Sel-sel di dalam badan organisme multisel wajib melaksanakan koordinasi perilakunya dengan banyak sekali macam cara. Selama perkembangan sel-sel pembentuk embrio saling bertukar instruksi (signal) untuk menentukan tugas khusus setiap sel, kedudukan yang akan ditempati, akan mati, hidup atau membelah. Pada flora juga demikian, sel-sel selalu melaksanakan komunikasi satu dengan yang lain, untuk menanggapi keadaan terang, gelap, dan suhu yang memandu daur pertumbuhan, pembuangan, dan pembentukan buah serta menyesuaikan apa yang terjadi di satu penggalan dengan bagi yang lain.
Untuk komunikasi diperlukan: pemberi informasi, informasi, dan akseptor informasi. Pada komunikasi antar sel, info yang disebut instruksi atau signal berupa senyawa kimia. Pemberi info yaitu sel yang menghasilkan molekul kimia tersebut. Penerima info disebut sasaran memakai protein reseptor yang mengenali dan menanggapi molekul instruksi secara khusus. Protein reseptor melaksanakan langkah awal dalam rangkaian proses pengubahan (transduksi) instruksi ekstrasel menjadi instruksi intrasel yang menentukan sikap sel.
Sel-sel organisme multisel memakai banyak sekali macam molekul sebagai signal (isyarat), contohnya protein, asam amino, nukleotid, steroid, dan lain-lain. Terdapat empat cara penyampaian isyarat:
- Yang paling umum melalui anutan darah, pada hewan, atau cairan badan pada tumbuhan. Isyarat yang dikirimkan lewat anutan darah yaitu hormon.
- Isyarat yang dikirim disekresikan ke ruang antar sel.
- Isyarat neuronal, semula instruksi berupa impuls listrik, sesampai di akhiran akan diubah menjadi instruksi kimia yang disebut neurotransmitter.
- kontak antar sel, cara ini terjadi pada perkembangan embrio.
Sel wajib menentukan isyarat-isyarat yang perlu ditanggapi sesuai fungsi khusus sel-sel tersebut. Sel sanggup bereaksi dengan molekul instruksi ditentukan oleh ada tidaknya reseptor untuk instruksi tersebut. Tanpa reseptor sel tidak akan mengetahui adanya isyarat, sehingga tidak sanggup menanggapinya. Untuk membatasi kisaran instruksi yang mempengaruhi, sel hanya membentuk beberapa paket reseptor. Meskipun instruksi yang mengenainya terbatas, tetapi tetap sanggup dipakai untuk menegatur sikap sel dengan beberapa cara yang rumit. Terdapat dua macam kerumitan:
- Sebuah instruksi yang terikat pada sebuah reseptor sanggup menawarkan beberapa macam efek pada sel target; bentuk, gerakan, metabolisme; lisan gen semuanya sanggup diubah bersama-sama. Isyarat yang diterima reseptor pada permukaan sel, dipancarkan ke dalam sel lewat komponen-komponen intrasel yang kuat luas. Sel yang berbeda menanggapi instruksi yang sama dengan jalan berbeda pula. Misalnya: neurotransmitter acetylcholine akan menurunkan kekerapan kontraksi sel otot jantung, tetapi sebaliknya akan meningkatkan sekresi saliva.
- Sel mempunyai beberapa reseptor, sehingga peka terhadap instruksi yang berbeda secara bersamaan (simultan). Sistem pancaran intrasel untuk setiap instruksi saling berinteraksi, sehingga jawaban sel terhadap adonan isyarat-isyarat tersebut berbeda dengan tanggapannya untuk masing-masing isyarat.
Molekul-molekul instruksi ekastrasel dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu: molekul makro hidrofilik dan molekul hidrofobik.
Molekul Isyarat Hidrofobik
Kelompok instruksi hidrofobik terdiri dari hormon-hormon steroid yaitu korlisol, estradiol, dan testosteron; hormon tiroid yaitu tiroksin; dan nitrogen oksida (NO). Reseptor untuk senyawa-senyawa tersebut berada di sitosol atau di nukleus. Reseptor untuk hormon-hormon ini merupakan protein pengatur gen. Semula reseptor dalam bentuk tidak aktif, pada ketika terdapat instruksi yang terikat (bereaksi) bermetamorfosis bentuk aktif. Komplek reseptor-isyarat yang aktif masuk ke dalam nukleus, mempengaruhi DNA. Terjadi kendala atau picuan transkripsi gen tertentu.
Tanggapan yang menyangkut perubahan lisan gen sanggup berlangsung lama, pada hal sel harus menanggapi dalam waktu pendek. Untruk keperluan ini dibutuhkan molekul instruksi yang sanggup pribadi mempengaruhi kerja enzim. Salah satu pola yaitu nitrogen oksida (NO). Gas terlarut ini berasal dari arginin dan bekerja sebagai mediator lokal (setempat). NO dilepas oleh sel-sel endotelium pembuluh darah setelah menerima stimulasi akhiran saraf. NO ini mengakibatkan relaksasi sel-sel otot polos pembuluh darah tersebut. Terjadilah dilatasi dinding pembuluh darah, sehingga darah sanggup mengalir lebih mudah.
NO terlarut gampang merembes ke luar dari sel yang menghasilkannya dan masuk ke sel target. Target utama NO yaitu guanylate cyclase yang berperan sebagai katalisator pembentuk GMP siklis. Kerja guanylate cyclase seolah-olah adenylate cyclase, sedangkan GMP seolah-olah AMP.
Molekul Isyarat Hidrofilik
Kelompok instruksi hidrofilik sebagian besar yaitu molekul-molekul protein yang tidak sanggup dengan gampang melintasi membran sel. Termasuk dalam kelompok ini adalah: zat tumbuh, neuro transmitter dan isyarat-isyarat yang berupa protein lainnya.
Reseptor untuk isyarat-isyarat hidrofilik ini merupakan glikoprotein atau protein transmembran. Terdapat tiga kelompok reseptor untuk instruksi hidrofilik yaitu: reseptor terkait celah ion, reseptor terkait protein G dan reseptor terkait enzim. Perbedaan antara tiga tipe reseptor ini terletak pada instruksi intrasel yang ditimbulkan pada ketika instruksi ekstra sel bereaksi dengan reseptor tersebut. Reseptor-reseptor tersebut merupakan sasaran pula bagi senyawa gila pengganggu contohnya zat penenang (heroin atau nikotin). Senyawa-senyawa tersebut menempati tempat ligan orisinil pada kawasan reaktif di reseptor atau bereaksi dengan reseptor di kawasan reaktif lain.
Reseptor terkait celah ion
Mekanisme kerja reseptor tipe ini sederhana. Reseptor inilah yang dipakai untuk meneruskan neuro transmitter melintasi sinaps pada sistem saraf. Reseptor ini mengubah instruksi kimia menjadi instruksi listrik. Bila neuro transmitter bereaksi dengan reseptor, reseptor berubah susunan sehingga celah terbuka dan masuklah ion-ion.
Reseptor terkait protein G
Reseptor tipe ini merupakan reseptor terbanyak yang dijumpai pada sel-sel mamalia. Mereka menanggapi beraneka ragam molekul instruksi ekstra sel. Molekul-molekul ini sangat bervariasi sanggup protein, peptid, asam amino, atau asam lemak.
Walaupun molekul instruksi yang berikatan dengan reseptor terkait protein G sangat bervariasi, tetapi struktur reseptor ini sangat seolah-olah satu dengan yang lain. Protein transmembran pembentuk reseptor terbagi menjadi tiga kawasan yaitu:
- Daerah yang tersembul di permukaan nonsitosolik sel disebut kawasan akseptor atau pemilah. Daerah ini merupakan tempat terikatnya ligan atau instruksi ke reseptor.
- Daearah yang terbenam dalam dwilapisan fosfolipid, terdiri dari rantai polipeptid tunggal yang melintasi dwilapisan fosfolipid sebanyak tujuh kali. Daerah ini merupakan kawasan pengubah isyarat.
- Daerah yang tersembul di permukaan sitosolik dwilapisan fosfolipid disebut kawasan pelaksana atau efektor. Derah ini merupakan penggalan yang akan mengaktifkan protein G.
Protein G terdiri dari tiga subunit yaitu α, β, dan γ. Pada keadaan tidak aktif subunit α berikatan dengan GDP. Pada keadaan aktif subunit α berikatan dengan GTP (Gambar ). Beberapa protein G mengatur membuka dan menutupnya celah. Protein G yang lain sanggup mengaktifkan enzim yang terikat pada membran. Mekanisme kerja reseptor terkait protein G sanggup dipelajari dari gambar-gambar yang tertera.
Sejumlah instruksi ekstra sel (= ligan = duta pertama) yang mengenai reseptor terkait protein G mempengaruhi kegiatan (aktivitas) adenylate cyclase sehingga mengubah konsentrasi AMP siklis di dalam sitosol. Subunit α protein G yang aktif mengakibatkan dengan mendadak peningkatan sintesis AMP siklis. Enzim lain yang berada di sitosol yaitu AMP siklis fosfodiesterase yang selalu aktif dengan cepat merombak AMP siklis menjadi AMP alifatis. Akibatnya konsentrasi AMP siklis sanggup berubah dengan cepat apabila ada instruksi ekstrasel yang mengenai reseptor. AMP siklis merupakan molekul yang larut dalam air, sehingga gampang berpindah tempat dari membran sel ke sitosol, nukleus.
Selain mengaktifkan adenylate cyclase banyak instruksi yang mengenai reseptor terkait protein G mengaktifkan enzim fosfolipase C. Fosfolipase C bekerja pada fosfolipid inositol yang berada di belahan sitosolik membran plasma. Jalur fosfolipase C dikenal dengan nama jalur fosfolipid inositol. Fosfolipase C mengakibatkan dua molekul duta sekunder yaitu IP3 (inositol 1, 4, 5 trifosfat) dan DAG (diacyl glycerol) yang tetap tinggal di membran plasma. Dua molekul tersebut berperan sangat penting dalam tunjangan instruksi di dalam sel.
IP3 merembes melalui sitosol menuju RE sesampai di RE berikatan dengan protein pembentuk celah dan membuka celah Ca2+ yang tersimpan di dalam RE ke luar ke sitosol sehingga konsentrasi Ca2+ di dalam sitosol naik.
DAG tetap berada di membran plasma dan membantu mengaktifkan protein kinase yang disebut protein kinase C. Sekali teraktivasi protein kinase C mengaktifkan serentetan protein intra yang sangat bervariasi sesuai tipe selnya. Mekanisme kerja seolah-olah dengan protein kinase A, hanya sasaran yang berbeda.
Sebagai duta intrasel ion Ca2+ mempunyai tugas penting dan luas. Meningkatnya kadar ion Ca2+ bebas di sitosol merupakan jawaban dari banyak sekali instruksi yang berbeda-beda, tidak hanya yang mengenai reseptor terkait protein C saja. Pada sel telur meningkatnya konsentrasi ion Ca2+ dengan tiba-tiba setelah fertilisasi memicu awal perkembangan embrional. Pada sel otot ion Ca2+ memicu kontraksi.
