“L’unione fa la forza” è un detto che può essere applicato anche alle cellule. Durante il corso dell’evoluzione, infatti, l’organizzazione di più cellule ha permesso la nascita di organismi pluricellulari, dalle caratteristiche complesse e multiple. Nel corso del tempo, inoltre, le cellule hanno "imparato" a differenziarsi anche in maniera marcata, con ruoli e compiti molto specifici. Più cellule sono infatti in grado di costituire un organo, un insieme di tessuti con capacità superiori a quelle di un singolo tessuto e ancor di più di una singola cellula. Ma, come in ogni gruppo costituito da più elementi, è di vitale importanza la comunicazione fra le cellule stesse, al fine di segnalare pericolo o necessità di aiuto, e di scambiare informazioni o materiale biologico.
Due cellule adiacenti restano tali grazie a particolari proteine di membrana, chiamate giunzioni cellulari. Alcune di queste giunzioni (chiamate comunicanti) sono in grado di creare uno stretto canale che collega direttamente i citoplasmi delle due cellule. In questo modo ioni e piccole molecole possono passare rapidamente da una cellula all’altra. Queste proteine sono tipiche del tessuto nervoso e muscolare cardiaco, che necessitano di una comunicazione interna rapida ed efficace.
Le cellule utilizzano spesso molecole segnale per comunicare con le altre cellule, anche a grande distanza. Queste sostanze vengono sintetizzate dalla cellula e mediante secrezione liberate nello spazio extracellulare , dove sono in grado di raggiungere la cellula bersaglio. A seconda del bersaglio possiamo distinguere tre tipi di segnalazione (e di secrezione):
- autocrina, se la cellula che produce il segnale ne è anche il bersaglio;
- paracrina, se il bersaglio è costituito da cellule vicine alla fonte. È tipica dei neuroni, che producono i neurotrasmettitori utilizzati nelle sinapsi;
- endocrina, se il bersaglio è molto distante dalla fonte del segnale. È usata delle ghiandole del sistema endocrino. Le molecole segnale in questo caso sono chiamate ormoni.
Le molecole segnale esistenti sono numerose e molto differenti, e per questo motivo la cellula deve essere in grado di discriminare i vari segnali e di captare queste sostanze anche a basse concentrazioni. Questa funzione è svolta dai recettori di membrana, delle proteine in grado di riconoscere le molecole segnale in maniera specifica e con alta affinità. L’altra importante caratteristica dei recettori è la capacità di convertire il segnale extracellulare in uno intracellulare, che permetta alla cellula di dare la risposta desiderata, mediante una serie di reazioni interne. Il segnale può causare alterazione del metabolismo e dell’espressione genica, crescita, divisione o morte cellulare.