, обслуживающие большое количество вызовов, также снизят качество сигнала, увеличат количество потерянных вызовов и могут вызвать сигнал «занято» для вызывающего абонента. Как только вы подключитесь к вышке, с трансмиссией все будет в порядке. Но если ваш вызов переместится на перегруженную башню, вызов будет сброшен. Время в пути в час пик — лучшее время для массового использования вышек сотовой связи.Спортивные соревнования и мероприятия для больших групп также вызовут задержку в поиске вышки с открытой линией.

РЕШЕНИЯ

• Внешняя антенна
  Доступно несколько антенн для мобильных, домашних и офисных приложений. Антенна улучшит ваш сигнал за пределами географии и препятствий, потенциально удвоит радиус действия и уменьшит пропущенные вызовы. Антенна не увеличивает выход вашего сигнала на вышку, но помогает принимать и передавать сигналы, которые в противном случае могли бы быть потеряны из-за препятствий.

• Усилитель сигнала
  Усилитель сигнала увеличит мощность вашего сотового телефона. Усилитель подключает ваш мобильный телефон к внешней антенне. Его можно запитать от прикуривателя в автомобиле или от адаптера переменного / постоянного тока для дома или офиса. Двунаправленный сигнал как для передачи, так и для приема будет увеличиваться. Бустер можно использовать дома, в офисе или в любом транспортном средстве (лодке, жилом доме, автомобиле).

• Повторители сигналов
  Эти устройства необходимы, когда внешняя антенна или усилитель сигнала не решают проблему.Ретранслятор улавливает сигнал сотового телефона, перемещает его на внешнюю антенну и передает его прямо на вышку. Многие конференц-центры оснащены этой функцией. Ретрансляторные системы работают в офисных зданиях, больницах, домах и школьных городках. Торговые, промышленные и жилые комплексы также могут воспользоваться ретрансляторами сигнала.

Сигнализация ячеек: как ваши ячейки общаются друг с другом

Каждую минуту вашего тела выполняет сложные задачи.Независимо от того, поддерживает ли вы температуру тела или держите руку подальше от горячей плиты, ваши триллионы клеток говорят все, что необходимо, чтобы помочь вам функционировать. Эта эффективная, действенная форма связи — это процесс, называемый сотовой сигнализацией.

Сеть, необходимая для отправки и получения этих сообщений, сложна. Он состоит из армии молекул-мессенджеров, которые распространяют сигнал по клеткам и между ними (сигнальные молекулы). Они ищут цели, которые получают исходный сигнал (рецепторы).И, наконец, взаимодействие мессенджеров и рецепторов создает конечное клеточное последствие (клетка, отвечающая на исходный сигнал).

Сигнальные молекулы клетки бывают разных форм. Иногда передача сигналов происходит внутри самой клетки. В других случаях ячейки отправляют сообщения соседям или другим ячейкам, находящимся на большом расстоянии. Эти сигналы могут быть:

• Химические соединения (пример: питательные вещества и токсины)
• Электрические импульсы (пример: нейротрансмиттеры, индуцирующие электрические сигналы по нервам)
• Механические стимулы (пример: растяжение желудка, сигнализирующее о том, что вы наелись)

Существует четыре основных метода передачи химических сигналов.Они разбиты по расстоянию, которое проходит каждый сигнал между отправляющими и принимающими ячейками.

1. Автокринная передача сигналов: Когда клетки посылают сигналы сами себе, они это делают. При аутокринной передаче сигналов клетка испускает химический сигнал, который связывается с рецептором на ее собственной поверхности. Этот метод может показаться странным, но автокринная сигнализация важна. Это помогает клеткам сохранять целостность и правильно делиться. Это очень важно во время развития и помогает клеткам укрепить свою идентичность.
2. Паракринная передача сигналов: Это происходит на небольших расстояниях между двумя ячейками. Этот метод связи позволяет клеткам координировать движение и активность со своими соседями. Пример этого называется синаптической передачей сигналов. Это когда передача сигналов происходит через крошечный промежуток между двумя нейронами. Этот разрыв также известен как синапс. Вы также можете называть эти нейротрансмиттеры. Они отправляют сообщения от нейрона к нейрону, чтобы помочь нашему мозгу и центральной нервной системе работать вместе.
3. Эндокринная передача сигналов: Для отправки сообщений на большие расстояния клетки используют этот метод. Эндокринные сигналы проходят через кровоток, чтобы достичь тканей и клеток-мишеней. Сигналы, которые исходят из одной части тела и достигают своей цели через кровоток, называются гормонами. Гормон роста (GH) — отличный пример. Гипофиз выделяет этот гормон, который стимулирует рост клеток, хрящей и костей. В этом примере эндокринной передачи сигналов GH покидает гипофиз и перемещается через кровоток к клеткам по всему телу.Затем гормон заставляет ваши костные и хрящевые клетки делиться, помогая вам стать выше и сильнее.
4. Сигнализация с прямым контактом : Щелевые соединения — крошечные каналы, соединяющие соседние клетки — встречаются у растений и животных. Эти щелевые контакты заполнены водой и позволяют небольшим сигнальным молекулам перемещаться по каналу. Это передача сигналов клетками через прямой контакт. Это позволяет целым группам ячеек отвечать на сигнал, который получила только одна ячейка.

Химическая сигнализация — не единственная форма коммуникации вашего тела.Многие клетки также реагируют на электрические или механические сигналы. Два хорошо известных примера — регулирование сердцебиения (электрическое) или сигнализация роста мышц после тренировки (механическое).

Ваше сердце состоит из четырех камер. Два снабжают кровью легкие, а два других — остальную часть тела. Разделение работы означает, что ваше сердце не бьется сразу. Это не похоже на сгибание бицепса. Сердце бьется больше, как волна, движущаяся по океану. Этот четко определенный образец биений инициируется и синхронизируется электрическими сигналами.

Механические сигналы (представьте, что физическое изменение формы) в мышечных клетках могут привести к их росту и увеличению силы. Когда мышечные клетки растягиваются — иначе деформируются или повреждаются — ионы кальция проникают в мышечные клетки. Этот поток ионов кальция является промежуточным звеном, преобразующим механический сигнал в химический. Присутствие ионов кальция сигнализирует о ряде клеточных сигнальных путей внутри мышцы, включая гормоны, ответственные за рост мышц.

Два ваших чувства — осязание и слух — являются дополнительными примерами механических сигналов.Сенсорные клетки вашей кожи реагируют на прикосновение. А сенсорные клетки внутреннего уха и мозга реагируют на движение звуковых волн.

Будь то химические, электрические или механические процессы, эти процессы преследуют одну и ту же цель. Человеческое тело разработало ряд механизмов, позволяющих ощущать окружающую среду, реагировать на нее и адаптироваться к ней — внутри и снаружи.

Крупные белки, называемые рецепторами, помогают клеткам распознавать посылаемые им сигналы.Рецепторы могут располагаться как внутри, так и снаружи клетки или заякорены в клеточной мембране. Передача сигналов происходит, когда определенные молекулы связываются со своими конкретными рецепторами. Видите ли, это очень специфический процесс — точно так же, как работают замок и ключ.

Существует два класса рецепторов: внутриклеточные и рецепторы на поверхности клетки. Местоположение очень важно, поэтому вы можете догадаться, откуда они взяли свои имена.

Внутриклеточные рецепторы расположены внутри клетки. Сигнальные молекулы должны проходить через поры клеточной мембраны, чтобы достичь этого типа рецептора и вызвать ответ.

К рецепторам на поверхности клетки добраться легче. Эти рецепторные белки встроены в клеточную мембрану. Они связываются с сигнальными молекулами за пределами клетки, но в конечном итоге передают сообщение внутри клетки.

Не имеет значения, получен сигнал внутри или вне ячейки. Как только сигнальная молекула должным образом связана с правильным рецепторным белком, она инициирует клеточную передачу сигналов внутри клетки.

Эти внутриклеточные сигнальные пути усиливают сообщение, производя множественные внутриклеточные сигналы для каждого связанного рецептора.Затем усиленный сигнал распространяется по клетке и вызывает ответ. Это не происходит по одному. Клетки получают сразу несколько сигналов и отвечают на них.

Цель передачи сигналов клетки — реагировать и адаптироваться к вашей внутренней и внешней среде. Поскольку они помогают вашему организму адаптироваться, правильно функционирующие сигнальные пути клеток имеют важное значение для поддержания и укрепления здоровья. Итак, когда сигнальные пути клеток работают хорошо, ваше тело работает гладко.

И окружающая среда — внутренняя и внешняя — может влиять на ваши клетки. Это потому, что ваши клетки на самом деле представляют собой «мешки» химических реакций. Им требуются особые условия, чтобы реакции работали.

Это включает правильную температуру, pH и энергетический статус. Ваши клетки должны чувствовать эти условия. Если любой из этих трех факторов изменяется за пределами очень небольшого диапазона толерантности, вся эта биохимия останавливается. Вот тогда могут возникнуть серьезные проблемы.

Например, наша нормальная температура тела составляет 37 ° C (98.6 ° F). Разница всего в +/- 3 ° C (+/- 5 ° F) может быть опасной для жизни. Гипотермия может наступить при температуре 35 ° C (95 ° F). Если наша температура поднимается до 40 ° C (104 ° F) из-за обезвоживания, воздействия сильной жары или лихорадки, это не менее опасная для жизни ситуация.

Уровень pH вашего тела также строго регулируется. Наш нормальный pH — 7,4. Если он падает ниже 6,8 или поднимается выше 7,8, происходит необратимое повреждение клеток.

Вам нужно огромное количество энергии, чтобы управлять своим телом. Вот почему так важно регулировать энергию.Как и в приведенных выше примерах температуры и pH, ваше тело строго регулирует свой энергетический баланс. Посредством клеточных сигнальных путей (некоторые из которых напрямую связаны с глутатионом) наши клетки имеют способность увеличивать или уменьшать выработку энергии по мере необходимости. Если энергетический баланс выходит за пределы строго регулируемого нормального диапазона, клеточная функция критически нарушается.

Детоксикация — еще один пример передачи сигналов, помогающих поддерживать клетки. Вы постоянно подвергаетесь воздействию токсинов либо непреднамеренно из-за нашей диеты и окружающей среды, либо непосредственно из-за употребления алкоголя или лекарств.Через разветвленную сигнальную сеть ваши клетки могут определять, когда они подвергаются воздействию токсинов.

Распознавание присутствия токсина запускает процесс, который с ним борется. Это начинается с активации соответствующих сигнальных путей клеток. Это в конечном итоге активизирует ваши механизмы детоксикации. Если бы у вашего тела не было внутреннего механизма, буквально встроенного в его ДНК, каждый день был бы проблемой.

Способность организма постоянно ощущать, приспосабливаться и корректировать изменения pH, температуры, энергетического статуса и воздействия токсинов имеет важное значение для вашего общего состояния здоровья.И мы должны благодарить за это сотовую сигнализацию.

Некоторые вещи могут отрицательно повлиять на правильную передачу сигналов в клетках. К ним относятся нездоровая диета, отсутствие физических упражнений, факторы окружающей среды, воздействие токсинов и нормальный процесс старения. Однако недавние исследования показали, что здоровый образ жизни, а также ряд витаминов, минералов и фитонутриентов могут поддерживать сигнальные пути клеток.

Ваши клетки используют несколько витаминов и минералов для эффективного взаимодействия.Витамин D, натрий, калий, магний и ряд других играют важную роль в передаче сигналов клетками. Вашему организму необходимо поддерживать здоровый баланс этих ключевых питательных веществ, чтобы поддерживать нормальную коммуникацию.

Некоторые витамины и минералы даже непосредственно участвуют в передаче сигналов клетками. Они могут инициировать передачу сигналов в клетке или действовать как промежуточные звенья передачи сигналов. Они также часто требуются для правильной работы рецепторов или для того, чтобы помочь ферменту функционировать должным образом после того, как клеточная сигнализация «включила его».”

Недавние исследования также показали, что некоторые питательные вещества из растений (фитонутриенты) также оказывают прямое благотворное влияние на передачу сигналов в клетках. Только несколько примеров включают:

Диета, богатая белком и полезными жирами, может улучшить сигнальные пути клеток. Это потому, что омега-3 жирные кислоты и другие полезные жиры необходимы для поддержания формы ваших клеток.

Мембрана, окружающая каждую из ваших клеток, в основном состоит из жиров, называемых фосфолипидами.Это позволяет мембране оставаться жидкой и не иметь выступов. Они также способствуют свободному потоку молекул через клеточную мембрану, что в конечном итоге способствует клеточной коммуникации.

Последнее, что вы можете сделать для поддержания здоровой клеточной связи с помощью питания, — это употреблять в пищу продукты, защищающие от повреждений. Свободные радикалы и другие опасные формы кислорода разрушают здоровые клетки и повреждают ДНК, сигнальные молекулы и белки. А однажды поврежденные, они тоже не будут работать.Таким образом, прием антиоксидантов может защитить ваши клетки от такого повреждения.

Это много разговоров о сотовой передаче сигналов. Это сложный процесс, при котором ваши клетки могут разговаривать сами с собой, со своими соседями или с другими клетками, находящимися далеко. Но он распадается на следующие части:

• Ваши клетки получают сигналы с помощью различных методов передачи сигналов (химические соединения, механические стимулы и электрические импульсы).
• Сигнальные молекулы присоединяются к соответствующему рецептору в клетке или внутри нее.
• Это запускает цепочку событий, которая включает сигнал и усиливает его в клетке.
• Наконец, результатом является своего рода сотовая связь, которая, очевидно, зависит от отправленного сигнала.

И не упускайте из виду важность этого процесса в деталях того, как он работает. Все эти разговоры между вашими клетками позволяют им адаптироваться к своей внутренней и внешней среде. Эта способность ощущать, реагировать и адаптироваться делает передачу сигналов клетками необходимой для поддержания вашего здоровья.

Надеюсь, вы немного понимаете, как происходит передача сигналов в клетках и почему это важно. Теперь помогите своим клеткам поддерживать разговор. Это означает защиту и поддержку ваших клеток с помощью здорового образа жизни и диеты, богатой витаминами, минералами, фитонутриентами, антиоксидантами, белками и полезными жирами.

Берридж MJ. Раскрытие секретов передачи сигналов клетками. Annu Rev Physiol. 2005; 67: 1-21.

«Сигнализация соты». Nature News , Nature Publishing Group, 2014 г., www.nature.com/scitable/topicpage/cell-signaling-14047077. По состоянию на 19 сентября 2017 г.

Купер, Джеффри М. «Сигнальные молекулы и их рецепторы». Клетка: молекулярный подход. 2-е издание. , Национальная медицинская библиотека США, 1 января 1970 г., www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9924/.

Ermak G, Davies KJ. Кальций и окислительный стресс: от передачи сигналов до гибели клеток. Мол Иммунол. 2002; 38 (10): 713-21.

Эвелет, Роза. «В вашем теле 37,2 триллиона клеток.» Smithsonian.com , Смитсоновский институт, 24 октября 2013 г., www.smithsonianmag.com/smart-news/there-are-372-trillion-cells-in-your-body-4941473/. По состоянию на 20 сентября 2017 г.

«Введение в клеточную сигнализацию (статья)». Khan Academy , https://khanacademy.org/science/biology/cell-signaling/mechanisms-of-cell-signaling/a/introduction-to-cell-signaling. По состоянию на 24 сентября 2017 г.

Мартин Г.С. Передача сигналов клеток и рак. Раковая клетка. 2003; 4 (3): 167-74.

Mattson MP.Гормезис и устойчивость к болезням: активация путей клеточной реакции на стресс. Hum Exp Toxicol. 2008; 27 (2): 155-62.

Фон Эссен MR, Kongsbak M, Schjerling P, Olgaard K, Odum N, Geisler C. Витамин D контролирует передачу сигналов рецептора антигена Т-клеток и активацию Т-клеток человека. Nat Immunol. 2010; 11 (4): 344-9.

Не можете найти то, что ищете? Попробуйте поискать еще раз или задайте вопрос здесь

Общие принципы клеточной коммуникации — молекулярная биология клетки

Механизмы, позволяющие одной клетке влиять на поведение другой, почти наверняка существовали в мире одноклеточных организмов задолго до появления многоклеточных организмов на Земле.Доказательства получены из исследований современных одноклеточных эукариот, таких как дрожжи. Хотя эти клетки обычно ведут независимый образ жизни, они могут общаться и влиять на поведение друг друга при подготовке к половому спариванию. В почкующихся дрожжах Saccharomyces cerevisiae, , например, когда гаплоидная особь готова к спариванию, она секретирует пептид , фактор спаривания , который сигнализирует клеткам противоположного типа спаривания прекратить пролиферировать и подготовиться к спариванию (). Последующее слияние двух гаплоидных клеток противоположных типов спаривания дает диплоидную клетку, которая затем может подвергаться мейозу и споруляции, генерируя гаплоидные клетки с новым набором генов.

Рисунок 15-2

Клетки почкующихся дрожжей, отвечающие на фактор спаривания. (A) Клетки обычно имеют сферическую форму. (B) В ответ на фактор спаривания, секретируемый соседними клетками дрожжей, они выступают в направлении источника фактора при подготовке к спариванию. (Любезно предоставлено (подробнее …)

Исследования дрожжевых мутантов, которые не могут спариваться, идентифицировали многие белки, которые необходимы в процессе передачи сигналов. Эти белки образуют сигнальную сеть, которая включает белки рецепторов клеточной поверхности, GTP-связывающие белки, и протеинкиназы, каждая из которых имеет близких родственников среди белков, которые осуществляют передачу сигналов в клетках животных.Однако из-за дупликации и дивергенции генов сигнальные системы у животных стали намного более сложными, чем у дрожжей.

Внеклеточные сигнальные молекулы связываются со специфическими рецепторами

Дрожжевые клетки связываются друг с другом для спаривания, секретируя несколько видов небольших пептидов. Напротив, клетки высших животных общаются с помощью сотен видов сигнальных молекул. К ним относятся белки, небольшие пептиды, аминокислоты, нуклеотиды, стероиды, ретиноиды, производные жирных кислот и даже растворенные газы, такие как оксид азота и оксид углерода.Большинство этих сигнальных молекул секретируются из сигнальной клетки во внеклеточное пространство посредством экзоцитоза (обсуждается в главе 13). Другие высвобождаются путем диффузии через плазматическую мембрану, а некоторые попадают во внеклеточное пространство, оставаясь при этом прочно связанными с поверхностью сигнальной клетки.

Независимо от природы сигнала, клетка-мишень отвечает посредством специфического белка, называемого рецептором, который специфически связывает сигнальную молекулу и затем инициирует ответ в клетке-мишени.Внеклеточные сигнальные молекулы часто действуют при очень низких концентрациях (обычно ≤ 10 ^-8 M), и рецепторы, которые их распознают, обычно связывают их с высоким сродством (константа сродства K _α ≥ 10 ⁸ литров / моль ; видеть ). В большинстве случаев эти рецепторы представляют собой трансмембранные белки на поверхности клетки-мишени. Когда они связываются с внеклеточной сигнальной молекулой (лиганд), , они активируются и генерируют каскад внутриклеточных сигналов, которые изменяют поведение клетки.В других случаях рецепторы находятся внутри клетки-мишени, и сигнальная молекула должна войти в клетку, чтобы активировать их: для этого требуется, чтобы сигнальные молекулы были достаточно маленькими и гидрофобными, чтобы диффундировать через плазматическую мембрану ().

Рисунок 15-3

Связывание внеклеточных сигнальных молекул либо с рецепторами на поверхности клетки, либо с внутриклеточными рецепторами. Большинство сигнальных молекул гидрофильны и поэтому не могут напрямую пересекать плазматическую мембрану; вместо этого они связываются с рецепторами клеточной поверхности (подробнее…)

Внеклеточные сигнальные молекулы могут действовать как на коротких, так и на больших расстояниях

Многие сигнальные молекулы остаются связанными с поверхностью сигнальной клетки и влияют только на клетки, которые с ней контактируют (). Такая контактно-зависимая передача сигналов особенно важна во время развития и при иммунных ответах. Однако в большинстве случаев сигнальные молекулы секретируются. Секретируемые молекулы могут уноситься далеко, чтобы воздействовать на удаленные мишени, или они могут действовать как локальные медиаторы, воздействуя только на клетки в непосредственном окружении сигнальной клетки.Этот последний процесс называется паракринной передачей сигналов (). Для того чтобы паракринные сигналы доставлялись только к их собственным клеткам-мишеням, секретируемым молекулам нельзя позволять диффундировать слишком далеко; по этой причине они часто быстро захватываются соседними клетками-мишенями, разрушаются внеклеточными ферментами или иммобилизуются внеклеточным матриксом.

Рисунок 15-4

Формы межклеточной передачи сигналов. (A) Контакт-зависимая передача сигналов требует, чтобы клетки находились в прямом мембранно-мембранном контакте.(B) Паракринная передача сигналов зависит от сигналов, которые высвобождаются во внеклеточное пространство и действуют локально на соседние клетки. (подробнее …)

Для большого, сложного многоклеточного организма передачи сигналов ближнего действия недостаточно для координации поведения его клеток. У этих организмов развивались наборы специализированных клеток, играющих определенную роль в связи между широко отдельными частями тела. Наиболее сложными из них являются нервные клетки или нейроны, которые обычно расширяют длинные отростки (аксоны), которые позволяют им контактировать с клетками-мишенями на большом расстоянии.При активации сигналами из окружающей среды или других нервных клеток нейрон быстро посылает электрические импульсы (потенциалы действия) вдоль своего аксона; когда такой импульс достигает конца аксона, он заставляет расположенные там нервные окончания выделять химический сигнал, называемый нейротрансмиттером. Эти сигналы секретируются в специализированных клеточных соединениях, называемых химическими синапсами , , которые предназначены для обеспечения доставки нейромедиатора специфически к постсинаптической клетке-мишени ().Детали этого синаптического сигнального процесса обсуждаются в главе 11.

Второй тип специализированной сигнальной клетки, которая контролирует поведение организма в целом, — это эндокринная клетка. Эти клетки выделяют в кровоток свои сигнальные молекулы, называемые гормонами, которые передают сигнал клеткам-мишеням, широко распространенным по всему телу ().

Сравниваются механизмы, которые позволяют эндокринным и нервным клеткам координировать клеточное поведение животных.Поскольку эндокринная передача сигналов зависит от диффузии и кровотока, она является относительно медленной. Синаптическая передача сигналов, напротив, может быть намного быстрее и точнее. Нервные клетки могут передавать информацию на большие расстояния с помощью электрических импульсов, которые распространяются со скоростью до 100 метров в секунду; После выхода из нервного окончания нейротрансмиттер должен диффундировать к клетке-мишени на расстояние менее 100 нм, а этот процесс занимает менее миллисекунды. Еще одно различие между эндокринной и синаптической передачей сигналов заключается в том, что, хотя гормоны сильно разбавлены в кровотоке и интерстициальной жидкости и, следовательно, должны действовать при очень низких концентрациях (обычно <10 ^-8 M), нейротрансмиттеры разбавлены гораздо меньше и могут добиться высоких местных концентраций.Концентрация ацетилхолина в синаптической щели активного нервно-мышечного соединения, например, составляет около 5 × 10 ^-4 М. Соответственно, рецепторы нейротрансмиттеров имеют относительно низкое сродство к своему лиганду, что означает, что нейромедиатор может диссоциировать. быстро от рецептора, чтобы прекратить ответ. Более того, после выхода из нервного окончания нейротрансмиттер быстро удаляется из синаптической щели либо специфическими гидролитическими ферментами, которые его разрушают, либо специфическими мембранными транспортными белками, которые перекачивают его обратно либо в нервное окончание, либо в соседние глиальные клетки.Таким образом, синаптическая передача сигналов намного точнее, чем эндокринная передача сигналов как во времени, так и в пространстве.

Рисунок 15-5

Контраст между эндокринной и синаптической передачей сигналов. У сложных животных эндокринные клетки и нервные клетки работают вместе, чтобы координировать разнообразную деятельность миллиардов клеток. В то время как разные эндокринные клетки должны использовать разные гормоны для связи (подробнее …)

Скорость ответа на внеклеточный сигнал зависит не только от механизма доставки сигнала, но и от природы ответа в клетке-мишени.Если для ответа требуются только изменения в белках, уже присутствующих в клетке, это может произойти за секунды или даже миллисекунды. Однако, когда ответ включает изменения в экспрессии генов и синтез новых белков, обычно требуются часы, независимо от способа доставки сигнала.

Автокринная сигнализация может координировать решения групп идентичных ячеек

Все формы сигнализации, обсужденные до сих пор, позволяют одной клетке влиять на другую. Часто сигнальная клетка и мишень относятся к разным типам клеток.Однако клетки могут также посылать сигналы другим клеткам того же типа, а также себе. При такой аутокринной передаче сигналов клетка выделяет сигнальные молекулы, которые могут обратно связываться с ее собственными рецепторами. Во время развития, например, как только клетка была направлена ​​по определенному пути дифференцировки, она может начать секретировать аутокринные сигналы себе, которые подкрепляют это решение, связанное с развитием.

Аутокринная передача сигналов наиболее эффективна, когда осуществляется одновременно соседними клетками одного и того же типа, и она, вероятно, будет использоваться для поощрения групп идентичных клеток к принятию одинаковых решений в отношении развития.Таким образом, аутокринная передача сигналов считается одним из возможных механизмов, лежащих в основе «эффекта сообщества», который наблюдается на раннем этапе развития, во время которого группа идентичных клеток может реагировать на сигнал, индуцирующий дифференцировку, но одна изолированная клетка того же типа не может ( ).

Рисунок 15-6

Автокринная сигнализация. Группа идентичных клеток производит более высокую концентрацию секретируемого сигнала, чем одна клетка. Когда этот сигнал связывается обратно с рецептором того же типа клеток, он побуждает клетки координированно реагировать как группа.(подробнее …)

К сожалению, раковые клетки часто используют аутокринную передачу сигналов для преодоления нормального контроля над пролиферацией и выживанием клеток, которые мы обсудим позже. Секретируя сигналы, которые воздействуют на собственные рецепторы клетки, раковые клетки могут стимулировать свое собственное выживание и пролиферацию и, таким образом, выживать и размножаться в местах, где нормальные клетки того же типа не могут. Как возникает это опасное нарушение нормального поведения ячеек, обсуждается в главе 23.

Щелевые соединения позволяют передавать сигнальную информацию соседним ячейкам

Другой способ координировать действия соседних ячеек — это щелевые соединения.Это специализированные межклеточные соединения, которые могут образовываться между близко расположенными плазматическими мембранами и напрямую соединять цитоплазмы соединенных клеток через узкие заполненные водой каналы (см.). Каналы позволяют обмениваться небольшими внутриклеточными сигнальными молекулами (внутриклеточные медиаторы), , такими как Ca ²⁺ и циклическим AMP (обсуждается позже), но не макромолекулами, такими как белки или нуклеиновые кислоты. Таким образом, клетки, соединенные щелевыми контактами, могут общаться друг с другом напрямую, без необходимости преодолевать барьер, создаваемый промежуточными плазматическими мембранами ().

Рисунок 15-7

Сигнализация через щелевые соединения. Клетки, соединенные щелевыми контактами, имеют общие небольшие молекулы, в том числе небольшие внутриклеточные сигнальные молекулы, и поэтому могут реагировать на внеклеточные сигналы скоординированным образом.

Как обсуждалось в главе 19, структура соединений щелевых соединений в ткани может быть обнаружена либо электрически, с помощью внутриклеточных электродов, либо визуально после микроинъекции небольших водорастворимых красителей. Исследования такого рода показывают, что клетки в развивающемся эмбрионе создают и разрывают соединения щелевых соединений в определенных и интересных паттернах, что убедительно указывает на то, что эти соединения играют важную роль в процессах передачи сигналов, которые происходят между этими клетками.Например, мыши и люди, у которых отсутствует один конкретный белок щелевых соединений (коннексин 43), имеют серьезные дефекты в развитии сердца. Подобно аутокринной передаче сигналов, описанной выше, коммуникация по щелевому соединению помогает соседним клеткам схожего типа координировать свое поведение. Однако до сих пор неизвестно, какие именно небольшие молекулы важны как переносчики сигналов через щелевые соединения, а конкретные функции коммуникации щелевых соединений в развитии животных остаются неопределенными.

Каждая клетка запрограммирована так, чтобы реагировать на определенные комбинации внеклеточных сигнальных молекул.

Типичная клетка многоклеточного организма подвергается воздействию сотен различных сигналов в окружающей среде. Эти сигналы могут быть растворимыми, связаны с внеклеточным матриксом или с поверхностью соседней клетки, и они могут действовать во многих миллионах комбинаций. Клетка должна избирательно реагировать на этот поток сигналов в соответствии со своим специфическим характером, который она приобрела в результате прогрессивной клеточной специализации в ходе развития.Клетка может быть запрограммирована так, чтобы реагировать на одну комбинацию сигналов путем дифференцирования, на другую комбинацию путем умножения и на еще одну посредством выполнения некоторой специализированной функции, такой как сокращение или секреция.

Большинство клеток сложного животного также запрограммированы на то, чтобы зависеть от определенной комбинации сигналов, просто чтобы выжить. Когда клетка лишена этих сигналов (например, в чашке для культивирования), клетка активирует программу самоубийства и убивает себя — процесс, называемый запрограммированной смертью клеток , апоптоз или ().Поскольку разные типы клеток требуют разных комбинаций сигналов выживания, каждый тип клеток ограничен различными средами в организме. Способность подвергаться апоптозу — фундаментальное свойство клеток животных, и оно обсуждается в главе 17.

Рисунок 15-8

Зависимость животной клетки от множества внеклеточных сигналов. Каждый тип клеток отображает набор рецепторов, которые позволяют ему реагировать на соответствующий набор сигнальных молекул, производимых другими клетками.Эти сигнальные молекулы работают в комбинациях для регулирования (подробнее …)

В принципе, сотни сигнальных молекул, производимых животными, можно использовать для создания почти неограниченного числа сигнальных комбинаций. Использование этих комбинаций для управления поведением клеток позволяет животному управлять своими клетками весьма специфическими способами, используя ограниченное разнообразие сигнальных молекул.

Различные клетки могут по-разному реагировать на одну и ту же внеклеточную сигнальную молекулу

Конкретный способ, которым клетка реагирует на окружающую среду, варьируется.Он варьируется в зависимости от набора рецепторных белков, которыми обладает клетка, который определяет конкретное подмножество сигналов, на которые она может реагировать, и варьируется в зависимости от внутриклеточного механизма, с помощью которого клетка интегрирует и интерпретирует сигналы, которые она получает (см.). Таким образом, одна сигнальная молекула часто по-разному воздействует на разные клетки-мишени. Например, нейромедиатор ацетилхолин стимулирует сокращение клеток скелетных мышц, но снижает скорость и силу сокращения клеток сердечной мышцы.Это связано с тем, что белки рецепторов ацетилхолина на клетках скелетных мышц отличаются от белков на клетках сердечной мышцы. Но различия рецепторов не всегда являются объяснением различных эффектов. Во многих случаях одна и та же сигнальная молекула связывается с идентичными рецепторными белками, но вызывает очень разные ответы в разных типах клеток-мишеней, отражая различия во внутреннем механизме, с которым связаны рецепторы ().

Рисунок 15-9

Различные ответы, индуцированные нейромедиатором ацетилхолином.Различные типы клеток по-разному реагируют на ацетилхолин. (A и B) Для этих двух типов клеток ацетилхолин связывается с аналогичными рецепторными белками, но внутриклеточные (подробнее …)

Концентрация молекулы может быть быстро отрегулирована, только если время жизни молекулы короткое

It Естественно думать о сигнальных системах с точки зрения изменений, производимых при доставке сигнала. Но не менее важно учитывать, что происходит, когда сигнал отменяется.Во время развития временные сигналы часто вызывают длительные эффекты: они могут вызвать изменение в развитии клетки, которое сохраняется бесконечно, благодаря механизмам клеточной памяти, таким как те, что обсуждаются в главах 7 и 21. Однако в большинстве случаев во взрослых тканях реакция исчезает, когда сигнал прекращается. Эффект временный, потому что сигнал проявляет свои эффекты, изменяя набор молекул, которые нестабильны, претерпевая непрерывный оборот. Таким образом, как только сигнал отключен, замена старых молекул новыми стирает все следы его действия.Отсюда следует, что скорость, с которой клетка реагирует на удаление сигнала, зависит от скорости разрушения или оборота молекул, на которые воздействует сигнал.

Также верно, хотя и менее очевидно, что эта скорость оборота также определяет быстроту реакции при включении сигнала. Рассмотрим, например, две внутриклеточные сигнальные молекулы X и Y, каждая из которых обычно поддерживается в концентрации 1000 молекул на клетку. Молекула Y синтезируется и разлагается со скоростью 100 молекул в секунду, при этом каждая молекула имеет среднее время жизни 10 секунд.Скорость обновления молекулы X в 10 раз ниже, чем у молекулы Y: она синтезируется и разлагается со скоростью 10 молекул в секунду, так что каждая молекула имеет среднее время жизни в клетке 100 секунд. Если сигнал, действующий на клетку, увеличивает скорость синтеза как X, так и Y в десять раз без какого-либо изменения времени жизни молекул, в конце 1 секунды концентрация Y увеличится почти на 900 молекул на клетку (10 × 100 — 100), тогда как концентрация X увеличится всего на 90 молекул на клетку.Фактически, после того, как скорость синтеза молекулы резко увеличилась или уменьшилась, время, необходимое для того, чтобы молекула сместилась наполовину от ее старой до новой равновесной концентрации, равно ее нормальному периоду полураспада, то есть времени потребовалось бы, чтобы его концентрация упала вдвое, если бы весь синтез был остановлен ().

Рисунок 15-10

Важность быстрой текучести. Графики показывают прогнозируемые относительные скорости изменения внутриклеточных концентраций молекул с различным временем оборота, когда скорость их синтеза либо (A) снижается, либо (B) внезапно увеличивается на (больше…)

Те же принципы применимы к белкам и маленьким молекулам, а также к молекулам во внеклеточном пространстве и внутри клеток. Многие внутриклеточные белки имеют короткий период полураспада, некоторые живут менее 10 минут. В большинстве случаев это белки, выполняющие ключевые регуляторные роли, концентрация которых в клетке быстро регулируется путем изменения скорости их синтеза. Точно так же любые ковалентные модификации белков, которые происходят как часть процесса быстрой передачи сигналов — чаще всего, добавление фосфатной группы к боковой цепи аминокислоты — должны постоянно удаляться с высокой скоростью, чтобы сделать возможной быструю передачу сигналов.

Мы обсудим некоторые из этих молекулярных событий подробно позже для сигнальных путей, которые действуют через рецепторы клеточной поверхности. Но эти принципы применимы довольно широко, как показывает следующий пример.

Сигналы газа оксида азота путем прямого связывания с ферментом внутри клетки-мишени

Хотя большинство внеклеточных сигналов представляют собой гидрофильные молекулы, которые связываются с рецепторами на поверхности клетки-мишени, некоторые сигнальные молекулы достаточно гидрофобны и / или достаточно малы для прохождения легко через плазматическую мембрану клетки-мишени.Попав внутрь, они напрямую регулируют активность определенного внутриклеточного белка. Важным и замечательным примером является газ оксид азота (NO) , который действует как сигнальная молекула как у животных, так и у растений. У млекопитающих одна из его функций — регулировать сокращение гладких мышц. Например, ацетилхолин высвобождается вегетативными нервами в стенках кровеносного сосуда и заставляет гладкомышечные клетки в стенке сосуда расслабляться. Ацетилхолин действует опосредованно, побуждая близлежащие эндотелиальные клетки производить и высвобождать NO, который затем дает сигнал расслаблению нижележащих гладкомышечных клеток.Этот эффект NO на кровеносные сосуды объясняет механизм действия нитроглицерина, который уже около 100 лет используется для лечения пациентов со стенокардией (боль, возникающая из-за недостаточного притока крови к сердечной мышце). Нитроглицерин превращается в NO, который расслабляет кровеносные сосуды. Это снижает нагрузку на сердце и, как следствие, снижает потребность сердечной мышцы в кислороде.

Многие типы нервных клеток используют газ NO для передачи сигналов своим соседям.NO, выделяемый вегетативными нервами полового члена, например, вызывает локальное расширение кровеносных сосудов, которое отвечает за эрекцию полового члена. NO также вырабатывается в качестве местного медиатора активированными макрофагами и нейтрофилами, помогая им убивать вторгшиеся микроорганизмы. У растений NO участвует в защитных реакциях на травму или инфекцию.

NO газ образуется в результате дезаминирования аминокислоты аргинина, катализируемого ферментом NO-синтазой. Поскольку растворенный NO легко проходит через мембраны, он быстро диффундирует из клетки, где он вырабатывается, в соседние клетки.Он действует только локально, потому что у него короткий период полураспада — около 5–10 секунд — во внеклеточном пространстве, прежде чем он преобразуется в нитраты и нитриты кислородом и водой. Во многих клетках-мишенях, включая эндотелиальные клетки, NO связывается с железом в активном центре фермента гуанилилциклазы, стимулируя этот фермент продуцировать небольшой внутриклеточный медиатор cyclic GMP, , который мы обсудим позже (). Эффект NO может проявиться в течение нескольких секунд, потому что нормальная скорость оборота циклического GMP высока: быстрое разложение до GMP фосфодиэстеразой постоянно уравновешивает производство циклического GMP из GTP гуанилилциклазой.Препарат Виагра ингибирует эту циклическую фосфодиэстеразу GMP в половом члене, тем самым увеличивая время, в течение которого уровни циклического GMP остаются повышенными после того, как продукция NO индуцируется местными нервными окончаниями. Циклический GMP, в свою очередь, поддерживает расслабление кровеносных сосудов и эрекцию полового члена.

Рисунок 15-11

Роль оксида азота (NO) в расслаблении гладких мышц стенки кровеносного сосуда. Ацетилхолин, высвобождаемый нервными окончаниями в стенке кровеносного сосуда, активирует NO-синтазу в эндотелиальных клетках, выстилающих кровеносный сосуд, заставляя эндотелиальные клетки производить (больше…)

Окись углерода (CO) — еще один газ, который используется в качестве межклеточного сигнала. Он может действовать так же, как NO, стимулируя гуанилилциклазу. Эти газы — не единственные сигнальные молекулы, которые могут проходить непосредственно через плазматическую мембрану клетки-мишени. Группа небольших гидрофобных негазообразных гормонов и местных медиаторов также проникает в клетки-мишени таким образом. Но вместо связывания с ферментами они связываются с белками внутриклеточных рецепторов, которые напрямую регулируют транскрипцию генов, как мы обсудим далее.

Ядерные рецепторы являются лиганд-активируемыми белками-регуляторами генов

Ряд небольших гидрофобных сигнальных молекул диффундируют непосредственно через плазматическую мембрану клеток-мишеней и связываются с внутриклеточными рецепторными белками. Эти сигнальные молекулы включают стероидных гормонов, гормонов щитовидной железы, ретиноиды, и витамин D. Хотя они сильно отличаются друг от друга как по химической структуре (), так и по функциям, все они действуют по схожему механизму. Когда эти сигнальные молекулы связываются со своими рецепторными белками, они активируют рецепторы, которые связываются с ДНК, чтобы регулировать транскрипцию определенных генов.Все рецепторы структурно родственны и являются частью надсемейства ядерных рецепторов. Это очень большое суперсемейство также включает некоторые рецепторные белки, которые активируются внутриклеточными метаболитами, а не секретируемыми сигнальными молекулами. Многие члены семьи были идентифицированы только путем секвенирования ДНК, и их лиганд еще не известен; эти белки поэтому упоминаются как орфанных ядерных рецепторов. На важность таких ядерных рецепторов у некоторых животных указывает тот факт, что 1-2% генов у нематоды C.elegans для них, хотя у людей их меньше 50 (см.).

Рисунок 15-12

Некоторые сигнальные молекулы, которые связываются с ядерными рецепторами. Обратите внимание, что все они маленькие и гидрофобные. Показана активная гидроксилированная форма витамина D ₃ . Эстрадиол и тестостерон — стероидные половые гормоны.

Стероидные гормоны, в том числе кортизол, стероидные половые гормоны, витамин D (у позвоночных) и гормон линьки (у насекомых), производятся из холестерина. Кортизол вырабатывается в коре надпочечников и влияет на метаболизм многих типов клеток. Стероидные половые гормоны вырабатываются в яичках и яичниках, и они отвечают за вторичные половые признаки, отличающие мужчин от женщин. Витамин D синтезируется в коже в ответ на солнечный свет; после преобразования в активную форму в печени или почках он регулирует метаболизм Ca ²⁺ , способствуя поглощению Ca ²⁺ в кишечнике и уменьшая его выведение почками.Гормоны щитовидной железы, которые состоят из аминокислоты тирозина, увеличивают скорость метаболизма в самых разных типах клеток, в то время как ретиноиды, такие как ретиноевая кислота, производятся из витамина А и играют важную роль в качестве местных медиаторов у позвоночных. разработка. Хотя все эти сигнальные молекулы относительно нерастворимы в воде, они становятся растворимыми для транспорта в кровотоке и других внеклеточных жидкостях за счет связывания со специфическими белками-носителями, от которых они диссоциируют перед попаданием в клетку-мишень (см.).

Помимо фундаментального различия в способе передачи сигналов своим клеткам-мишеням, большинство нерастворимых в воде сигнальных молекул отличаются от водорастворимых по продолжительности пребывания в кровотоке или тканевых жидкостях. Большинство водорастворимых гормонов удаляются и / или расщепляются в течение нескольких минут после попадания в кровь, а местные медиаторы и нейротрансмиттеры удаляются из внеклеточного пространства еще быстрее — за секунды или миллисекунды. Стероидные гормоны, напротив, сохраняются в крови часами, а гормоны щитовидной железы — днями.Следовательно, водорастворимые сигнальные молекулы обычно опосредуют ответы короткой продолжительности, тогда как нерастворимые в воде имеют тенденцию опосредовать ответы, которые более продолжительны.

Внутриклеточные рецепторы стероидных и тироидных гормонов, ретиноидов и витамина D связываются со специфическими последовательностями ДНК, соседними с генами, регулируемыми лигандом. Некоторые рецепторы, такие как рецепторы кортизола, расположены в основном в цитозоле и проникают в ядро ​​после связывания лиганда; другие, такие как рецепторы щитовидной железы и ретиноидов, связаны с ДНК в ядре даже в отсутствие лиганда.В любом случае неактивные рецепторы связаны с ингибирующими белковыми комплексами, а связывание лиганда изменяет конформацию рецепторного белка, вызывая диссоциацию ингибиторного комплекса. Связывание лиганда также заставляет рецептор связываться с белками-коактиваторами, которые индуцируют транскрипцию генов (). Транскрипционный ответ обычно происходит последовательно: прямая активация небольшого числа специфических генов происходит в течение примерно 30 минут и составляет первичный ответ ; белковые продукты этих генов, в свою очередь, активируют другие гены, вызывая отложенный вторичный ответ ; и так далее.Таким образом, простой гормональный триггер может вызвать очень сложное изменение характера экспрессии генов ().

Рисунок 15-13

Надсемейство ядерных рецепторов. Все ядерные рецепторы гормонов связываются с ДНК либо как гомодимеры, либо как гетеродимеры, но для простоты мы показываем их здесь как мономеры. (A) Все рецепторы имеют родственную структуру. Короткий ДНК-связывающий домен в каждом рецепторе (подробнее …)

Рисунок 15-14

Ответы, вызванные активацией ядерного рецептора гормона.(A) ранний первичный ответ и (B) отложенный вторичный ответ. На рисунке показаны реакции на стероидный гормон, но те же принципы применимы ко всем лигандам, активирующим это семейство (подробнее …)

Ответы на стероидные гормоны и гормоны щитовидной железы, витамин D и ретиноиды, такие как ответы на внеклеточные сигналы в в целом, определяются как природой клетки-мишени, так и природой сигнальной молекулы. Многие типы клеток имеют идентичный внутриклеточный рецептор, но набор генов, регулируемых рецептором, различен для каждого типа клеток.Это связано с тем, что более одного типа регуляторного белка гена обычно должны связываться с эукариотическим геном, чтобы активировать его транскрипцию. Таким образом, внутриклеточный рецептор может активировать ген только в том случае, если существует правильная комбинация других белков, регулирующих ген, и многие из них специфичны для клеточного типа. Таким образом, каждый из этих гормонов вызывает у животного набор характерных реакций по двум причинам. Во-первых, рецепторы к нему есть только у определенных типов клеток. Во-вторых, каждый из этих типов клеток содержит различную комбинацию регулирующих белков генов, специфичных для других типов клеток, которые взаимодействуют с активированным рецептором, чтобы влиять на транскрипцию определенных наборов генов.

Молекулярные детали того, как ядерные рецепторы и другие регуляторные белки генов контролируют транскрипцию конкретных генов, обсуждаются в главе 7.

Три самых больших класса рецепторных белков клеточной поверхности связаны с ионными каналами, G-белками и Ферментно-связанные рецепторы

Как упоминалось ранее, все водорастворимые сигнальные молекулы (включая нейротрансмиттеры и все сигнальные белки) связываются со специфическими рецепторными белками на поверхности клеток-мишеней, на которые они влияют.Эти рецепторные белки клеточной поверхности действуют как преобразователи сигналов . Они преобразуют событие связывания внеклеточного лиганда во внутриклеточные сигналы, которые изменяют поведение клетки-мишени.

Большинство рецепторных белков клеточной поверхности относятся к одному из трех классов, определяемых механизмом трансдукции, который они используют. Рецепторы, связанные с ионным каналом , также известные как управляемые трансмиттером ионные каналы, или ионотропные рецепторы, участвуют в быстрой синаптической передаче сигналов между электрически возбудимыми клетками ().Этот тип передачи сигналов опосредуется небольшим количеством нейротрансмиттеров, которые временно открывают или закрывают ионный канал, образованный белком, с которым они связываются, на короткое время изменяя ионную проницаемость плазматической мембраны и тем самым возбудимость постсинаптической клетки. Рецепторы, связанные с ионным каналом, принадлежат к большому семейству гомологичных многопроходных трансмембранных белков. Поскольку они подробно обсуждаются в главе 11, мы не будем их здесь рассматривать.

Рисунок 15-15

Три класса рецепторов клеточной поверхности.(A) рецепторы, связанные с ионным каналом, (B) рецепторы, связанные с G-белком, и (C) рецепторы, связанные с ферментом. Хотя многие ферментно-связанные рецепторы обладают внутренней ферментативной активностью, как показано слева, многие другие полагаются на (подробнее …)

Рецепторы, связанные с G-белком , действуют опосредованно, регулируя активность отдельного целевого белка, связанного с плазматической мембраной, который может быть либо ферментом, либо ионным каналом. Взаимодействие между рецептором и этим белком-мишенью опосредуется третьим белком, называемым тримерным GTP-связывающим белком (G-белок) ().Активация целевого белка может изменить концентрацию одного или нескольких внутриклеточных медиаторов (если целевой белок является ферментом) или может изменить ионную проницаемость плазматической мембраны (если целевой белок является ионным каналом). Затронутые внутриклеточные медиаторы, в свою очередь, действуют, изменяя поведение других сигнальных белков в клетке. Все рецепторы, связанные с G-белком, принадлежат к большому семейству гомологичных трансмембранных белков с семью проходами.

Связанные с ферментом рецепторы, при активации либо функционируют непосредственно как ферменты, либо напрямую связаны с ферментами, которые они активируют ().Они образованы однопроходными трансмембранными белками, у которых есть сайт связывания лиганда вне клетки и сайт связывания каталитического или фермента внутри. Связанные с ферментом рецепторы неоднородны по структуре по сравнению с двумя другими классами. Однако подавляющее большинство из них являются протеинкиназами или связаны с протеинкиназами, и связывание с ними лиганда вызывает фосфорилирование определенных наборов белков в клетке-мишени.

Есть некоторые рецепторы клеточной поверхности, которые не входят ни в один из вышеперечисленных классов.Некоторые из них зависят от внутриклеточных протеолитических событий, передающих сигнал клетке, и мы обсудим их только после того, как подробно объясним, как действуют рецепторы, связанные с G-белком, и рецепторы, связанные с ферментом. Мы начнем с некоторых общих принципов передачи сигналов через рецепторы на поверхности клетки.

Наиболее активированные рецепторы на поверхности клетки передают сигналы через небольшие молекулы и сеть внутриклеточных сигнальных белков

Сигналы, принимаемые на поверхности клетки рецепторами, связанными либо с G-белком, либо с ферментативными рецепторами, передаются внутрь клетки посредством комбинация малых и больших внутриклеточных сигнальных молекул. Результирующая цепочка внутриклеточных сигнальных событий в конечном итоге изменяет белков-мишеней, , и эти измененные белки-мишени ответственны за изменение поведения клетки (см.).

Маленькие внутриклеточные сигнальные молекулы называются малыми внутриклеточными медиаторами или вторичными мессенджерами («первые мессенджеры» являются внеклеточными сигналами). Они генерируются в большом количестве в ответ на активацию рецептора и быстро диффундируют от своего источника, передавая сигнал другим частям клетки.Некоторые, такие как циклический AMP и Ca ²⁺ , являются водорастворимыми и диффундируют в цитозоле, в то время как другие, такие как диацилглицерин, , являются липидорастворимыми и диффундируют в плоскости плазматической мембраны. В любом случае они передают сигнал, связываясь с выбранными сигнальными белками или белками-мишенями и изменяя их поведение.

Большие внутриклеточные сигнальные молекулы являются внутриклеточными сигнальными белками. Многие из них передают сигнал в клетку, либо активируя следующий сигнальный белок в цепи, либо генерируя небольшие внутриклеточные медиаторы.Эти белки можно классифицировать в зависимости от их конкретной функции, хотя многие из них относятся к более чем одной категории ():

Рисунок 15-16

Различные типы внутриклеточных сигнальных белков на пути передачи сигналов от рецептора на поверхности клетки к ядру. В этом примере ряд сигнальных белков и небольших внутриклеточных медиаторов передают внеклеточный сигнал в клетку, (подробнее …)

1.

Релейные белки просто передают сообщение следующему сигнальному компоненту в цепи.

2.

Белки-мессенджеры переносят сигнал от одной части клетки к другой, например, от цитозоля к ядру.

3.

Адаптерные белки связывают один сигнальный белок с другим, не передавая сигнал сами.

4.

Белки-усилители, , которые обычно являются либо ферментами, либо ионными каналами, значительно усиливают получаемый ими сигнал либо за счет производства больших количеств небольших внутриклеточных медиаторов, либо за счет активации большого количества нижестоящих внутриклеточных сигнальных белков.Когда в релейной цепи есть несколько этапов усиления, цепь часто называют сигнальным каскадом .

5.

Белки-преобразователи преобразуют сигнал в другую форму. Примером может служить фермент, производящий циклический АМФ: он как преобразует сигнал, так и усиливает его, таким образом действуя как преобразователь и усилитель.

6.

Белки бифуркации распространяют сигнал от одного сигнального пути к другому.

7.

Интеграционные белки получают сигналы от двух или более сигнальных путей и интегрируют их перед передачей сигнала вперед.

8.

Латентные регуляторные белки гена активируются на поверхности клетки активированными рецепторами, а затем мигрируют в ядро, чтобы стимулировать транскрипцию гена.

Как показано в blue in, другие типы внутриклеточных белков также играют важную роль во внутриклеточной передаче сигналов. Модуляторные белки модифицируют активность внутриклеточных сигнальных белков и, таким образом, регулируют силу передачи сигналов по пути. Якорные белки поддерживают определенные сигнальные белки в определенном месте в клетке, привязывая их к мембране или цитоскелету. Каркасные белки представляют собой адаптерные и / или якорные белки, которые связывают несколько сигнальных белков вместе в функциональный комплекс и часто удерживают их в определенном месте.

Некоторые внутриклеточные сигнальные белки действуют как молекулярные переключатели

Многие внутриклеточные сигнальные белки ведут себя как молекулярные переключатели: при получении сигнала они переключаются из неактивного в активное состояние, пока другой процесс не отключит их.Как мы обсуждали ранее, выключение так же важно, как и включение. Если сигнальный путь должен восстановиться после передачи сигнала, чтобы он мог быть готов передать другой, каждая активированная молекула в этом пути должна быть возвращена в исходное инактивированное состояние.

Молекулярные переключатели делятся на два основных класса, которые действуют по-разному, хотя в обоих случаях именно усиление или потеря фосфатных групп определяет, является ли белок активным или неактивным.Самый большой класс состоит из белков, которые активируются или инактивируются фосфорилированием (обсуждается в главе 3). Для этих белков переключатель включается в одном направлении протеинкиназой, которая добавляет одну или несколько фосфатных групп к сигнальному белку, и в другом направлении протеинфосфатазой, которая удаляет фосфатные группы из протеина (). Подсчитано, что одна треть белков в эукариотической клетке фосфорилируется в любой момент времени.

Рисунок 15-17

Два типа внутриклеточных сигнальных белков, которые действуют как молекулярные переключатели.В обоих случаях сигнальный белок активируется добавлением фосфатной группы и инактивируется удалением фосфата. (A) Фосфат ковалентно добавляется к (подробнее …)

Многие сигнальные белки, контролируемые фосфорилированием, сами по себе являются протеинкиназами, и они часто организованы в каскады фосфорилирования . Одна протеинкиназа, активируемая фосфорилированием, фосфорилирует следующую протеинкиназу в последовательности и так далее, передавая сигнал дальше и, в процессе, усиливая его, а иногда и распространяя на другие пути передачи сигналов.Два основных типа протеинкиназ действуют как внутриклеточные сигнальные белки. Подавляющее большинство — это серин / треониновых киназ, фосфорилирующих белки по серинам и (реже) треонинам. Другие — это тирозинкиназ, , которые фосфорилируют белки по тирозинам. Случайная киназа может делать и то, и другое. Секвенирование генома показывает, что около 2% наших генов кодируют протеинкиназы, и считается, что в типичной клетке млекопитающих присутствуют сотни различных типов протеинкиназ.

Другим основным классом молекулярных переключателей, участвующих в передаче сигналов, являются GTP-связывающие белки (обсуждаемые в главе 3). Они переключаются между активным состоянием, когда привязан GTP, и неактивным состоянием, когда привязан GDP. После активации они обладают внутренней активностью GTPase и отключаются путем гидролиза связанного GTP до GDP (). Существует два основных типа GTP-связывающих белков — большие тримерные GTP-связывающие белки (также называемые G-белками), , которые передают сигналы от рецепторов, связанных с G-белком (см.), И маленькие мономерные GTPases ( также называется мономерных GTP-связывающих белков). Последние также помогают передавать внутриклеточные сигналы, но, кроме того, они участвуют в регулировании везикулярного движения и многих других процессов в эукариотических клетках.

Как обсуждалось ранее, сложное поведение клеток, такое как выживаемость и пролиферация клеток, обычно стимулируется конкретными комбинациями внеклеточных сигналов, а не одним сигналом, действующим в одиночку (см.). Следовательно, клетка должна интегрировать информацию, поступающую от отдельных сигналов, чтобы дать соответствующий ответ — жить или умереть, делиться или нет и так далее.Эта интеграция обычно зависит от белков-интеграторов (см.), Которые эквивалентны микропроцессорам в компьютере: им требуется несколько входных сигналов для получения выходного сигнала, вызывающего желаемый биологический эффект. Два примера, которые показывают, как могут работать такие белки-интеграторы, проиллюстрированы на.

Рисунок 15-18

Интеграция сигнала. (A) Внеклеточные сигналы A и B активируют разные серии фосфорилирования белка, каждое из которых приводит к фосфорилированию белка Y, но в разных участках белка.Белок Y активируется только тогда, когда оба (подробнее …)

Внутриклеточные сигнальные комплексы увеличивают скорость, эффективность и специфичность ответа

Даже один тип внеклеточного сигнала, действующий через единственный тип G-белка, связанный с или связанный с ферментом рецептор обычно активирует множественные параллельные пути передачи сигналов и тем самым может влиять на множество аспектов поведения клетки, таких как форма, движение, метаболизм и экспрессия генов. В самом деле, эти два основных класса рецепторов клеточной поверхности часто активируют одни и те же сигнальные пути, и обычно нет очевидной причины, почему конкретный внеклеточный сигнал использует один класс рецепторов, а не другой.

Сложность этих систем «сигнал-ответ» с множеством взаимодействующих релейных цепочек сигнальных белков устрашает. Неясно, как отдельной клетке удается отображать специфические ответы на такое множество различных внеклеточных сигналов, многие из которых связываются с одним и тем же классом рецепторов и активируют многие из одних и тех же сигнальных путей. Одна стратегия, которую клетка использует для достижения специфичности, включает каркасные белки (см.), Которые организуют группы взаимодействующих сигнальных белков в сигнальных комплексов ().Поскольку каркас управляет взаимодействиями между последовательными компонентами в таком комплексе, сигнал может передаваться с точностью, скоростью и эффективностью; более того, предотвращается нежелательная перекрестная связь между сигнальными путями. Однако, чтобы усилить сигнал и распространить его на другие части клетки, по крайней мере, некоторые из компонентов в большинстве сигнальных путей, вероятно, будут свободно диффундировать.

Рисунок 15-19

Два типа внутриклеточных сигнальных комплексов. (A) Рецептор и некоторые из внутриклеточных сигнальных белков, которые он последовательно активирует, предварительно собираются в сигнальный комплекс с помощью большого каркасного белка.(B) Собирается большой сигнальный комплекс (подробнее …)

В других случаях сигнальные комплексы образуются временно, например, когда сигнальные белки собираются вокруг рецептора после того, как внеклеточная сигнальная молекула активировала его. В некоторых из этих случаев цитоплазматический хвост активированного рецептора фосфорилируется во время процесса активации, и фосфорилированные аминокислоты затем служат в качестве стыковочных сайтов для сборки других сигнальных белков (). В других случаях активация рецептора приводит к продукции модифицированных молекул фосфолипидов в прилегающей плазматической мембране, и эти липиды затем привлекают специфические внутриклеточные сигнальные белки к этой области мембраны.Все такие сигнальные комплексы образуются лишь временно и быстро распадаются после того, как внеклеточный лиганд отделяется от рецептора.

Взаимодействия между внутриклеточными сигнальными белками опосредуются модульными связывающими доменами

Сборка как стабильных, так и временных сигнальных комплексов зависит от множества высококонсервативных малых связывающих доменов , которые обнаруживаются во многих внутриклеточных сигнальных белках. Каждый из этих компактных белковых модулей связывается с определенным структурным мотивом в белке (или липиде), с которым взаимодействует сигнальный белок.Из-за этих модульных доменов сигнальные белки связываются друг с другом во множестве комбинаций, как кирпичики Lego, при этом белки часто образуют трехмерную сеть взаимодействий, которая определяет маршрут, по которому следует сигнальный путь. Объединяя существующие домены вместе в новые комбинации, использование таких модульных связывающих доменов, по-видимому, облегчило быструю эволюцию новых сигнальных путей.

Домены гомологии 2 (Sh3) Src и фосфотирозин-связывающие (PTB) домены , например, связываются с фосфорилированными тирозинами в конкретной пептидной последовательности на активированных рецепторах или внутриклеточных сигнальных белках. Домены гомологии 3 Src (Sh4) связываются с короткой богатой пролином аминокислотной последовательностью. Гомология плэкстрина (PH) Домены (впервые описанные в белке плэкстрина в тромбоцитах крови) связываются с заряженными головными группами специфических фосфорилированных фосфолипидов инозитола, которые продуцируются в плазматической мембране в ответ на внеклеточный сигнал; тем самым они позволяют белку, частью которого они являются, закрепляться на мембране и взаимодействовать с другими рекрутированными сигнальными белками. Некоторые сигнальные белки функционируют только как адаптеры для связывания двух других белков вместе в сигнальном пути, и они состоят исключительно из двух или более связывающих доменов ().

Рисунок 15-20

Гипотетический путь передачи сигналов с использованием модульных связывающих доменов. Сигнальный белок 1 содержит три разных связывающих домена, а также домен каталитической протеинкиназы. Он перемещается к плазматической мембране, когда внеклеточные сигналы приводят к созданию различных (подробнее …)

Каркасные белки часто содержат несколько PDZ-доменов (первоначально обнаруженных в области синапса, называемой постсинаптической плотностью), каждый из которых связывается со специфическим мотивом рецептора или сигнального белка.Ярким примером является каркасный белок InaD в фоторецепторных клетках Drosophila . Он содержит пять доменов PDZ, один из которых связывает активируемый светом ионный канал, а остальные связываются с разными сигнальными белками, участвующими в реакции клетки на свет. Если какой-либо из этих доменов PDZ отсутствует, соответствующий сигнальный белок не может собраться в комплекс, и зрение мухи будет дефектным.

Считается, что некоторые рецепторы клеточной поверхности и внутриклеточные сигнальные белки временно группируются в определенные микродомены в липидном бислое плазматической мембраны, которые обогащены холестерином и гликолипидами.Некоторые из белков направляются к этим липидным рафтам ковалентно прикрепленными липидными молекулами. Подобно каркасным белкам, эти липидные каркасы могут способствовать скорости и эффективности сигнального процесса, выступая в качестве сайтов, где сигнальные молекулы могут собираться и взаимодействовать (см.).

Клетки могут резко реагировать на постепенно увеличивающуюся концентрацию внеклеточного сигнала

Некоторые клеточные ответы на внеклеточные сигнальные молекулы плавно регулируются в простой пропорции с концентрацией молекулы.Первичные реакции на стероидные гормоны (см.) Часто следуют этой схеме, предположительно потому, что белок рецептора ядерного гормона связывает одну молекулу гормона, и каждая конкретная последовательность распознавания ДНК в гене, отвечающем на стероидные гормоны, действует независимо. По мере увеличения концентрации гормона концентрация активированных комплексов рецептор-гормон пропорционально увеличивается, как и количество комплексов, связанных со специфическими последовательностями распознавания в ответных генах; поэтому ответ клетки постепенный и линейный.

Однако многие ответы на внеклеточные сигнальные молекулы начинаются более резко, когда концентрация молекулы увеличивается. Некоторые из них могут даже происходить практически по принципу «все или ничего», будучи необнаруживаемой ниже пороговой концентрации молекулы и затем достигая максимума, как только эта концентрация будет превышена. Что может быть молекулярной основой таких резких или даже переключающихся ответов на ступенчатые сигналы?

Одним из механизмов усиления ответа является требование, чтобы более одной внутриклеточной эффекторной молекулы или комплекса связывались с некоторой макромолекулой-мишенью, чтобы вызвать ответ.Например, в некоторых ответах, вызванных стероидными гормонами, кажется, что более одного активированного комплекса рецептор-гормон должны одновременно связываться со специфическими регуляторными последовательностями в ДНК для активации определенного гена. В результате, когда концентрация гормона повышается, активация гена начинается более резко, чем если бы для активации было достаточно только одного связанного комплекса (). Подобный кооперативный механизм часто действует в сигнальных каскадах, активируемых рецепторами клеточной поверхности. Как мы обсудим позже, четыре молекулы небольшого внутриклеточного медиатора циклического АМФ, например, должны связываться с каждой молекулой циклической-АМФ-зависимой протеинкиназы, чтобы активировать киназу.Такие ответы становятся более острыми по мере увеличения количества взаимодействующих молекул, и если их количество достаточно велико, могут быть достигнуты ответы, приближающиеся к типу «все или ничего» (и).

Рисунок 15-21

Первичный ответ клеток яйцевода цыпленка на стероидный половой гормон эстрадиол. При активации рецепторы эстрадиола включают транскрипцию нескольких генов. Показаны кривые доза-ответ для двух из этих генов, один кодирует яичный белок кональбумин (подробнее …)

Рисунок 15-22

Кривые активации как функция концентрации сигнальных молекул.Кривые показывают, как резкость ответа увеличивается с увеличением количества эффекторных молекул, которые должны связываться одновременно, чтобы активировать целевую макромолекулу. Кривые (подробнее …)

Рисунок 15-23

Один тип сигнального механизма, который, как ожидается, покажет крутой пороговый отклик. Здесь одновременное связывание восьми молекул сигнального лиганда с набором из восьми белковых субъединиц требуется для образования активного белкового комплекса. Способность (подробнее …)

Ответы также обостряются, когда внутриклеточная сигнальная молекула активирует один фермент и в то же время ингибирует другой фермент, который катализирует противоположную реакцию. Хорошо изученным примером этого распространенного типа регуляции является стимуляция распада гликогена в клетках скелетных мышц, вызванная гормоном адреналином (адреналином). Связывание адреналина с рецептором клеточной поверхности, связанным с G-белком, приводит к увеличению внутриклеточной концентрации циклического АМФ, который одновременно активирует фермент, способствующий распаду гликогена, и ингибирует фермент, который способствует синтезу гликогена.

Все эти механизмы могут вызывать очень резкие ответы, но, тем не менее, всегда плавно меняющиеся в зависимости от концентрации внеклеточной сигнальной молекулы. Другой механизм, однако, может производить истинные ответы типа «все или ничего», так что повышение сигнала выше критического порогового уровня вызывает внезапное переключение в отвечающей ячейке. Пороговые ответы типа «все или ничего» этого типа обычно зависят от положительной обратной связи ; по этому механизму нервные и мышечные клетки генерируют «все или ничего» потенциалов действия в ответ на нейротрансмиттеры (обсуждается в главе 11).Активация связанных с ионным каналом ацетилхолиновых рецепторов в нервно-мышечном соединении, например, приводит к чистому притоку Na ⁺ , который локально деполяризует плазматическую мембрану мышц. Это заставляет управляемые по напряжению каналы Na ⁺ открываться в той же области мембраны, производя дополнительный приток Na ⁺ , который дополнительно деполяризует мембрану и тем самым открывает больше каналов Na ⁺ . Если начальная деполяризация превышает определенное пороговое значение, эта положительная обратная связь имеет взрывной эффект «убегания», создавая потенциал действия, который распространяется на всю мышечную мембрану.

Ускоряющий механизм положительной обратной связи может также работать через сигнальные белки, которые являются ферментами, а не ионными каналами. Предположим, например, что определенный внутриклеточный сигнальный лиганд активирует фермент, расположенный ниже по ходу сигнального пути, и что две или более молекул продукта ферментативной реакции связываются обратно с одним и тем же ферментом, чтобы активировать его в дальнейшем (). Следствием этого является очень низкая скорость синтеза продукта в отсутствие лиганда. Скорость медленно увеличивается с концентрацией лиганда до тех пор, пока на некотором пороговом уровне лиганда не будет синтезировано достаточное количество продукта для активации фермента самоускоряющимся, неуправляемым образом.Затем концентрация продукта внезапно повышается до гораздо более высокого уровня. Посредством этих и ряда других механизмов, которые здесь не обсуждаются, клетка часто переводит постепенное изменение концентрации сигнального лиганда в переключательное изменение, вызывая ответ клетки по принципу «все или ничего».

Рисунок 15-24

Ускоряющий механизм положительной обратной связи. В этом примере начальное связывание сигнального лиганда активирует фермент с образованием продукта, который обратно связывается с ферментом, дополнительно увеличивая активность фермента.

Клетка может запоминать влияние некоторых сигналов

Влияние внеклеточного сигнала на целевую клетку в некоторых случаях может сохраняться и после того, как сигнал исчез. Только что описанная ферментативная ускоряющая система положительной обратной связи представляет собой один из типов механизмов, демонстрирующих такую ​​устойчивость. Если такая система была включена путем повышения концентрации внутриклеточного активирующего лиганда выше порогового значения, она обычно останется включенной даже после исчезновения внеклеточного сигнала; вместо того, чтобы точно отражать текущий уровень сигнала, система отклика отображает память.Мы встретимся с конкретным примером этого позже, когда будем обсуждать протеинкиназу, которая активируется Ca ²⁺ для фосфорилирования себя и других белков; аутофосфорилирование сохраняет активность киназы еще долго после того, как уровни Ca ²⁺ вернутся к норме, обеспечивая след в памяти исходного сигнала.

Временные внеклеточные сигналы часто вызывают гораздо более долгосрочные изменения в клетках во время развития многоклеточного организма. Некоторые из этих изменений могут сохраняться на протяжении всей жизни организма.Обычно они зависят от самоактивирующихся механизмов памяти, которые действуют ниже по сигнальному пути, на уровне транскрипции генов. Например, сигналы, запускающие детерминацию мышечных клеток, включают серию регулирующих белков специфичных для мышц генов, которые стимулируют транскрипцию собственных генов, а также генов, продуцирующих многие другие белки мышечных клеток. Таким образом, решение стать мышечной клеткой становится постоянным (см.).

Клетки могут регулировать свою чувствительность к сигналу

В ответ на многие типы стимулов клетки и организмы могут обнаруживать одинаковый процент изменения сигнала в очень широком диапазоне интенсивности стимула.Для этого необходимо, чтобы клетки-мишени претерпели обратимый процесс адаптации или десенсибилизации , в результате чего длительное воздействие стимула снижает реакцию клеток на этот уровень воздействия. В химической передаче сигналов адаптация позволяет клеткам реагировать на изменений концентрации сигнального лиганда (а не на абсолютную концентрацию лиганда) в очень широком диапазоне концентраций лиганда. Общий принцип — отрицательная обратная связь, которая действует с задержкой.Сильный ответ модифицирует механизм, отвечающий за этот ответ, таким образом, что механизм возвращается в исходное положение. Однако из-за задержки внезапное изменение стимула может дать о себе знать в течение короткого периода времени, прежде чем успеет сработать отрицательная обратная связь.

Десенсибилизация к сигнальной молекуле может происходить по-разному. Например, связывание лиганда с рецепторами клеточной поверхности может вызывать их эндоцитоз и временную секвестрацию в эндосомах. Такой индуцированный лигандом эндоцитоз рецептора может приводить к разрушению рецепторов в лизосомах, процессу, называемому подавлением рецептора . В других случаях десенсибилизация является результатом быстрой инактивации рецепторов — например, в результате фосфорилирования рецептора, которое следует за его активацией с задержкой. Десенсибилизация также может быть вызвана изменением белка, участвующего в передаче сигнала, или выработкой ингибитора, блокирующего процесс трансдукции ().

Рисунок 15-25

Пять способов, которыми клетки-мишени могут стать десенсибилизированными к сигнальной молекуле. Механизмы инактивации, показанные здесь как для рецептора, так и для внутриклеточного сигнального белка, часто включают фосфорилирование белка, который инактивируется, хотя (more…)

Обсудив некоторые общие принципы клеточной передачи сигналов, мы теперь обратимся к рецепторам, связанным с G-белком. Это, безусловно, самый большой класс рецепторов клеточной поверхности, и они опосредуют ответы на подавляющее большинство внеклеточных сигналов. Это суперсемейство рецепторных белков не только обеспечивает межклеточную коммуникацию; он также имеет центральное значение для зрения, обоняния и вкусового восприятия.

Резюме

Каждая клетка в многоклеточном животном была запрограммирована во время развития, чтобы реагировать на определенный набор внеклеточных сигналов, производимых другими клетками.Эти сигналы действуют в различных комбинациях, чтобы регулировать поведение клетки. Большинство сигналов опосредуют форму передачи сигналов, при которой локальные медиаторы секретируются, но затем быстро захватываются, разрушаются или иммобилизуются, так что они действуют только на соседние клетки. Другие сигналы остаются связанными с внешней поверхностью сигнальной клетки и опосредуют контактно-зависимую передачу сигналов. Централизованный контроль осуществляется как с помощью эндокринной передачи сигналов, при которой гормоны, секретируемые эндокринными клетками, переносятся в кровь к клеткам-мишеням по всему телу, так и с помощью синаптической передачи сигналов, при которой нейротрансмиттеры, секретируемые аксонами нервных клеток, действуют локально на постсинаптические клетки, которые аксоны контакт.

Для передачи сигналов в клетке требуются не только внеклеточные сигнальные молекулы, но и дополнительный набор рецепторных белков в каждой клетке, которые позволяют ей связываться и отвечать на сигнальные молекулы характерным образом. Некоторые небольшие гидрофобные сигнальные молекулы, включая стероидные и тироидные гормоны, диффундируют через плазматическую мембрану клетки-мишени и активируют внутриклеточные рецепторные белки, которые непосредственно регулируют транскрипцию определенных генов. Растворенные газы оксид азота и оксид углерода действуют как местные медиаторы, диффундируя через плазматическую мембрану клетки-мишени и активируя внутриклеточный фермент — обычно гуанилилциклазу, которая продуцирует циклический GMP в клетке-мишени.Но большинство внеклеточных сигнальных молекул гидрофильны и могут активировать рецепторные белки только на поверхности клетки-мишени; эти рецепторы действуют как преобразователи сигналов, преобразовывая событие внеклеточного связывания во внутриклеточные сигналы, которые изменяют поведение клетки-мишени.

Существует три основных семейства рецепторов клеточной поверхности, каждое из которых по-своему преобразует внеклеточные сигналы. Рецепторы, связанные с ионным каналом, представляют собой управляемые передатчиком ионные каналы, которые на короткое время открываются или закрываются в ответ на связывание нейромедиатора.Связанные с G-белком рецепторы косвенно активируют или инактивируют связанные с плазматической мембраной ферменты или ионные каналы через тримерные GTP-связывающие белки (G-белки). Связанные с ферментом рецепторы либо действуют непосредственно как ферменты, либо связаны с ферментами; эти ферменты обычно представляют собой протеинкиназы, которые фосфорилируют определенные белки в клетке-мишени.

После активации рецепторы, связанные с ферментом и G-белками, передают сигнал внутрь клетки, активируя цепи внутриклеточных сигнальных белков; некоторые преобразовывают, усиливают или распространяют сигнал по мере его передачи, в то время как другие интегрируют сигналы от различных путей передачи сигналов.Многие из этих сигнальных белков функционируют как переключатели, которые временно активируются фосфорилированием или связыванием GTP. Функциональные сигнальные комплексы часто образуются посредством модульных связывающих доменов в сигнальных белках; эти домены позволяют сложным белковым сборкам функционировать в сигнальных сетях.

Клетки-мишени могут использовать различные внутриклеточные механизмы для резкого ответа на постепенно увеличивающуюся концентрацию внеклеточного сигнала или для преобразования кратковременного сигнала в длительный ответ.Кроме того, посредством адаптации они часто могут обратимо регулировать свою чувствительность к сигналу, чтобы позволить клеткам реагировать на изменения концентрации конкретной сигнальной молекулы в большом диапазоне концентраций.

8 советов по улучшению качества сигнала и приема сотового телефона

Это другой мир. Вначале наиболее распространенные проблемы с приемом сотового телефона связаны с обрывом вызовов и плохим качеством голоса (что до сих пор является распространенной проблемой, мешающей работе).

Теперь плохой прием сотового телефона также влияет на обмен текстовыми сообщениями, Интернет и электронную почту.Это очень неприятно, когда вы пытаетесь отправить быстрое сообщение, но индикатор выполнения остается на 99%, а затем в конечном итоге терпит неудачу.

Еще больше раздражает, когда вы не можете загрузить фото чего-либо на Facebook в данный момент, но при этом продолжаете получать ошибки при отправке. В мире, где доминируют социальные сети, невозможность твитнуть, публиковать сообщения в Pinterest или Facebook — это, по сути, мобильная смерть.

Фактически, отсутствие сигнала на вашем мобильном телефоне означает, что у вас есть прославленный калькулятор.

Однако есть несколько простых советов и приемов, которые можно использовать, чтобы повысить надежность вашего мобильного телефона.

1. Убрать препятствия

Ваш сотовый телефон и вышка сотового телефона играют в игру Марко Поло каждый раз, когда вы используете свой телефон. Один кричит «Марко», а другой кричит в ответ «Поло».

Когда между ними есть прямая видимость, они легко могут слышать друг друга. Но когда между ними есть предметы и препятствия, им становится немного сложнее общаться.Когда вы видите, как люди поднимают свои телефоны или подходят к окну, они в основном пытаются уменьшить помехи между сотовым телефоном и вышкой сотовой связи.

Так простые советы, как выйти на улицу, подойти к окну (подальше от толстых стен, изолированных интерьеров и т. Д.), Избегать препятствий, таких как деревья, холмы, горы, металлические конструкции и высокие здания, и уменьшить беспорядок (например, обрезать высокие деревья или кусты, уборка неорганизованного пространства и т. д.) должны помочь вам улучшить прием.

Погода также может повлиять на прием. Но помните, что чем меньше между вашим мобильным телефоном и вышкой сотовой связи, тем легче им будет поддерживать связь. Даже смещение на несколько футов может улучшить прием.

Кстати о вышках сотовой связи…

2. Найдите ближайшую вышку сотовой связи

Знание местоположения ближайшей вышки сотового телефона очень помогает, когда дело доходит до получения наилучшего приема: чем ближе ваш телефон к вышке, тем выше мощность сигнала.Мы настоятельно рекомендуем cellreception.com. Используйте карту вышки сотовой связи, чтобы найти ближайшую вышку.

Вы можете даже дополнительно уточнить по вышкам оператора связи (Verizon, AT&T, Sprint и T-Mobile), прочитать, оценить и написать обзоры и даже выполнить поиск по почтовому индексу.

Также посетите сайт Antennasearch.com. Вам нужно будет ввести полный адрес, но вы получите подробный отчет о существующих и будущих башнях. Вы также можете искать антенны. Однако возможности уточнения вышек и антенн по операторам связи не существует, так что это своего рода поиск.

Если вы предпочитаете специальное приложение, OpenSignal Signal Booster и Akelon Signal Finder (как на iPhone, так и на телефонах Android) — отличные приложения с указанием местоположения башни и направления по компасу. Существуют также другие приложения для поиска сигналов, которые были тщательно изучены.

Для технически подкованных, вы можете использовать настройки вашего телефона, чтобы прочитать усиление в децибелах (дБ). Любое показание с -50 считается полной силой. Значение -113 и ниже означает, что это мертвая зона. Таким образом, ваше рабочее значение сигнала должно быть между -50 и -113.И не стоит слишком полагаться на прутья. Не существует отраслевого стандарта для представления усиления в дБ, поэтому одна полоса одного оператора может быть тремя полосами другой компании. Самый надежный способ — определить усиление в дБ.

Вот варианты отображения значения усиления в дБ на вашем смартфоне:

Итак, чтобы узнать, насколько силен ваш сигнал, используйте следующие инструкции, чтобы увидеть значение в дБ, если у вас есть iPhone:

• 1. Войдите в режим телефона
• 2. Набор и звонок * 3001 # 12345 # *
• 3.Вы войдете в режим полевых испытаний
• 4. Потяните вниз панель уведомлений, и вы увидите значение в дБ в левом углу.

Итак, чтобы узнать, насколько силен ваш сигнал, используйте следующие инструкции, чтобы увидеть показания в дБ, если у вас есть Android:

• 1.Доступ к настройкам
• 2.The General
• 3.Перейти к О телефоне
• 4. Сеть или Статус
• 5. Вы должны увидеть значение в дБ

3. Держите аккумулятор полностью заряженным

Вашему телефону нужно много чего делать. Для подключения к вышке сотовой связи требуется постоянный источник питания, поэтому, если у вас низкий заряд батареи, вашему телефону может не хватить заряда для обнаружения сигнала.

Лучшие практики, такие как отключение аппаратных опций, таких как Bluetooth или NFC, когда вы его не используете, регулировка яркости экрана, закрытие ненужных приложений, работающих в фоновом режиме, и обновление до более новых версий, которые могут потреблять меньше энергии, уменьшение количества push-уведомлений, сохранение вашего телефона вдали от экстремальных температур и обновление до последней версии программного обеспечения / прошивки вашей операционной системы — вот несколько примеров, которые определенно приведут к более длительному сроку службы батареи.

Наличие большей мощности в виде батарейного отсека или портативного удлинителя батареи помогает поддерживать заряд вашего мобильного телефона в течение всего дня.

4. Не блокируйте антенну сотового телефона

До появления смартфонов большинство мобильных телефонов имели внешние антенны. Они были жизненно важной частью машины, которая собирала и отправляла сигналы на вышку сотовой связи. Однако в большинстве современных смартфонов антенна теперь спроектирована так, чтобы ее можно было спрятать внутри телефона. Отлично по косметическим причинам, сложно для повышенного приема, потому что внутренние антенны должны выполнять ту же работу.

Держа телефон в горизонтальном положении (боком), ваши руки могут эффективно блокировать антенну от вышки сотовой связи. Apple столкнулась с такой проблемой «мертвой хватки» с Antennagate, когда тогдашний генеральный директор Стив Джобс попросил потребителей «просто не держать ее так».

Чтобы избежать таких проблем с антенной, но удерживая телефон в вертикальном положении так, чтобы антенна не засорялась, это должно помочь улучшить прием сотового телефона.

5. Найди меня время

Когда вы находитесь на концерте, фестивале, многолюдном публичном мероприятии или крупном спортивном мероприятии, вас непременно встретит куча фотографий, публикаций в Твиттере и любителей селфи каждые пять секунд.С таким количеством людей со смартфонами и планшетами, выход из строя вышки сотовой связи и засорение сети вполне возможны. Помните, что вышки сотовой связи могут одновременно обслуживать только определенное количество людей.

Вместо того, чтобы заполнять полосу сигнала высокой концентрацией единомышленников, поиск менее густонаселенной местности должен помочь улучшить вашу ситуацию. Конечно, если вы выполнили шаг 2 выше, вы уже знаете, где находятся вышки сотовой связи.

6. Используйте свою сеть Wi-Fi

Нелицензионный мобильный доступ (UMA), также известный как Wi-Fi Calling, позволяет вашему смартфону с функцией Wi-Fi Calling использовать Wi-Fi соединение для звонков и беспрепятственного подключения к Интернету, когда вы не можете получить покрытие сигнала.Пока только T-Mobile предлагает эту услугу, но поскольку количество абонентов сети увеличивается с каждым годом, напор новых пользователей может заставить конкурентов рассмотреть этот вариант.

Фактически, AT&T и Verizon присоединились к гонке и должны запустить свои службы звонков по Wi-Fi в этом году или в 2016 году. Что касается моделей телефонов, операционные системы Android, Blackberry, iPhone и Window Phone 8 поддерживают звонки по Wi-Fi.

7. Смена операторов сети

Что ж, вы сделали все, что могли, но прогресса пока нет.Если ваш телефон полностью оплачен или истек двухлетний контракт, возможно, пришло время покинуть корабль и найти оператора, лучше подходящего для ваших мобильных потребностей. И большинство операторов связи хотят, чтобы клиенты сменили их, поэтому вы можете получить новый смартфон или смартфон со скидкой.

Мы рекомендуем использовать opensignal.com, чтобы изучить тепловую карту услуг оператора связи для вашего местоположения. Выполните поиск по почтовому индексу и сравните рейтинг сети в вашем регионе. Он даже покажет, как услуги каждого оператора сопоставимы со средними показателями в США и мире.

Обнаружив ближайшую к вам вышку оператора связи, вы, скорее всего, увеличите свои шансы на улучшение покрытия и обслуживания. Однако вам придется не торопиться, чтобы рассмотреть переменные. Verizon может получить большее покрытие 4G на национальном уровне, но если вы живете рядом с вышкой сотовой связи AT&T, вам, возможно, придется пересмотреть свое решение. Возможно, для вас важнее разговоры и текстовые сообщения, чем данные в Интернете, поэтому тарифный план 3G T-Mobile или Sprint может оказаться более экономичным. Так что не торопитесь и проведите правильное исследование.

8. Получите усилитель сигнала сотового телефона

Послушайте, это два сценария, и вы можете судить, какой из них более вероятен. Первый: вы можете подождать, пока оператор связи, наконец, заметит вашу боль и сделает все возможное, чтобы сигнал попал в ваш дом или машину.

Два: вы берете дело в свои руки и получаете любой сигнал, который у вас есть, многократно усиливаете его с помощью усилителя сотового телефона и получаете лучший, более сильный сигнал.