การขนส่งและการส่งสัญญาณของเซลล์
การขนส่งและการส่งสัญญาณของเซลล์เป็นสาขาหนึ่งของชีววิทยาของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับวิธีการที่เซลล์เคลื่อนย้ายสารผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ และวิธีการที่เซลล์ตรวจจับและตอบสนองต่อสัญญาณทางเคมีและทางกายภาพ เยื่อหุ้มพลาสมาเป็นทั้งกำแพงคัดเลือกที่ควบคุมสิ่งที่เข้าและออกจากเซลล์ และเป็นพื้นผิวรับรู้ที่เต็มไปด้วยตัวรับ ดังนั้นการขนส่งและการส่งสัญญาณจึงถูกศึกษาควบคู่กันในฐานะส่วนต่อประสานของเซลล์กับสิ่งแวดล้อม
Definition
การขนส่งของเซลล์คือการเคลื่อนที่ของไอออน โมเลกุลขนาดเล็ก และโมเลกุลขนาดใหญ่ผ่านหรือทะลุเยื่อหุ้มพลาสมาและเยื่อหุ้มภายใน; การส่งสัญญาณของเซลล์คือชุดของกระบวนการที่เซลล์เปลี่ยนสิ่งกระตุ้นภายนอกให้เป็นการตอบสนองภายในเซลล์
Scope
สาขานี้ครอบคลุมหัวข้อที่เชื่อมโยงกันสี่หัวข้อ ได้แก่ กลไกที่สารละลายเคลื่อนที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ (การแพร่, ช่องทาง, ตัวพา, และปั๊ม); การขนส่งแบบถุงน้ำของการนำเข้าและส่งออกสารที่เคลื่อนย้ายสารขนาดใหญ่เข้าและออกจากเซลล์; การส่งสัญญาณที่เริ่มต้นโดยตัวรับ; และสารส่งสัญญาณทุติยภูมิภายในเซลล์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแคลเซียมที่ส่งสัญญาณภายในเซลล์ โดยถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นหัวข้ออ้างอิงในชีววิทยาของเซลล์และเนื้อเยื่อวิทยา ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก
Sub-topics
Core questions
- เซลล์เคลื่อนย้ายสารผ่านชั้นไขมันสองชั้นที่สารละลายส่วนใหญ่ไม่สามารถผ่านได้อย่างอิสระได้อย่างไร?
- สารขนาดใหญ่ถูกนำเข้าและหลั่งออกผ่านถุงน้ำเยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างไร?
- สัญญาณที่ผิวเซลล์กลายเป็นการตอบสนองภายในเซลล์ที่ประสานกันได้อย่างไร?
- สัญญาณถูกขยาย ตำแหน่ง และยุติโดยสารส่งสัญญาณทุติยภูมิได้อย่างไร?
Key concepts
- การซึมผ่านแบบเลือกของเยื่อหุ้มพลาสมา
- การขนส่งแบบพาสซีฟเทียบกับการขนส่งแบบแอคทีฟ
- ความชันทางไฟฟ้าเคมี
- การขนส่งแบบถุงน้ำ
- การจับกันของตัวรับ-ลิแกนด์
- การขยายสัญญาณและสารส่งสัญญาณทุติยภูมิ
Key theories
- แบบจำลองของเหลวโมเสก
- เยื่อหุ้มเซลล์เป็นของเหลวสองมิติของไขมันที่โปรตีน รวมถึงโปรตีนขนส่งและตัวรับ ฝังอยู่และสามารถแพร่กระจายได้; กรอบแนวคิดนี้เป็นพื้นฐานว่าทั้งโปรตีนขนส่งและโปรตีนส่งสัญญาณทำงานที่เยื่อหุ้มเซลล์ได้อย่างไร
Mechanisms
ชั้นไขมันสองชั้นส่วนใหญ่ไม่สามารถซึมผ่านไอออนและสารละลายที่มีขั้วได้ ดังนั้นเซลล์จึงใช้โปรตีนเยื่อหุ้มเซลล์เพื่อควบคุมการขนส่ง: ช่องทางและตัวพาเคลื่อนย้ายสารละลายตามความชันโดยไม่ใช้พลังงาน ในขณะที่ปั๊มใช้ ATP หรือความชันของไอออนที่เชื่อมโยงกันเพื่อเคลื่อนย้ายสารละลายต้านความชัน สารขนาดใหญ่จะถูกจัดการโดยการขนส่งแบบถุงน้ำ โดยการนำเข้าสารเข้าสู่เซลล์และการส่งออกสารออกจากเซลล์ ข้อมูลมากกว่าสสารถูกส่งผ่านการส่งสัญญาณ: ลิแกนด์จับกับตัวรับ ซึ่งกระตุ้นการส่งสัญญาณภายในเซลล์ที่มักจะถูกส่งต่อและขยายโดยสารส่งสัญญาณทุติยภูมิ เช่น แคลเซียมและนิวคลีโอไทด์แบบวงแหวน เยื่อหุ้มเซลล์เดียวกันที่ควบคุมการขนส่งยังเป็นที่อยู่ของตัวรับที่เริ่มต้นการส่งสัญญาณเหล่านี้ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกระบวนการทั้งสองจึงถูกจัดระเบียบร่วมกัน
Clinical relevance
การขนส่งและการส่งสัญญาณเป็นพื้นฐานของสรีรวิทยาปกติ เช่น การนำกระแสประสาท การทำงานของฮอร์โมน และการหลั่ง และการทำความเข้าใจสิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานสำหรับการตีความว่ากระบวนการของเซลล์หลายอย่างถูกรบกวนในโรคได้อย่างไร บทความนี้อธิบายกลไกทางชีววิทยาของเซลล์เพื่อการปฐมนิเทศและการอ้างอิง; ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา
History
มุมมองสมัยใหม่เกิดขึ้นตลอดศตวรรษที่ยี่สิบ: แนวคิดของเยื่อหุ้มเซลล์แบบชั้นไขมันสองชั้นได้รับการปรับปรุงให้เป็นแบบจำลองของเหลวโมเสกในปี 1972 โปรตีนขนส่งได้รับการแยกแยะอย่างต่อเนื่องเป็นช่องทาง ตัวพา และปั๊ม และตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา พื้นฐานของตัวรับและสารส่งสัญญาณทุติยภูมิของการส่งสัญญาณก็ได้รับการจัดตั้งขึ้น แนวคิดเหล่านี้ได้รวมเข้าด้วยกันเป็นความเข้าใจร่วมสมัยว่าเยื่อหุ้มเซลล์ควบคุมการเคลื่อนที่ของสารและการไหลของข้อมูลร่วมกัน
Key figures
- S. Jonathan Singer
- Garth Nicolson
- Michael Berridge
Related topics
Seminal works
- singer-nicolson-1972
- berridge-2000
Frequently asked questions
- การขนส่งและการส่งสัญญาณมีความสัมพันธ์กันอย่างไร?
- ทั้งสองเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มเซลล์: มันเป็นกำแพงคัดเลือกที่ควบคุมการขนส่ง และในขณะเดียวกันก็เป็นแพลตฟอร์มของตัวรับที่ตรวจจับสัญญาณ ดังนั้นเซลล์จึงประสานการเคลื่อนที่ของสารกับการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม
- หัวข้อหลักในสาขานี้คืออะไร?
- กลไกการขนส่งผ่านเยื่อหุ้มเซลล์, การนำเข้าและส่งออกสาร, การส่งสัญญาณและตัวรับ, และแคลเซียมภายในเซลล์และสารส่งสัญญาณทุติยภูมิอื่นๆ