Komunikacja między komórkami organizmów zwierzęcych zachodzi dzięki obecności specyficznych związków chemicznych, które określa się mianem przekaźników sygnałów biologicznych. Przekaźniki te dzieli się na dwie podstawowe grupy: pierwotnewtórne.

bg‑azure

Pierwotne przekaźniki sygnałów

Pierwotne przekaźniki sygnałów biologicznych to związki chemiczne, produkowane i wydzielane przez specyficzne komórki organizmów zwierzęcych (nerwowe i gruczołowe). Związki te docierają do komórek docelowych i łączą się ze specyficznymi receptorami, co prowadzi do zmian biochemicznych lub funkcjonalnych w tych komórkach. Pierwotnymi przekaźnikami sygnałów biologicznych są neuroprzekaźnikineuroprzekaźnikineuroprzekaźniki i hormony.

1
Neuroprzekaźniki

To związki chemiczne syntetyzowane w komórkach nerwowych, a następnie wydzielane z zakończeń aksonów do szczeliny synaptycznej. Po wydzieleniu z neuronu, neuroprzekaźnik łączy się ze specyficznym dla niego receptorem w błonie postsynaptycznej komórki docelowej, co prowadzi do jej pobudzenia lub hamowania. Do neuroprzekaźników pobudzających zalicza się np. acetylocholinę, natomiast do hamujących kwas gamma‑aminomasłowy. Komórki nerwowe, produkując i wydzielając pierwotne przekaźniki sygnału, mogą oddziaływać na inne komórki nerwowe (w obrębie ośrodkowego układu nerwowegoośrodkowy układ nerwowyośrodkowego układu nerwowego), na mięśnie szkieletowe (w obwodowym układzie nerwowymobwodowy układ nerwowyobwodowym układzie nerwowym) oraz na narządy wewnętrzne (przez autonomiczny układ nerwowyautonomiczny układ nerwowyautonomiczny układ nerwowy).

RW5LAwVSBlJOr
Na schemacie widoczna jest budowa typowej synapsy chemicznej. Ilustracja przedstawia dwa niebieskie elementy – przy krawędzi są one węższe, dalej rozszerzają się i spotykają się pośrodku. Między nimi znajduje się przerwa. Element z lewej strony posiada w podłużnej części długie, poskręcane ze sobą receptory – mikrotubule i mikrofilamenty w kolorze żółtym. Na rozszerzonej krawędzi znajduje się błona postsynaptyczna, czyli błona odbierająca przekazywany impuls, a w niej znajdują się czerwone, prostokątne receptory, które wiążą cząsteczki neuroprzekaźników. Element z lewej strony podobnie w węższej części ma receptory, a na szerszej, wewnętrznej krawędzi posiada błonę presynaptyczną utworzoną przez zakończenie aksonu komórki nerwowej. W tej strukturze znajdują się większe, puste sfery z fioletową ścianką, wewnątrz których znajdują się zielone, małe punkty. Są to pęcherzyki synaptyczne, które zawierają oraz uwalniają cząsteczki neuroprzekaźników. Pomiędzy tymi dwoma strukturami znajduje się szczelina synaptyczna – przestrzeń oddzielająca komunikujące się komórki. Widać w niej zielone, bezładnie rozrzucone punkty – cząsteczki neuroprzekaźników.
Budowa typowej synapsy chemicznej.
Źródło: EnglishSquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Hormony

Można zdefiniować je jako substancje organiczne, które wydzielane są przez wyspecjalizowane komórki gruczołowe do otaczającego je środowiska (krwi, chłonki lub płynu zewnątrzkomórkowego). Następnie substancje te transportowane są do komórek docelowych, w których łączą się ze specyficznymi receptorami (błonowymi, w przypadku hormonów peptydowych, lub cytoplazmatycznymi, w przypadku hormonów steroidowych) i wywołują charakterystyczne efekty fizjologiczne oraz biochemiczne. Hormony, rozprowadzane po całym organizmie przez krew czy chłonkę, regulują funkcjonowanie praktycznie wszystkich tkanek i narządów.

bg‑azure

Wtórne przekaźniki sygnałów

Wtórne przekaźniki sygnałów biologicznych to niskocząsteczkowe substancje chemiczne, które powstają w komórkach docelowych, w wyniku połączenia się przekaźnika pierwotnego ze specyficznym dla niego receptorem. Najważniejszymi przekaźnikami wtórnymi, w komórkach organizmów zwierzęcych, są cAMP (cykliczny adenozynomonofosforan) oraz jony CaIndeks górny 2+ .

1
Cykliczny adenozynomonofosforan

Jest związkiem produkowanym z ATP. W wyniku połączenia niektórych neuroprzekaźników lub hormonów z ich receptorami dochodzi do aktywacji zlokalizowanego w błonie białka G. Białko G łączy się następnie z enzymem, cyklazą adenylowącyklaza adenylowacyklazą adenylową, prowadząc do jej aktywacji. W dalszym etapie aktywna cyklaza adenylowa katalizuje reakcję przemiany ATPATP (adenozyno‑5’-trifosforan)ATP w cykliczny AMP (cAMP), który inicjuje szereg reakcji biochemicznych, wywołując zmianę aktywności komórki docelowej.

ROITld1JU1taQ
Wzór strukturalny cyklicznego adenozyno‑3′,5′-monofosforanu.
Źródło: Benjah-bmm27, wikipedia.org, domena publiczna.
Jony wapniowe

Zaliczane są również do wtórnych przekaźników sygnałów biologicznych. Stężenie tych jonów w cytoplazmie komórek w stanie spoczynku jest zazwyczaj niskie. Po połączeniu niektórych neuroprzekaźników czy hormonów ze specyficznymi dla nich receptorami, dochodzi do otwierania się w błonie komórki docelowej kanałów wapniowychkanały wapniowekanałów wapniowych i napływu jonów CaIndeks górny 2+ do cytoplazmy. Zwiększenie stężenia jonów wapniowych w komórce docelowej wpływa na jej aktywność, tempo przemian metabolicznych, a w przypadku neuronów prowadzi do ich pobudzenia.

Innymi wtórnymi przekaźnikami sygnałów biologicznych w komórkach zwierzęcych są cGMP (cykliczny guanozynomonofosforan), IP3 (trifosforan inozytolu) i DAG (diacyloglicerol).

Innymi wtórnymi przekaźnikami sygnałów biologicznych w komórkach zwierzęcych są c małe G duże M duże P duże (cykliczny guanozynomonofosforan), I duże P duże 3 (trifosforan inozytolu) i D duże A duże G duże (diacyloglicerol).

Słownik

ATP (adenozyno‑5’-trifosforan)
ATP (adenozyno‑5’-trifosforan)

związek chemiczny, zbudowany z adenozyny oraz grupy trifosforanowej, będący głównym magazynem energii produkowanej w procesach fotosyntezy i oddychania komórkowego

autonomiczny układ nerwowy
autonomiczny układ nerwowy

część układu nerwowego, kontrolująca czynność narządów wewnętrznych; dzieli się na układ współczulny i przywspółczulny

cyklaza adenylowa
cyklaza adenylowa

enzym katalizujący reakcję przemiany ATP w cAMP

kanały wapniowe
kanały wapniowe

białkowe kanały w błonie komórkowej, których otwarcie prowadzi do napływu jonów CaIndeks górny 2+ do cytoplazmy

neuroprzekaźniki
neuroprzekaźniki

substancje przekazujące sygnały w układzie nerwowym

obwodowy układ nerwowy
obwodowy układ nerwowy

część układu nerwowego, w której skład wchodzi 12 par nerwów czaszkowych i 31 par nerwów rdzeniowych

ośrodkowy układ nerwowy
ośrodkowy układ nerwowy

część układu nerwowego, w której skład wchodzą mózg i rdzeń kręgowy