انتقال و پیامرسانی سلولی
انتقال و پیامرسانی سلولی حوزهای از زیستشناسی سلولی است که به چگونگی جابجایی مواد توسط سلولها از عرض غشاهایشان و نحوه تشخیص و پاسخ آنها به سیگنالهای شیمیایی و فیزیکی میپردازد. غشای پلاسمایی هم یک سد انتخابی است که ورود و خروج مواد به سلول را کنترل میکند و هم یک سطح حسگر مملو از گیرندهها، بنابراین انتقال و پیامرسانی به عنوان رابط سلول با محیطش، با هم مطالعه میشوند.
Definition
انتقال سلولی به حرکت یونها، مولکولهای کوچک و ماکرومولکولها از عرض یا طریق غشای پلاسمایی و غشاهای داخلی اشاره دارد؛ پیامرسانی سلولی مجموعهای از فرآیندها است که توسط آن یک سلول یک محرک خارجی را به یک پاسخ درون سلولی تبدیل میکند.
Scope
این حوزه چهار موضوع مرتبط را جهتدهی میکند: مکانیسمهایی که توسط آنها املاح از غشاها عبور میکنند (انتشار، کانالها، حاملها و پمپها)؛ ترافیک وزیکولی آندوسیتوز و اگزوسیتوز که محمولههای حجیم را به داخل و خارج سلول منتقل میکند؛ آبشارهای انتقال سیگنال آغاز شده توسط گیرنده؛ و پیامرسانهای ثانویه درون سلولی، به ویژه کلسیم، که سیگنالها را در داخل سلول منتقل میکنند. این موارد به عنوان موضوعات مرجع در زیستشناسی سلولی و بافتشناسی مورد بررسی قرار میگیرند، نه به عنوان راهنمای بالینی.
Sub-topics
Core questions
- چگونه سلولها مواد را از عرض یک دولایه لیپیدی که بیشتر املاح نمیتوانند آزادانه از آن عبور کنند، جابجا میکنند؟
- چگونه محمولههای حجیم از طریق وزیکولهای غشایی داخلیسازی و ترشح میشوند؟
- چگونه یک سیگنال در سطح سلول به یک پاسخ هماهنگ درون سلولی تبدیل میشود؟
- چگونه سیگنالها توسط پیامرسانهای ثانویه تقویت، محلیسازی و خاتمه مییابند؟
Key concepts
- نفوذپذیری انتخابی غشای پلاسمایی
- انتقال غیرفعال در مقابل انتقال فعال
- شیب الکتروشیمیایی
- ترافیک وزیکولی
- اتصال گیرنده-لیگاند
- تقویت سیگنال و پیامرسانهای ثانویه
Key theories
- مدل موزاییک سیال
- غشا یک سیال دو بعدی از لیپیدها است که در آن پروتئینها، از جمله ناقلها و گیرندهها، جاسازی شدهاند و میتوانند انتشار یابند؛ این چارچوب زیربنای عملکرد پروتئینهای انتقالی و پیامرسانی در غشا است.
Mechanisms
دولایه لیپیدی عمدتاً نسبت به یونها و املاح قطبی نفوذناپذیر است، بنابراین سلولها از پروتئینهای غشایی برای کنترل انتقال استفاده میکنند: کانالها و حاملها املاح را بدون نیاز به انرژی در جهت شیب غلظت حرکت میدهند، در حالی که پمپها از ATP یا شیبهای یونی جفت شده برای حرکت آنها در خلاف جهت شیب غلظت استفاده میکنند. محمولههای بزرگتر توسط ترافیک وزیکولی جابجا میشوند، به طوری که آندوسیتوز مواد را به داخل میآورد و اگزوسیتوز آنها را آزاد میکند. اطلاعات، به جای ماده، توسط پیامرسانی منتقل میشود: یک لیگاند به یک گیرنده متصل میشود، که یک آبشار درون سلولی را آغاز میکند که اغلب توسط پیامرسانهای ثانویه مانند کلسیم و نوکلئوتیدهای حلقوی منتقل و تقویت میشود. همان غشایی که انتقال را کنترل میکند، گیرندههایی را نیز حمل میکند که این آبشارها را آغاز میکنند، به همین دلیل این دو فرآیند با هم سازماندهی میشوند.
Clinical relevance
انتقال و پیامرسانی زیربنای فیزیولوژی طبیعی مانند هدایت عصبی، عملکرد هورمونی و ترشح هستند و درک آنها برای تفسیر چگونگی مختل شدن بسیاری از فرآیندهای سلولی در بیماریها اساسی است. این مدخل مکانیسمهای زیستشناسی سلولی را برای جهتگیری و مرجع توصیف میکند؛ مبنایی برای تشخیص یا درمان نیست.
History
دیدگاه مدرن در طول قرن بیستم پدیدار شد: مفهوم دولایه لیپیدی غشا در سال ۱۹۷۲ به مدل موزاییک سیال اصلاح شد، پروتئینهای انتقالی به تدریج به عنوان کانالها، حاملها و پمپها تفکیک شدند، و از دهه ۱۹۵۰ به بعد اساس گیرنده و پیامرسان ثانویه پیامرسانی تثبیت شد. این رشتهها در درک معاصر مبنی بر اینکه غشا به طور مشترک ترافیک مواد و جریان اطلاعات را کنترل میکند، همگرا شدند.
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Michael Berridge
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- berridge-2000
Frequently asked questions
- انتقال و پیامرسانی چه ارتباطی با هم دارند؟
- هر دو در غشای سلولی رخ میدهند: غشا یک سد انتخابی است که انتقال را کنترل میکند و در عین حال بستر گیرندههایی است که سیگنالها را تشخیص میدهند، بنابراین سلولها حرکت مواد را با پاسخهای خود به محیط هماهنگ میکنند.
- موضوعات اصلی در این حوزه کدامند؟
- مکانیسمهای انتقال غشایی، آندوسیتوز و اگزوسیتوز، انتقال سیگنال و گیرندهها، و کلسیم درون سلولی و سایر پیامرسانهای ثانویه.