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Todas as células recebem e respondem aos sinais a sua volta. A comunicação é essencial para os organismos multicelulares, como animais e plantas, e para os seres unicelulares, como as bactérias. Nos seres pluricelulares a comunicação é através de moléculas sinalizadoras e nos seres unicelulares a comunicação é célula-célula.
Na comunicação célula-célula usamos como exemplo o estudo das leveduras que se comunicam umas com as outras para reproduzirem-se através da secreção de diversos pequenos peptídeos, já as células de animais superiores comunicam-se através de centenas de tipos de moléculas de sinalização, incluindo proteínas, pequenos peptídeos, aminoácidos, nucleotídeos, esteroides, retinóides, derivados de ácidos graxos e, ainda, gases como óxido nítrico e monóxido de carbono.
A maioria dessas moléculas sinalizadoras são secretadas pelas células sinalizadoras por exocitose. Outras são liberadas por difusão através da membrana plasmática, enquanto algumas permanecem firmemente ligadas à superfície celular e somente influenciam as células que entrarem em contato direto com as células sinalizadoras. Abaixo estão representadas duas formas de comunicação entre as células animais:
Independente da natureza do sinal, a célula-alvo responde por intermédio de uma proteína específica denominada receptor. A mesma liga-se especificamente à molécula sinalizadora e então desencadeia uma resposta na célula-alvo. Muitas das moléculas sinalizadoras atuam em concentrações muito baixas (geralmente < 10^-8 M), e os receptores que as reconhecem fixam-se a elas, geralmente, com alta afinidade (constante de afinidade Ka 10^8 1itros/mol).
Na maioria dos casos, os receptores são proteínas de transmembrana da superfície da célula-alvo; quando elas ligam uma molécula sinalizadora extracelular (um ligante), tornam-se ativadas e geram uma cascata de sinais intracelulares que alteram o comportamento da célula.
A maioria das moléculas sinalizadoras são hidrofílicas e