Kemiotax

Kemotaxi i bakterier

Vad är kemotoxis?

Kemotaxi definieras som orientering eller rörelse av en organisme eller en mobilcell som svar på närvaron av vissa kemiska ämnen i miljön runt den. Rörelsen kan vara mot källan till den kemiska stimulansen eller mot den, det vill säga att flytta bort från detta.

"Chemiotaxis" är en sammansatt term: Taxibilar definierar rörelse av en organisme eller en cell som svar på vissa typer av stimuli (ljus, temperatur, föremål, kemiska föreningar) och kemio Den hänvisar till en kemikalie som som sådan har särskilda egenskaper och egenskaper.

I naturen kan det sägas att alla mobila organismer och celler som har kapacitet för fri rörelse uppvisar någon typ av kemotaktisk rörelse (genom kemiotax), och dessa rörelser har studerats mycket särskilt i encellulär, prokaryota och eukaryota organismer.

De första observationerna av kemiotax i prokaryoter, till exempel, utfördes i bakterier i slutet av 1800 -talet, när en grupp biologer (inklusive Engelmann och Pfeffer) upptäckte bakteriernas rörelse i syre riktning, till vissa mineralelement och olika näringsämnen organiska.

Attraktiva och avvisande molekyler

Kemotaxis, eller rörelse av celler eller organismer i förhållande till en kemisk stimulans, kan uppstå som en rörelse mot Stimuluskällan eller mot av detta (flyttar bort), beroende på de kemiska egenskaperna och vissa stimulansegenskaper.

Således har olika författare definierat två typer av ämnen, attraktiv och den återanvändare att de, som kan förstås i ditt namn, orsakar ett positivt eller negativt kemotaktiskt svar, respektive.

Det måste dock sägas att rörelsen mot antingen mot av ett attraktivt eller avvisande medel är relativt typen av cell, för vad för vissa mikroorganismer eller celler i ett djurs kropp, till exempel, är ett avvisande medel, för andra kan det vara en attraktiv och vice versa.

På samma sätt har det i allmänhet fastställts att rörelsen är proportionell mot den kemiska gradienten för de ämnen som fungerar som en "källa till stimulansen", det vill säga som beror på deras koncentration och det avstånd som de är med avseende på detta.

Den kemotaktiska rörelsen

Båda celler som ingår i djur-, växt- och svampvävnader och organ, och de som utgör befolkningen av olika arter av encelliga organismer, eukaryoter och prokaryoter, är permanent censurera Miljön som omger dem.

Det kan tjäna dig: Salmonella-Shigella agar

Detta folkräkning Det tillåter dem, särskilt encelliga organismer, identifierar möjliga källor till mat eller potentiell fara och svarar på dessa specifika stimuli: ett av de vanligaste svaren är rörelsen, så att dessa celler närmar sig eller flyttar bort från källan till källan till källan till stimulansen med viss hastighet, beroende på fallet.

Oavsett celltyp eller vad som är den typen av kemisk stimulans i fråga beror alla kemotaktiska svar på ett system för en ligand, en mottagare och i de flesta fall en kemisk budbärare som överför informationen till de intracellulära komponenterna som ansvarar för att bära transporter ut svaret.

Receptorer är kända som kemiorreceptorer, De är specialiserade för uppfattningen av små koncentrationer av vissa kemiska molekyler, som fungerar som Ligander, och intracellulära budbärare varierar från en cell till en annan.

Kemiotax i eukaryoter

I alla eukaryota celler, inklusive encelliga eukaryota organismer, beror rörelsen mot alla typer av stimulans på en serie allmänt spridda mekanismer, som har att göra med regleringen av cytoskelettkomponenterna.

Cytoskelet är ett komplext intracellulärt nätverk som deltar i intracellulär kommunikation, den intracellulära organellen och vesiklarna rörelse etc., och det består av tre typer av filament kända som mikrofilament, mikrotubuli och mellanfilament.

Djurens eukaryota cell

Mikrofilament bildas av ett protein som kallas aktin, mikrotubuli är tubulinpolymerer och mellanliggande filament representerar en mer heterogen grupp, bildad av olika typer av olika proteiner.

Således är polymerisationen och depolimeriseringen av elementen som utgör cytoskeletten det som tillåter eller har sitt ursprung i den eukaryota cellrörelsen inför en stimulans, inklusive kemotaktiska stimuli.

I sin tur är dessa polymerisations- och depolimeriseringsfenomen genetiskt kontrollerade, eftersom vissa förhållanden är etablerade för uttrycket av enzymerna som kontrollerar dessa processer efter mottagandet av den kemiska stimulansen.

Kan tjäna dig: fototrofos

Dessa fenomen beror, särskilt på en serie enzymer, bättre känd som kinaser eller proteinkinaser: serinkinaser, rörelse eller tyrosinbultar.

Chemotoxis fungerar i multicellulära eukaryoter

Kemotaktiska rörelser i multicellulära organismer är avgörande för att uppnå utvecklingen och för kroppens korrekt funktion.

Under utvecklingen av vissa patologier såsom cancer (hos ryggradsdjur) är det faktiskt avbrottet eller defekten i mekanismerna som kontrollerar det kemotaktiska svaret som leder till metastaser, vilket är frigöring av tumörceller och dess fördelning till olika delar av kroppen.

Å andra sidan beror många av immunsystemets funktioner på vissa kroppsceller som producerar "kemotaktiska" molekyler som kallas cytokiner och kemiociner, som lockar mobilceller, såsom T -celler, mot sig själva för att utöva någon speciell funktion.

Kemotaxi i prokaryoter

Bakterier och bågar, såsom de två representativa grupperna av prokaryota organismer, presenterar också kemotaktiska rörelser och är faktiskt bland de mest studerade i naturen.

Flagella rörelse i polära flagellerade bakterier. Källa: Bruderohn, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Bakterier har en uppsättning regleringsproteiner som riktar och kontrollerar cellrörelsen som uppstår mot olika miljöförhållanden, och kontrollmekanismen för dessa rörelser är oberoende av närvaron av flagella eller cilia på cellytan, eller om rörelsen inträffar genom glidning.

Detta system deltar i kontrollen av rörelsen mot olika typer av kemiska stimuli, vare sig det är framför näringsämnen såsom peptider, sockerarter eller aminosyror eller framför ganska negativa stimuli såsom närvaro av toxiska eller sura ämnen.

Det är viktigt att nämna att samma uppsättning regleringsproteiner deltar i kontrollen av rörelsen som svar på syrekoncentrationer (aerotaxis), temperatur (termotaxis), osmotiskt tryck (osmotaxis) och ljus (fototaxis), av vad vi kan härleda dess betydelse.

För att uppnå rörelse som svar på närvaron av en definierad kemisk förening utlöser sedan bakterier en serie molekylprocesser relaterade till varandra, jämförbara med "minnet" och "lärande" som kännetecknar motorens sensoriska system och regleringsneuronal i "högre" organismer.

Kan tjäna dig: gram fläck

Histidinsystem fosfotransferas

I bakterier är de vanligaste sensoriska vägarna de som tillhör histidinsystemet fosfotransferas, som har minst två komponenter: ett dimic kinashistidinprotein och en svarsregulator.

Cirka 600 av dessa system har beskrivits och vissa arter kan ha mer än 100, som de använder för att förmedla sina rörelsespons till olika typer av miljöstimuli.

Chemotaxis fungerar i bakterier

Även om kemotoxis kan verka som en spontan process för svar på en kemisk stimulans, är det i bakterier vanligtvis en del av olika och komplex intracellulär skyltar som har viktiga konsekvenser i:

• De patogenicitet, Eftersom kemotoxis är viktigt för att många patogena arter ska kolonisera och invadera sina värdar, som de lyckas censurera pH -förändringar, näringskoncentrationer, syrekoncentration, osmolaritet etc. Genom kemotaxi kan de styras mot de specifika platserna för sina värdar där de kan sprida sig.
• Etablering av symbiotiska föreningar, Eftersom det är mycket troligt att vissa bakterier i den fria livsmarken (rizobacteria) når de radikala hårstrån i de baljväxter som de är associerade tack vare erkännandet av de attraktiva kemiska föreningarna som de producerar i deras radikala utsöndringar.
• Formandet av Biofilmer (Stora ytor av "anslutna" bakterier med varandra genom ett nätverk av polysackarider), som kräver folkräkning och rörelse av bakterier mot en gemensam region, bland annat riktad av mekanismer relaterade till kemisk kommunikation.

Referenser

1. Adler, J. (1966). Kemotaxi i bakterier. Science, 153 (3737), 708-716.
2. Keller, e. F., & Segel, L. TILL. (1971). Modell för kemotaxi. Journal of Theoretical Biology, 30 (2), 225-234.
3. Mukherjee, a., & Sadler, s. J. Wiley Encyclopedia of Chemical Biology. 2008. Metaller i medicin: en introduktionsöversikt. i pressen.
4. Lager, j. B., & Baker, m. D. (2009). Kemotaxi. I Encyclopedia of Microbiology (pp. 71-78). Elsevier Inc.
5. Wadhams, g. H., & Armitage, J. P. (2004). Att känna till allt: kemotaxis bakteriell. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (12), 1024-1037.