Definição de transdução de sinal
A transdução de sinal é o processo de transferência de um sinal em um organismo, especialmente através ou através de uma célula. A transdução de sinal baseia -se em proteínas conhecidas como receptores, que aguardam um sinal químico, físico ou elétrico. Os sinais químicos são chamados de ligantes e podem ser produzidos por organismos para controlar seu corpo ou receber do meio ambiente. Independentemente de qual tipo de sinal ele deve ser transferido por todo o corpo e através das membranas celulares. Esse processo é conhecido como transdução de sinal. Uma imagem generalizada da transdução de sinal pode ser vista abaixo.
As proteínas receptoras são especializadas pelo tipo de célula a que estão ligadas. Cada tipo de célula recebe sinais diferentes do corpo e do ambiente e deve ser especializado para que o corpo possa produzir uma resposta específica e coordenada. Cada uma dessas proteínas especializadas possui um método especial para transferir um sinal para a célula. Algumas proteínas ativam outras moléculas, chamadas segundos mensageiros, que carregam a mensagem ao núcleo ou outras organelas. Outras proteínas usam a energia do ATP para ativar enzimas, que realizam reações metabólicas. As diferentes rotas que a transdução de sinal levam para transportar um sinal são conhecidas como vias de transdução de sinal.
Via de transdução de sinal
Durante a transdução de sinal, um sinal pode ter muitos componentes. Existe o mensageiro primário, que pode ser um sinal químico, pulso elétrico ou até estimulação física. Em seguida, a proteína do receptor incorporada na membrana celular deve aceitar o sinal. Ao receber o sinal, essa proteína passa por uma mudança conformacional. Isso muda sua forma e, portanto, como interage com as moléculas ao seu redor.
As muitas proteínas receptoras diferentes atuam de maneiras diferentes. Acima está uma representação simples das muitas vias de transdução de sinal diferentes em mamíferos. Não fique impressionado com a complexidade do desenho. O importante a perceber é que todas essas vias de transdução de sinal contêm os mesmos elementos. Um sinal é recebido por uma proteína receptora e a proteína transfere o sinal através da membrana celular e para a célula. Os tipos de receptores e os segundos mensageiros que eles criam podem ser muito diferentes. Isso se baseia na ação que o sinal deve estimular. Existem alguns exemplos na próxima seção que ajudarão a esclarecer as muitas diferenças e semelhanças entre os caminhos.
Exemplos de transdução de sinal
Toque e visão
A via de transdução de sinal de toque e visão funciona da mesma maneira que muitos sinais nervosos. Em vez de criar um segundo mensageiro ou processar um sinal internamente, a estimulação da proteína receptor causa um influxo de íons na célula. Isso faz com que a membrana celular despolarize. Uma membrana celular normal é polarizada ou possui um potencial de tensão. Esse potencial de tensão é criado pela célula bombeando íons ativamente da célula. Como os íons são carregados, construindo -os em colocados, uma tensão pode ser criada. Quando apenas uma proteína receptor é estimulada, apenas uma pequena seção da membrana despolariza.
Mas quando você recebe um sinal forte, como pressionar o dedo contra uma superfície ou ver uma luz brilhante, toda a membrana de muitas células é despolarizada ao mesmo tempo. Este evento desencadeia um potencial de ação, e é assim que o sinal viaja por um nervo. Isso é causado por uma série de outras proteínas receptoras que são sensíveis à mudança na tensão. Ao sentir a mudança de tensão, eles também permitem que os íons parem, o que envia o sinal pela célula.
Ao atingir o final da primeira célula, o sinal deve atravessar uma sinapse para outra célula nervosa. Para fazer isso, outra via de transdução de sinal é usada. À medida que o potencial de ação atinge o final da primeira célula, as proteínas receptoras especializadas recebem o sinal e desencadeiam a liberação de neurotransmissores. Esses pequenos ligantes viajam pelo espaço entre as células, difundindo através do fluido e chegam às proteínas do receptor na próxima célula. Esses receptores também são canais de íons fechados e, após a ativação, causam outro potencial de ação no próximo nervo. Dessa forma, um sinal pode viajar do seu dedo ou olho para o cérebro em uma questão de microssegundos.
Hormônios
Ao contrário do toque e da visão, os hormônios são sinais que seu corpo cria para se regular. Os hormônios podem fazer com que o corpo faça muitas coisas diferentes, e elas mesmas são frequentemente desencadeadas por uma via de transdução de sinal separada.
Normalmente, um hormônio é liberado de uma glândula endócrina, como a tireóide ou o pâncreas. Esses hormônios controlam tudo, desde o metabolismo ao crescimento. Os sinais que eles transmitem são quase sempre transmitidos através de uma via de transdução de sinal de receptor ligante. Os órgãos reprodutivos também liberam hormônios, que funcionam para preparar o corpo para a reprodução. Eles operam de maneira semelhante, discutidos abaixo.
Ao ser desencadeados para liberar hormônio, as células nas glândulas endócrinas liberarão seu hormônio armazenado, que passaram algum tempo construindo. Eles fazem isso forçando as vesículas cheias do hormônio a se fundir com a membrana celular, derramando o hormônio no espaço intracelular. Capilares, ou minúsculos vasos sanguíneos, percorrem esse espaço. O hormônio se dissolve na corrente sanguínea, onde pode ser transportado ao redor do corpo.
Certas células têm receptores específicos, que podem ativar diferentes vias ao receber um sinal. Por exemplo, a insulina hormonal pode fazer com que as células musculares captem e armazenem glicose, enquanto que ela fará com que as células hepáticas parem de produzir glicose. Isso ajuda a regular a quantidade total de glicose no sangue. Os receptores nesses diferentes tecidos aceitam a insulina como um ligante, mas a via de transdução de sinal é diferente. Uma via estimula um processo celular nas células musculares que aumentam o número de transportadores de glicose em sua membrana celular. A outra via de transdução de sinal no fígado diminui uma enzima chave necessária para produzir glicose.
Questionário
1. Qual das alternativas a seguir não é um exemplo de transdução de sinal? A. Uma molécula encontrada no sangue se liga a uma proteína nas células olfativas de um tubarão. Um sinal é enviado para o cérebro. B. O leite de vaca contém hormônios do crescimento. Ao receber esses hormônios, as células de uma vaca bebê crescem e se dividem. C. Uma célula usa a energia para uma molécula de glicose para conduzir outras reações.
Resposta à pergunta nº 1
C está correto. Na resposta C, não há receptor e nenhum sinal sendo enviado. As células usam muitas moléculas e reorganizam -as de várias maneiras. A transdução de sinal é identificada pelas instâncias em que uma molécula ou sinal causa uma reação ou série de reações. Às vezes, isso é chamado de cascata de sinal.
2. Por que é necessário que diferentes tipos de células tenham diferentes receptores para o mesmo ligante ou hormônio? A. células diferentes precisam reagir de diferentes maneiras B. Não é necessário C. Os diferentes receptores recebem diferentes tipos de ligante
Resposta à pergunta nº 2
A está correto. Células diferentes em um organismo devem ter respostas diferentes ao mesmo sinal para coordenar muitos eventos. Para diminuir os níveis de glicose no sangue, as células precisam absorver a glicose e o fígado deve parar de produzi -lo. Ligantes como o dióxido de carbono farão com que seus vasos sanguíneos se dilatem e sua respiração aumente. É essa reação coordenada de diferentes tecidos que cria os organismos mais eficientes e adaptáveis.
3. Uma certa espécie de planta no Outback australiana criou uma defesa interessante com vias de transdução de sinal. Quando os herbívoros se alimentam disso, ele libera um gás no ar. O gás atinge plantas vizinhas, estimulando receptores que fazem com que as células dessas plantas produzam toxinas. Qual defesa de mamíferos é mais semelhante? A. Um mouse mordendo um predador para escapar de B. cães da pradaria se ligando quando um falcão está acima de C. Um gambá liberando um odor tóxico ao ser atacado
Resposta à pergunta nº 3
B está correto. Esse comportamento nas plantas é mais semelhante ao comportamento defensivo de chamar seus companheiros no mundo animal. O sinal não é uma defesa direta para o predador, simplesmente prepara indivíduos vizinhos para um ataque. Este é um dos casos mais bem documentados de comunicação vegetal.
Referências
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M.P., Bretscher, A.,. . . Matsudaira, P. (2008). Biologia celular molecular (6ª ed.). Nova York: W.H. Freeman e companhia.
- McMahon, M.J., Kofranek, A.M., & Rubatzky, V.E. (2011). Ciência vegetal: crescimento, desenvolvimento e utilização de plantas cultivadas (5ª ed.). Boston: Prentince Hall.
- Nelson, D.L. & Cox, M.M. (2008). Princípios de bioquímica. Nova York: W.H. Freeman e companhia.
Última atualização em 19 de agosto de 2022