlighet med information kodad i DNA via RNA.
Skäl för signalöverföring |

Om du var en av dussintals förare för ett taxibolagföretag, du skulle behöva färdigheterna för att köra bil och navigera på gatorna i din stad eller stad med kunskap och skicklighet för att möta dina passagerare i tid på rätt plats och få dem till deras destinationer när de vill vara där. Detta skulle emellertid inte räcka till på egen hand om företaget hoppades kunna arbeta med maximal effektivitet.

Förare i olika hyttar skulle behöva kommunicera med varandra och med en central avsändare för att avgöra vilka passagerare som bör plockas upp av vem, när vissa bilar var fulla eller på annat sätt inte tillgängliga för en besvärjelse, fastade i trafiken och så vidare.

Avsaknad av förmågan att kommunicera med någon annan än potentiella passagerare via telefon eller online-app, skulle verksamheten vara kaotisk.

I samma anda kan biologiska celler inte fungera i cellernas totala oberoende. Ofta behöver lokala kluster av celler eller hela vävnader samordna en aktivitet, till exempel en muskelsammandragning eller läkning efter ett sår. Således måste celler kommunicera med varandra för att hålla sina aktiviteter anpassade till behoven hos organismen som helhet. Avsaknad av denna förmåga, celler kan inte ordentligt hantera tillväxt, rörelse och andra funktioner.

Brister på detta område kan leda till allvarliga konsekvenser, inklusive sjukdomar som cancer, vilket är väsentligen okontrollerad cellreplikation i en given vävnad på grund av en oförmåga hos celler att modulera sin egen tillväxt. Cellsignalering och transduktion av signaler är därför avgörande för hälsan hos organismen som helhet såväl som för de drabbade cellerna. Vad som händer under signalöverföring |

Cellsignalering kan delas in i tre grundfaser:

1. Mottagning: Specialiserade strukturer på cellytan upptäcker närvaron av en signalmolekyl, eller ligand.. <<> Transduktion: ligandens bindning till receptorn initierar en signal eller kaskadserie av signaler på insidan av cellen.
   
2. Svar: Meddelandet som signaleras av liganden och proteinerna och andra element som det påverkar tolkas och tas i process, till exempel via genuttryck och -reglering.
   
   

   Liksom organismer själva kan en cellsignaltransduktionsväg vara mycket enkel eller jämförelsevis komplex, med vissa scenarier som involverar bara en ingång eller signal, eller andra som innebär en hel serie av sekventiella, koordinerade steg.
   

   En bakterie, till exempel, saknar förmåga att överväga naturen av säkerhetshot i sin miljö, men det kan känna närvaron av glukos, ämnet som alla prokaryota celler använder för mat.
   

   Mer komplexa organismer skickar signaler med tillväxtfaktorer
   , hormoner, neurotransmittorer och komponenter i matrisen mellan cellerna. Dessa ämnen kan verka på närliggande celler eller på avstånd genom att resa genom blodet och andra kanaler. Neurotransmittorer, till exempel dopamin
   och serotonin, korsar de små utrymmen mellan angränsande nervceller (nervceller) eller mellan nervceller och muskelceller eller målkörtlar.
   

   Hormoner verkar ofta på särskilt långa avstånd, med hormonmolekyler utsöndrade i hjärnan och påverkar gonaderna, binjurarna och andra "avlägsna" vävnader.
   Cellreceptorer: Gateways to the Signal Transduction Pathway Precis som enzymer, katalysatorerna för cellulär biokemisk reaktion, är specifika för vissa substratmolekyler, är receptorerna på cellernas ytor specifika för en viss signalmolekyl. Specificitetsnivån kan variera, och vissa molekyler kan svagt aktivera receptorer som andra molekyler kan aktivera starkt.
   

   Till exempel aktiverar opioida smärtstillande läkemedel vissa receptorer i kroppen som naturliga ämnen som kallas endorfiner också utlöser, men dessa läkemedel har vanligtvis en mycket starkare effekt på grund av deras farmakologiska skräddarsy.
   

   Receptorer är proteiner och mottagning sker på ytan. Tänk på receptorer som cellulära dörrklockor. Det är som en dörrklocka. Dörrklockor är utanför ditt hus och att aktivera det är det som får människor i ditt hus att svara på dörren. Men för att dörrklockan ska fungera måste någon använda fingret för att trycka på klockan.
   

   Liganden är analog med fingret. När den binder till receptorn, som är som dörrklockan, kommer den att starta processen med den interna funktionen /signaltransduktion precis som dörrklockan får de som finns i huset att röra sig och svara på dörren.
   

   Medan liganden bindning (och fingret som trycker på dörrklockan) är avgörande för processen, det är bara början. En ligand som binder till en cellreceptor är bara början på en process vars signal måste modifieras i styrka, riktning och slutlig effekt för att vara till hjälp för cellen och organismen där den ligger.
   Mottagning: Detektering av en signal
   

   Cellmembranreceptorer inkluderar tre huvudtyper:
   

   1. G-proteinkopplade receptorer |
   2. Enzymbundna receptorer |
   3. Jonskanalreceptorer
      
      

      I alla fall initierar receptorn en kemisk kaskad som skickar en signal från utsidan av cellen, eller på ett membran i cellen, till kärnan, som är de facto-hjärnan "av cellen och platsen för dess genetiska material (DNA eller deoxiribonukleinsyra).
      

      Signalerna reser till kärnan eftersom deras syfte är att på något sätt påverka genuttryck - översättningen av koderna i gener till proteinprodukten som generna kodar för.
      

      Innan signalen kommer någonstans nära kärnan är det inter pretsad och modifierad nära platsen för dess ursprung, vid receptorn. Denna modifiering kan involvera förstärkning genom andra budbärare, eller det kan innebära en liten minskning av signalstyrkan om situationen kräver det.
      G-Protein-kopplade receptorer
      

      G-proteiner är polypedtider med unika aminosyrasekvenser. I cellsignaltransduktionsvägen där de deltar kopplar de vanligtvis själva receptorn till ett enzym som utför instruktionerna som är relevanta för receptorn.
      

      Dessa använder en andra messenger, i detta fall cyklisk adenosinmonofosfat
      (cyklisk AMP eller cAMP) för att förstärka och rikta signalen. Andra vanliga andra budbärare inkluderar kväveoxid (NO) och kalciumjon (Ca2 +).
      

      Till exempel receptorn för molekylen epinefrin, som du lättare känner igen som den stimulantiska molekylen adrenalin, orsakar fysiska förändringar av ett G-protein intill ligand-receptorkomplexet i cellmembranet när epinefrin aktiverar receptorn.
      

      Detta i sin tur får ett G-protein att trigga enzymet adenylylcyklas
      , vilket leder till cAMP-produktion. cAMP "beställer" sedan en ökning av ett enzym som bryter ned glykogen, cellens lagringsform av kolhydrat, till glukos.
      

      Andra budbärare skickar ofta distinkta men konsekventa signaler till olika gener i cell-DNA. När cAMP kräver nedbrytning av glykogen, signalerar det samtidigt en återgång i produktionen av glykogen via ett annat enzym, vilket minskar potentialen för fåfänga cykler (den samtidiga utvecklingen av motsatta processer, såsom rinnande vatten i en ände av en pool medan du försöker dränera den andra änden).
      Receptor Tyrosinkinaser (RTK) |

      Kinaser och är enzymer som tar fosforylat-molekyler. De åstadkommer detta genom att flytta en fosfatgrupp från ATP (adenosintrifosfat, en molekyl motsvarande AMP med två fosfater bifogad den som AMP redan har) till en annan molekyl. Fosforylaser är likadana, men dessa enzymer tar upp fria fosfater snarare än att ta dem från ATP.
      

      I cell-signalfysiologi är RTK: er, till skillnad från G-proteiner, receptorer som också har enzymatiska egenskaper . Kort sagt, receptoränden på molekylen vetter mot membranets utsida, medan svansänden, tillverkad av aminosyran tyrosin, har förmågan att fosforylera molekyler inuti cellen.
      

      Detta leder till en kaskad av reaktioner som dirigerar DNA i cellkärnan att uppreglera (öka) eller nedreglera (minska) produktionen av en proteinprodukt eller -produkter. Den kanske mest studerade en sådan reaktionskedja är mitogen-aktiverat protein (MAP) kinaskaskad.
      

      Mutationer i PTK antas vara ansvariga för uppkomsten av vissa former av cancer. Det bör också noteras att fosforylering kan inaktivera och aktivera målmolekyler, beroende på det specifika sammanhanget.
      Ligand-Activated Ion Channels
      

      Dessa kanaler består av en "vattenhaltig pore" i cellmembranet och är tillverkade av proteiner inbäddade i membranet. Receptorn för den vanliga neurotransmitteren acetylkolin
      är ett exempel på en sådan receptor.
      

      I stället för att generera en kaskad signal i sig i cellen, orsakar acetylkolinbindning till dess receptor poren i komplexet att utvidgas, så att joner (laddade partiklar) kan flöda in i cellen och utöva sina effekter nedströms på proteinsyntes.
      svar: Integrera en kemisk signal
      

      Det är viktigt att inse att de åtgärder som sker som en del av cellreceptorsignaltransduktion är inte vanligtvis "på /av" -fenomen. Det vill säga fosforylering eller defosforylering av en molekyl bestämmer inte intervallet av möjliga svar, varken vid molekylen själv eller i termer av dess nedströmsignal.
      

      Vissa molekyler, till exempel, kan fosforyleras på mer än en plats. Detta ger en stramare modulering av molekylens verkan på samma allmänna sätt som en dammsugare eller mixer med flera inställningar kan möjliggöra mer riktad rengöring eller smoothieframställning än en binär "på /av" -brytare.
      

      Dessutom har varje cell flera receptorer av varje typ vars svar måste integreras vid eller före kärnan för att bestämma svarets totala storlek. Generellt sett är receptoraktivering proportionell mot svaret, vilket innebär att ju mer ligand som binder till en receptor, desto mer markerade kommer förändringarna i cellen att vara.
      

      Det är därför som du tar en hög dos av ett läkemedel, det brukar ha en starkare effekt än en mindre dos. Fler receptorer aktiveras, mer cAMP eller fosforylerade intracellulära proteiner resulterar och mer av vad som krävs i kärnan äger rum (och händer ofta snabbare och i högre grad).
      En anmärkning om genuttryck
      

      Proteiner tillverkas efter att DNA har gjort en kodad kopia av dess redan kodade information i form av messenger RNA, som rör sig utanför kärnan till ribosomer, där proteiner faktiskt tillverkas av aminosyror i enlighet med instruktionerna från mRNA.
      

      Processen att framställa mRNA från en DNA-mall kallas transkription
      . Proteiner som kallas transkriptionsfaktorer
      kan uppregleras eller nedregleras som ett resultat av inmatningen av olika oberoende eller samtidiga transduktionssignaler. En annan mängd av proteinet som gensekvensen (DNA-längd) koder för syntetiseras som ett resultat.