सेल संचार: प्रकार, महत्व, उदाहरण - जीवविज्ञान - 2025

सेलुलर संचार, यह भी मायत संचार कहा जाता है, बाह्य संकेत अणुओं का संचरण है। ये अणु एक सिग्नल-जनरेटिंग सेल से शुरू होते हैं और एक विशिष्ट प्रतिक्रिया का निर्माण करते हुए, लक्ष्य सेल पर रिसेप्टर्स को बांधते हैं।

सिग्नल अणु एक छोटा अणु (उदाहरण: एक अमीनो एसिड), एक पेप्टाइड या एक प्रोटीन हो सकता है। इसलिए, संचार, जो रासायनिक है, एककोशिकीय और बहुकोशिकीय जीवों की विशेषता है।

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बैक्टीरिया में, सिग्नल अणु बैक्टीरिया फेरोमोन होते हैं। ये क्षैतिज जीन स्थानांतरण, बायोलुमिनेसेंस, बायोफिल्म गठन और एंटीबायोटिक दवाओं और रोगजनक कारकों के उत्पादन जैसे कार्यों के लिए आवश्यक हैं।

बहुकोशिकीय जीवों में, सेलुलर संचार उन कोशिकाओं के बीच हो सकता है जो आसन्न हैं, या उन कोशिकाओं के बीच जो अलग-अलग हैं। बाद के मामले में, सिग्नल अणुओं को फैलाना और लंबी दूरी की यात्रा करना चाहिए। संकेतों के कार्यों में जीन अभिव्यक्ति, आकृति विज्ञान और सेल आंदोलन में परिवर्तन हैं।

सेल संचार भी बाह्य कोशिकीय (ईवी) द्वारा किया जा सकता है, जिसे एक्टोसोम और एक्सोसोम कहा जाता है। ईवी के कुछ कार्य हैं: लिम्फोसाइटों और मैक्रोफेज का मॉड्यूलेशन; सिनैप्टिक फ़ंक्शन का नियंत्रण; रक्त वाहिकाओं और हृदय, जमावट और एंजियोजेनेसिस में; और आरएनए विनिमय।

प्रकार (सिस्टम / तंत्र)

बैक्टीरिया में, एक प्रकार का सेलुलर संचार होता है जिसे कोरम सेंसिंग कहा जाता है, जिसमें ऐसे व्यवहार होते हैं जो केवल बैक्टीरिया की आबादी का घनत्व अधिक होने पर होते हैं। कोरम सेंसिंग में संकेत अणुओं की उच्च सांद्रता का उत्पादन, रिलीज और बाद में पता लगाना शामिल है, जिसे ऑटोइंड्यूसर कहा जाता है।

एककोशिकीय यूकेरियोट्स में, जैसे टी। ब्रुसी, कोरम सेंसिंग भी है। यीस्ट में, फेरोमोन संचार और पर्यावरणीय परिवर्तनों की प्रतिक्रिया में यौन व्यवहार और कोशिका विभेदन होता है।

पौधों और जानवरों में, हार्मोन, न्यूरोट्रांसमीटर, वृद्धि कारक या गैसों के रूप में बाह्य संकेत अणुओं का उपयोग, एक महत्वपूर्ण प्रकार का संचार है जिसमें सिग्नल अणु के संश्लेषण, इसकी रिहाई, लक्ष्य सेल में इसका परिवहन शामिल है, पता लगाना संकेत और विशिष्ट प्रतिक्रिया।

जानवरों में सिग्नल अणु के परिवहन के संबंध में, अणु की कार्रवाई दूरी दो प्रकार के संकेतों को निर्धारित करती है: 1) ऑटोक्राइन और पैरासरीन, जो क्रमशः एक ही कोशिका पर और पास की कोशिकाओं पर कार्य करते हैं; और 2) एंडोक्राइन, जो दूर के लक्ष्य सेल पर काम करता है, जिसे रक्तप्रवाह द्वारा ले जाया जाता है।

कोशिकीय पुटिकाओं द्वारा सेलुलर संचार यूकेरियोटिक जीवों और आर्किया में सेलुलर संचार का एक महत्वपूर्ण प्रकार है।

जैसे ही एकल-कोशिका यूकेरियोटिक या बैक्टीरिया की आबादी बढ़ती है, यह पर्याप्त संख्या में कोशिकाओं, या कोरम तक पहुंचती है, जो कोशिकाओं में एक प्रभाव पैदा करने में सक्षम inducer की एकाग्रता का उत्पादन करती है। यह एक जनगणना-तंत्र का गठन करता है।

बैक्टीरिया में तीन प्रकार के कोरम सेंसिंग सिस्टम को जाना जाता है: एक ग्राम-नकारात्मक है; ग्राम-पॉजिटिव में एक और; और ग्राम नकारात्मक विब्रियो हर्वी पर एक और।

ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया में, ऑटोइंड्यूसर को होमोसैरिन लैक्टोन से मिलाया जाता है। यह पदार्थ लक्सी-प्रकार के एंजाइम द्वारा संश्लेषित होता है और झिल्ली के माध्यम से फैलता है, बाह्य और अंतःकोशिकीय अंतरिक्ष में जमा होता है। जब उत्तेजना एकाग्रता तक पहुँच जाती है, तो क्यूएस द्वारा विनियमित जीन का प्रतिलेखन सक्रिय होता है।

ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया में, ऑटोइंड्यूसर संशोधित पेप्टाइड होते हैं, जिन्हें बाह्य अंतरिक्ष में निर्यात किया जाता है, जहां वे झिल्ली प्रोटीन के साथ मिलकर काम करते हैं। फॉस्फोराइलेशन कैस्केड होता है जो प्रोटीन को सक्रिय करता है, जो डीएनए से जुड़ता है और लक्ष्य जीन के प्रतिलेखन को नियंत्रित करता है।

विब्रियो हार्वेई दो ऑटोइंड्यूसर का उत्पादन करता है, जो एचएआई -1 और ए 1-2 नामित हैं। HAI-1 एसाइलेटेड लैक्टोन होमोसरीन है, लेकिन इसका संश्लेषण लक्सी पर निर्भर नहीं है। A1-2 फुरानोसिल बोरेट डायस्टर है। दोनों पदार्थ अन्य ग्राम-नकारात्मक जीवाणुओं के समान एक फॉस्फोराइलेशन कैस्केड के माध्यम से कार्य करते हैं। इस प्रकार का क्यूएस बायोलुमिनसेंस को नियंत्रित करता है।

रासायनिक संचार

रिसेप्टर प्रोटीन के लिए संकेत अणु, या लिगंड के विशिष्ट बंधन, एक विशिष्ट सेलुलर प्रतिक्रिया पैदा करता है। प्रत्येक प्रकार के सेल में कुछ प्रकार के रिसेप्टर्स होते हैं। यद्यपि एक निश्चित प्रकार के रिसेप्टर को विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में भी पाया जा सकता है, और एक ही लिगैंड के लिए अलग-अलग प्रतिक्रियाएं उत्पन्न होती हैं।

सिग्नल अणु की प्रकृति मार्ग को निर्धारित करती है जिसका उपयोग सेल में प्रवेश करने के लिए किया जाएगा। उदाहरण के लिए, हाइड्रोफोबिक हार्मोन, जैसे कि स्टेरॉयड, लिपिड बिलीयर के माध्यम से फैलते हैं और रिसेप्टर्स को बांधकर जटिल जीन बनाते हैं जो विशिष्ट जीन की अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं।

नाइट्रिक ऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसी गैसें झिल्ली के माध्यम से फैलती हैं और आम तौर पर चक्रीय जीएमपी-उत्पादक गुआनिल साइक्लेज को सक्रिय करती हैं। अधिकांश सिग्नल अणु हाइड्रोफिलिक हैं।

इसके रिसेप्टर्स कोशिका की सतह पर पाए जाते हैं। रिसेप्टर्स सिग्नल ट्रांसलेटर के रूप में कार्य करते हैं जो लक्ष्य सेल के व्यवहार को बदलते हैं।

सेल सतह रिसेप्टर्स में विभाजित हैं: ए) जी प्रोटीन युग्मित रिसेप्टर्स; बी) रिसेप्टर्स एंजाइम गतिविधि के साथ, जैसे कि टाइरोसिन किनसे; और सी) आयन चैनल रिसेप्टर्स।

जी प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स के लक्षण

जी प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर्स सभी यूकेरियोट्स में पाए जाते हैं। सामान्य तौर पर, वे सात डोमेन वाले रिसेप्टर्स होते हैं जो झिल्ली को पार करते हैं, सेल बाहरी की ओर एन-टर्मिनल क्षेत्र और सेल इंटीरियर की ओर सी-टर्मिनल क्षेत्र के साथ। ये रिसेप्टर्स एक G प्रोटीन से जुड़ते हैं जो संकेतों का अनुवाद करता है।

जब लिगैंड रिसेप्टर को बांधता है, तो जी प्रोटीन सक्रिय हो जाता है। यह बदले में एक प्रभावकारी एंजाइम को सक्रिय करता है जो एक दूसरे इंट्रासेल्युलर मैसेंजर का उत्पादन करता है, जो चक्रीय एडेनोसिन मोनोफॉस्फेट (सीएमपी), एराकिडोनिक एसिड, डायसाइलग्लाइसेरॉल या इनोसिटोल -3-फॉस्फेट हो सकता है, जो सिग्नल एम्पलीफायर के रूप में कार्य करता है। प्रारंभिक।

प्रोटीन जी में तीन सबयूनिट होते हैं: अल्फा, बीटा और गामा। जी प्रोटीन के सक्रियण में जी प्रोटीन से जीडीपी का पृथक्करण और अल्फा सबयूनिट के लिए जीटीपी का बंधन शामिल है। जी _{अल्फा-} जीटीपी परिसर में वे बीटा और गामा सबयूनिट्स से अलग हो जाते हैं, विशेष रूप से प्रभावकारी प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं, उन्हें सक्रिय करते हैं।

सीएमपी मार्ग को बीटा-एड्रीनर्जिक रिसेप्टर्स द्वारा सक्रिय किया जा सकता है। CAMP का उत्पादन एडेनिल साइक्लेज द्वारा किया जाता है। फॉस्फॉइनोसिटॉल मार्ग को मस्कैरिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर्स द्वारा सक्रिय किया जाता है। वे फॉस्फोलिपेज़ सी को सक्रिय करते हैं। एराकिडोनिक एसिड मार्ग हिस्टामाइन रिसेप्टर द्वारा सक्रिय होता है। फॉस्फोलिपेज़ A2 को सक्रिय करता है।

CAMP मार्ग

रिसेप्टर के लिए ligand के बंधन, उत्तेजक प्रोटीन जी (जी _एस), सकल घरेलू उत्पाद के लिए बाध्य, जीटीपी के लिए सकल घरेलू उत्पाद का आदान-प्रदान, और जी के अल्फा सबयूनिट के पृथक्करण का कारण बनता है _रों बीटा और गामा सब यूनिटों से। जी _{अल्फा अल्फा-} जीटीपी जटिल एडेनिल साइक्लेज़ के एक डोमेन के साथ जुड़ा हुआ है, जो एंजाइम को सक्रिय करता है, और एटीपी पर सीएमपी का उत्पादन करता है।

सीएएमपी सीएमपी-निर्भर प्रोटीन किनसे के नियामक उप-प्रकारों से बांधता है। उत्प्रेरक सबयूनिट्स को रिहा करता है, जो प्रोटीनों को फास्फोराइलेट करता है जो सेलुलर प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करता है। इस मार्ग को दो प्रकार के एंजाइमों द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जैसे कि फॉस्फोडिएस्टरिस और प्रोटीन फॉस्फेटेस।

फॉस्फोनोसाइटोल मार्ग

रिसेप्टर को लिगैंड के बंधन जी प्रोटीन (जी _क्यू) को सक्रिय करता है, जो फॉस्फोलिपेज़ सी (पीएलसी) को सक्रिय करता है। यह एंजाइम फॉस्फेटिडिल इनोसिटॉल 1,4,5-बिसफॉस्फेट (पीआईपी ₂) को दो दूसरे दूतों, इनोसिटॉल 1,4,5-ट्राइफॉस्फेट (आईपी ₃) और डायसाइलग्लाइसेरोल (डीएजी) में तोड़ता है ।

आईपी ₃ साइटोप्लाज्म में फैलता है और एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम में रिसेप्टर्स को बांधता है, जिससे कै ⁺² की रिहाई होती है। डीएजी झिल्ली में रहता है और प्रोटीन किनसे सी (पीकेसी) को सक्रिय करता है। पीकेसी के कुछ आइसोफॉर्म में सीए ^{+2 की} आवश्यकता होती है ।

आर्किडोनिक एसिड मार्ग

रिसेप्टर के लिए लिगैंड को बांधने से फॉस्फोलिपेज़ ए ₂ (पीएलए ₂) को सक्रिय करने के लिए जी प्रोटीन के बीटा और गामा सबयूनिट्स का कारण बनता है । यह एंजाइम प्लाज्मा झिल्ली में फॉस्फेटिडिलिनोसोल (पीआई) को हाइड्रोक्लोज करता है, एराकिडोनिक एसिड को मुक्त करता है, जो कि 5 और 12-लाइपोक्सिनेज और साइक्लोऑक्सीजिनेज जैसे विभिन्न मार्गों द्वारा चयापचय होता है।

रिसेप्टर टाइरोसिन किनसे के लक्षण

रिसेप्टर टायरोसिन किनेज (RTK) में बाह्य नियामक डोमेन और इंट्रासेल्युलर उत्प्रेरक डोमेन हैं। जी प्रोटीन-युग्मित रिसेप्टर के विपरीत, रिसेप्टर टायरोसिन किनसे की पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला केवल एक बार प्लाज्मा झिल्ली को पार करती है।

नियामक डोमेन के लिए लिगैंड का बंधन, जो एक हार्मोन या वृद्धि कारक है, दो रिसेप्टर सबयूनिट को संबद्ध करने का कारण बनता है। यह एक tyrosine अवशेषों पर रिसेप्टर के autophosphorylation, और प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन कैस्केड की सक्रियता के लिए अनुमति देता है।

रिसेप्टर टायरोसिन कीनेज (आरटीके) के फॉस्फोराइलेटेड टायरोसिन अवशेष एडेप्टर प्रोटीन के साथ बातचीत करते हैं, जो सक्रिय रिसेप्टर को सिग्नल ट्रांसडक्शन पाथवे के घटकों के साथ जोड़ते हैं। एडेप्टर प्रोटीन मल्टीरोटिन सिग्नलिंग कॉम्प्लेक्स बनाने का काम करते हैं।

RTK अलग-अलग पेप्टाइड्स को बांधता है, जैसे: एपिडर्मल ग्रोथ फैक्टर; फाइब्रोब्लास्ट वृद्धि कारक; मस्तिष्क के विकास के कारक; तंत्रिका वृद्धि कारक; और इंसुलिन।

रिसीवर की सामान्य विशेषताएं

सतह रिसेप्टर्स का सक्रियण दो प्रकार के प्रोटीन किनेसिस को सक्रिय करके प्रोटीन फॉस्फोराइलेशन में परिवर्तन उत्पन्न करता है: टायरोसिन किनसे और सेरीन और थ्रेओनीन कैनेसेस।

सेरिन और थ्रेओनीन केनेज हैं: सीएमपी-निर्भर प्रोटीन किनेज; सीजीएमपी-निर्भर प्रोटीन किनेज; प्रोटीन कीनेस सी; और सीए ⁺² / कैलमोडुलिन- निर्भर प्रोटीन । इन प्रोटीन कैनेसेस में, सीएमपी-निर्भर किनेज के अपवाद के साथ, उत्प्रेरक और नियामक डोमेन एक ही पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला पर पाया जाता है।

दूसरा संदेशवाहक इन सेरीन और थ्रोनिन केनेसेस को बांधता है, उन्हें सक्रिय करता है।

रिसेप्टर्स के लक्षण जो आयन चैनल हैं

आयन चैनल रिसेप्टर्स में निम्नलिखित विशेषताएं हैं: ए) वे आयनों का संचालन करते हैं; बी) विशिष्ट आयनों को पहचानना और चयन करना; ग) रासायनिक, विद्युत या यांत्रिक संकेतों के जवाब में खुला और बंद।

आयन चैनल रिसेप्टर्स एक मोनोमर हो सकते हैं, या वे हेटेरोलिगोमर्स या होमोलिगोमर्स हो सकते हैं, जिनके पॉलीपेप्टाइड चेन क्षेत्र प्लाज्मा झिल्ली को पार करते हैं। आयन चैनलों के तीन परिवार हैं: ए) लिगैंड गेट चैनल; बी) अंतराल जंक्शन चैनल; और c) Na ⁺ -निर्भर वोल्टेज चैनल ।

आयन चैनल रिसेप्टर्स के कुछ उदाहरण केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में न्यूरोमस्कुलर जंक्शन एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर्स और आयनोट्रोपिक ग्लूटामेट रिसेप्टर्स, एनएमडीए और गैर-एनएमडीए हैं।

बाह्य पुटिकाओं के माध्यम से संचार

एक्स्ट्रासेल्युलर वेसिकल्स (EV) एक्टोसोम और एक्सोसोम का मिश्रण है, जो सेल और सेल के बीच जैविक सूचना (आरएनए, एंजाइम, प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों आदि) को प्रसारित करने के लिए जिम्मेदार हैं। दोनों पुटिकाओं की उत्पत्ति अलग-अलग है।

एक्टोसोम प्लाज्मा झिल्ली से अंकुरित होकर पैदा होने वाले पुटिका होते हैं, इसके बाद उनके पृथक्करण और बाह्य कोश में छोड़ दिए जाते हैं।

सबसे पहले, असतत डोमेन में झिल्ली प्रोटीन की क्लस्टरिंग होती है। फिर प्रोटीन लिपिड एंकर लुमेन में साइटोसोलिक प्रोटीन और आरएनए जमा करते हैं, जिससे कली बढ़ती है।

एक्सोसोम वेसिकल्स होते हैं, जो मल्टीसेशियल बॉडी (एमवीबी) से बनते हैं और एक्सोसाइटोसिस द्वारा बाह्य कोश में छोड़ दिए जाते हैं। एमवीबी देर से एंडोसोम हैं, जिसमें इंट्राल्यूमिनल वेसिकल्स (ILVs) होते हैं। MVB लाइसोसोम के लिए फ्यूज कर सकते हैं और अपक्षयी मार्ग को जारी रख सकते हैं, या ILVS को एक्सोसाइट्स के माध्यम से एक्सोसोम के रूप में छोड़ सकते हैं।

ईवीएस लक्ष्य सेल के साथ विभिन्न तरीकों से बातचीत करते हैं: 1) ईवी झिल्ली का लुप्त हो जाना और उसके भीतर सक्रिय कारकों की रिहाई; 2) ईवीएस लक्ष्य सेल की सतह के साथ संपर्क स्थापित करते हैं, जो वे फ्यूज करते हैं, साइटोसोल में अपनी सामग्री जारी करते हैं; और 3) ईवीएस पूरी तरह से मैक्रोप्रिनोसाइटोसिस और फागोसाइटोसिस द्वारा कब्जा कर लिया जाता है।

महत्त्व

अकेले अंतर-संचार संचार के विभिन्न प्रकार के कार्य इसके महत्व को इंगित करते हैं। कुछ उदाहरण विभिन्न प्रकार के सेलुलर संचार के महत्व को दर्शाते हैं।

- कोरम सेंसिंग का महत्व। क्यूएस विभिन्न प्रक्रियाओं को नियंत्रित करता है जैसे कि एक प्रजाति के भीतर विषाणु, या विभिन्न प्रजातियों या सूक्ष्मजीवों के सूक्ष्मजीव। उदाहरण के लिए, स्टैफिलोकोकस ऑरियस का एक तनाव मेजबान को संक्रमित करने के लिए कोरम संवेदन में एक संकेत अणु का उपयोग करता है, और एस ऑरियस के अन्य उपभेदों को ऐसा करने से रोकता है।

- रासायनिक संचार का महत्व। बहुकोशिकीय जीवों की उत्तरजीविता और प्रजनन सफलता के लिए रासायनिक अंकन आवश्यक है।

उदाहरण के लिए, क्रमादेशित कोशिका मृत्यु, जो बहुकोशिकीय विकास को नियंत्रित करती है, संपूर्ण संरचनाओं को हटा देती है और विशिष्ट ऊतकों के विकास की अनुमति देती है। यह सब ट्रॉफिक कारकों द्वारा मध्यस्थता है।

- ईवी का महत्व। वे मधुमेह, सूजन और न्यूरोडीजेनेरेटिव और हृदय रोगों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। सामान्य कोशिकाओं और कैंसर कोशिकाओं के ईवी में बहुत अंतर होता है। ईवीएस उन कारकों को ले जा सकते हैं जो लक्ष्य कोशिकाओं में कैंसर फेनोटाइप को बढ़ावा देते हैं या दबाते हैं।

संदर्भ

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