Celler kommuniserer med hverandre og med omgivelsene
På samme måte som vi mennesker snakker med hverandre, har celler et eget språk som gjør at de kan kommunisere med hverandre og innhente informasjon fra omgivelsene.
Signal – reseptor – respons
Celler kommuniserer med omverdenen ved at de mottar ulike signaler (stimuli). Det kan være signaler som lys, lyd, temperaturendring, elektriske impulser eller ulike kjemiske forbindelser.
Kommunikasjon mellom celler
Når celler kommuniserer med hverandre, bruker de hovedsakelig kjemiske forbindelser. Disse kalles gjerne signalstoffer. De fleste signalstoffene skilles ut fra cellene ved eksocytose og flyter fritt utenfor cellene. Men noen signalstoffer kan diffundere gjennom cellemembranen eller være bundet til overflaten på enkelte celler.
Hundrevis av ulike signalstoffer brukes til kommunikasjon mellom celler. På den måten kan cellene i flercellede organismer samarbeide om ulike oppgaver og koordinere alt som skjer inne i hver enkelt celle. Det gjør igjen at organismen kan fungere som en helhet.
Reseptor – gjenkjenner signalstoffet og viderefører signalet
Signalstoffene gjenkjennes av spesielle proteiner som kalles reseptorer. Et signalstoff og en reseptor passer sammen som en nøkkel i en lås. Når signalstoffet fester seg til riktig reseptor, videreføres signalet, slik at cellen kan reagere på signalet og dermed endre atferden sin.
De fleste reseptorene sitter i cellemembranen, men reseptorer som binder seg til fettløselige molekyler, kan sitte inne i cellen. I slike tilfeller må signalstoffene diffundere gjennom cellemembranen før de kan feste seg til reseptoren. Signalstoffer som er bundet til overflaten på en celle, kan bare påvirke celler med reseptorer som kommer i direkte kontakt med signalstoffet.
En celle som mottar et signal, kalles gjerne en målcelle eller mottakercelle.
Kommunikasjon over store avstander
Når en celle skiller ut signalstoffer, kan signalstoffene påvirke celler i nærheten (naboceller). I tillegg kan de styrke sin egen respons. Dette er nyttig under utviklingen av ulike vevstyper. Når en celle har begynt å spesialisere seg til en celletype, kan den skille ut signalstoffer som styrker spesialiseringen, og samtidig påvirke naboceller til å bli til samme celletype.
I store flercellede organismer er det ikke nok at celler kan kommunisere med nabocellene sine. Mange organismer har derfor utviklet egne celletyper som sørger for kommunikasjon over store avstander.
Nervesystemet – rask og presis kommunikasjon
I dyreriket har flercellede organismer sanseceller som kommuniserer med omverdenen og sender informasjonen raskt videre via tilkoblede nerveceller. Nervecellene bruker elektriske impulser for å sende signaler. Dette gir rask og direkte kommunikasjon mellom ulike celler over store avstander.
Hormonsystemet – sprer informasjon rundt i hele kroppen
Mange dyr har også hormonproduserende celler. Disse celletypene produserer signalstoffer som kalles hormoner. Hormonproduserende celler sprer informasjon til mottakerceller i hele organismen. Denne formen for kommunikasjon er basert på diffusjon og er dermed langsom.
Hos komplekse organismer, for eksempel hos pattedyr og mennesker, samarbeider nervecellene og de hormonproduserende cellene. Sammen har de hovedansvaret for å koordinere aktiviteten til millioner av andre celler i kroppen.
Mett, vondt i magen eller nedsatt matlyst?
Hjernen får signaler fra nerveceller som kommuniserer med celler rundt i hele kroppen. Disse signalene blir tolket av hjernen, slik at du kan forstå dem.
I tarmen sitter det for eksempel en samling nerveceller (vagusnerven) som sørger for direkte kommunikasjon mellom hjernen og tarmen. Cellene i fordøyelseskanalen kan dermed sende ut ulike signalstoffer som signaliserer til vagusnerven at du er mett eller har vondt i magen.
Hvis du er stresset eller nervøs, kan hjernen signalisere motsatt vei. Dermed kan du oppleve redusert matlyst i slike situasjoner.
Kommunikasjon hos planter
Planter har ikke sanseceller eller nervesystem. De har likevel celler som mottar signaler fra omgivelsene gjennom reseptorer og gjør at plantene kan tilpasse seg miljøet de lever i. Planter produserer også egne hormoner som sørger for kommunikasjon mellom celler.
Celleforbindelser
I tillegg til reseptorer kan celler ha spesialiserte kanaler som direkte kobler sammen cytoplasma fra to ulike celler. Dette gjør at små molekyler og ioner kan passere direkte mellom naboceller, og gir dermed rask kommunikasjon mellom celler i samme vev.
Åpne celleforbindelser er spesielt viktige for kommunikasjon mellom planteceller, siden plantecelleveggen begrenser en del direkte kommunikasjon via cellemembranen. Celleforbindelsene mellom planteceller kalles plasmodesmata.
Håndtere hundrevis av signalstoffer
En celle møter hundrevis av signalstoffer, men påvirkes bare av signalstoffer som kan binde seg til cellens egne reseptorer. Hvordan en celletype påvirkes av signalstoffer, avhenger dermed av hvor mange ulike typer reseptorer det finnes, og hvor mange reseptorer det er av hver type. Hver celletype har et gitt utvalg reseptorer. Dermed vil alle celler av samme type respondere likt på samme signalstoff.
Påvirkning av acetylkolin på ulike celletyper
Hormonet acetylkolin er et signalstoff som gjør at
skjelettmuskelceller trekker seg sammen
hjertemuskelceller blir mer avslappet og hjertefrekvensen dermed reduseres
celler i spyttkjertlene gir økt utskilling av spytt
Selv om alle de tre celletypene mottar det samme signalstoffet, blir responsen inne i cellen forskjellig avhengig av celletype.
Signaler – alle påvirkninger som fører til en respons i cellen, for eksempel lys, lyd, temperaturendring eller kjemiske forbindelser
Signalstoffer – kjemiske forbindelser som skilles ut av cellene og dermed overfører informasjon mellom celler
Reseptorer – proteiner som gjenkjenner spesifikke signaler og viderefører signalene i cellen
Respons – den endringen som skjer i cellen etter at den har blitt påvirket av et signal eller signalstoff
Kilde
Alberts, B. (2014). Molecular biology of the Cell (6. utg.). Garland Publishing Inc.