Signalübertragung
Während der Entwicklung eines Embryos wird jeder Zelltyp auf bestimmte Reaktionen programmiert, und später müssen deshalb Botschaften oder Signale zwischen den Zellen übertragen werden. Außerdem muss die Zelle im Einklang mit ihrer Umgebung funktionieren, und in einem vielzelligen Lebewesen bedeutet das, dass sie mit den Nachbarzellen zusammenarbeiten muss. Wie wichtig diese „soziale Kontrolle“ der Zellen ist, wird deutlich, wenn sie versagt: Dann entsteht Krebs, und daran geht das betroffene Lebewesen meist zugrunde. Die Zellen koordinieren ihre Tätigkeit durch ein System von Signalübertragungsreaktionen, das ähnlichen Zwecken dient wie die Elektrik eines Autos oder das Nervensystem eines kleinen Tieres. Moleküle, die oft von anderen Zellen produziert werden, wirken auf Zelloberflächenrezeptoren, und diese setzen ihrerseits im Cytoplasma eine Kaskade biochemischer Reaktionen in Gang. Veränderungen in der Konzentration bestimmter Ionen und Moleküle regulieren dann die Aktivität der Proteine und die Genexpression.

Nervenzellen (oder Neuronen) sind in der Lage, elektrische Potentiale aufzubauen und diese weiterzuleiten (siehe Neurophysiologie). Bestimmte baumähnlich verzweigte Ausläufer von Nervenzellen, die Dendriten (griechisch déndron: Baum), empfangen Signale von anderen Zellen und leiten sie zum Zellkörper weiter. Durch die Dendriten können gleichzeitig mehrere Nachrichten von verschiedenen Nervenzellen aufgefangen werden. Das Axon, ein weiterleitender Zellfortsatz, gibt die Erregung an andere Zellen weiter, und zwar entweder über deren Dendriten oder direkt an den Zellkörper. Die Nachricht kann aber auch an Muskelzellen übermittelt werden. Die Verbindungsstellen zwischen Nervenzellen heißen Synapsen (griechisch sýnapsis: Verbindung). Während die Weiterleitung des Reizes innerhalb der Zelle auf elektrischem Wege erfolgt, werden die Erregungen an den Synapsen, also von einer Zelle zur nächsten, auf chemischem Wege übermittelt. Dazu werden von der präsynaptischen Zelle (die der Synapse vorgeschaltet ist) Botenstoffe oder Neurotransmitter freigesetzt, die von Rezeptoren der postsynaptischen Zelle aufgenommen werden; derartige Botenstoffe sind z. B. Dopamin und Serotonin (Gehirn).

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