Kemiotaxis

Kemotaksi bakteereissa

Mikä on kemotoksis?

Kemotaksis määritellään organismin tai liikkuvaksi solun suunneksi tai liikkumiseksi vasteena tiettyjen kemiallisten aineiden läsnäololle sen ympärillä olevassa ympäristössä. Liike voi olla kohti kemiallisen ärsykkeen lähdettä tai sitä vastaan, toisin sanoen siirtyminen tästä.

"Chemiotaxis" on yhdistelmätermi: Taksit Määrittää organismin tai solun liikkumisen vasteena tietyntyyppisille ärsykkeille (valo, lämpötila, esineet, kemialliset yhdisteet) ja kemio Se viittaa kemikaaliin, jolla sellaisenaan on erityisiä ominaisuuksia ja ominaisuuksia.

Luonnossa voidaan sanoa, että kaikilla liikkuvilla organismeilla ja soluilla, joilla on vapaan liikkuvuuden kapasiteetti.

Esimerkiksi prokaryooteissa kemiotaxis -havainnot suoritettiin bakteereissa 1800 -luvun lopulla, kun ryhmä biologeja (mukaan lukien Engelmann ja Pfeffer) löysi bakteerien liikkumisen hapen suuntaan, tiettyihin mineraalielementteihin ja Erilaiset ravintoaineet orgaaniset.

Houkuttelevat ja karkottavat molekyylit

Kemotaksista tai solujen tai organismien liikettä suhteessa kemialliseen ärsykkeeseen voi tapahtua liikkeessä kohti Ärsykkeen lähde tai vastaan tästä (siirtyminen pois) kemiallisista ominaisuuksista ja tietyistä ärsykkeen ominaisuuksista riippuen.

Siten eri kirjoittajat ovat määritelleet kahden tyyppisiä aineita, viehättävä ja karkotteet Se, kuten nimessäsi voidaan ymmärtää, ne aiheuttavat vastaavasti positiivisen tai negatiivisen kemotaktisen vasteen.

On kuitenkin sanottava, että liike kohti jompikumpi vastaan houkutteleva tai karkotus on suhteessa solutyyppiin, koska esimerkiksi joillekin eläimen kehon mikro -organismit tai solut ovat hylkivää, toisille se voi olla houkutteleva ja päinvastoin.

Samoin on yleensä määritetty, että liike on verrannollinen aineiden kemialliseen gradienttiin, jotka toimivat ”ärsykkeen lähteenä”, ts.

Kemotaktinen liike

Molemmat solut, jotka ovat osa eläin-, kasvi- ja sienikudoksia ja elimiä, että solut, jotka muodostavat yksisoluisten organismien, eukaryootien ja prokaryootien eri lajien populaatiot sensuroida Heitä ympäröivä ympäristö.

Se voi palvella sinua: Salmonella-Shigella-agar

Tämä väestölaskenta Se sallii heidän, etenkin yksisoluiset organismit, tunnistaa mahdolliset ruuanlähteet tai mahdolliset vaarat ja reagoida näihin erityisiin ärsykkeisiin: Yksi yleisimmistä vasteista on liike, joten nämä solut lähestyvät tai siirtyvät pois lähteen lähteestä ärsyke jollain nopeudella, tapauksesta riippuen.

Riippumatta solutyypistä tai mikä on kyseisen kemiallisen ärsykkeen tyyppi, kaikki kemotaktiset vasteet riippuvat ligandin, vastaanottimen järjestelmästä ja useimmissa tapauksissa kemiallisesta lähettilästä, joka välittää tiedot kantoradan solunsisäisille komponenteille vastausta.

Reseptorit tunnetaan nimellä kemioreseptorit, Ne ovat erikoistuneet tiettyjen kemiallisten molekyylien pienten pitoisuuksien havaitsemiseksi, jotka toimivat Ligandit, ja solunsisäiset lähettiläät vaihtelevat solusta toiseen.

Kemiotaxis eukaryooteissa

Kaikissa eukaryoottisissa soluissa, mukaan lukien yksisoluiset eukaryoottiset organismit, liikkuminen minkä tahansa tyyppisiä ärsykkeitä vastaan ​​riippuu sarjasta laajalti levitettyjä mekanismeja, jotka liittyvät sytoskeleton -komponenttien säätelyn kanssa.

Sytoskeleton on monimutkainen solunsisäinen verkko, joka osallistuu solunsisäiseen viestintään, solunsisäiseen organelle- ja vesikkelien liikkeeseen jne., ja se koostuu kolmen tyyppisistä filamenteista, jotka tunnetaan nimellä mikrofilamentit, mikrotutkimukset ja välituotteet.

Eläinten eukaryoottinen solu

Mikrofilamentit muodostetaan proteiinilla, jota kutsutaan aktiiniksi, mikrotubulukset ovat tubuliinipolymeerejä ja välituotefilamentit edustavat heterogeenisempää ryhmää, joka on muodostettu erityyppisillä erilaisilla proteiineilla.

Siten sytoskeleton muodostavien elementtien polymerointi ja depolimerointi mahdollistaa eukaryoottisen solujen liikkeen tai syntymään ärsykkeiden, mukaan lukien kemotaktiset ärsykkeet.

Nämä polymerointi- ja depolimerisaatioilmiöt puolestaan ​​ovat geneettisesti kontrolloituja, koska tietyt olosuhteet vahvistetaan entsyymien ilmentymiselle, jotka hallitsevat näitä prosesseja kemiallisen ärsykkeen vastaanottamisen jälkeen.

Voi palvella sinua: fototrophos

Nämä ilmiöt riippuvat erityisesti entsyymien sarjasta, joka tunnetaan paremmin kinaasina tai proteiinikinaasina: seriinikinaasit, vilske- tai tyrosiinipultit.

Kemotoksis toimii monisoluisissa eukaryooteissa

Kemotaktiset liikkeet monisoluisissa organismeissa ovat kriittisiä kehityksen saavuttamiselle ja kehon asianmukaiselle toiminnalle.

Itse asiassa tiettyjen patologioiden, kuten syövän (selkärankaisten eläimillä) kehittymisen aikana, mekanismeissa on keskeytyminen tai vika, joka hallitsee kemotaktista vastetta, joka johtaa metastaaseihin, mikä on kasvainsolujen irrottaminen ja sen jakautuminen eri osiin kehosta.

Toisaalta monet immuunijärjestelmän toiminnoista riippuvat joistakin kehon soluista, jotka tuottavat "kemotaktisia" molekyylejä sytokiinit ja kemiosiinit, jotka houkuttelevat liikkuvia soluja, kuten T -soluja, kohti itseään käyttämään erityistä toimintaa.

Kemotaksi prokaryooteissa

Bakteerit ja kaarit, kuten kaksi prokaryoottisten organismien edustavia ryhmiä, esiintyvät myös kemotaktisia liikkeitä ja ovat itse asiassa eniten tutkittuja luonnossa.

Flagella -liike polaarisissa bakteereissa. Lähde: Brudersohn, CC BY-SA 2.0, Wikimedia Commons

Bakteereilla on joukko sääteleviä proteiineja, jotka ohjaavat ja hallitsevat solujen liikettä, joka tapahtuu erilaisia ​​ympäristöolosuhteita vastaan, ja näiden liikkeiden kontrollimekanismi on riippumaton flagellan tai silikoiden läsnäolosta solun pinnalla vai tapahtuuko liike liu'uttamalla liu'uttamalla.

Tämä järjestelmä osallistuu liikkeen hallintaan erityyppisiä kemiallisia ärsykkeitä vastaan, joko ravinteiden, kuten peptidien, sokerien tai aminohappojen edessä, tai melko negatiivisten ärsykkeiden edessä, kuten myrkyllisten tai happamien aineiden läsnäolo.

On tärkeää mainita, että sama säätelevien proteiinien joukko osallistuu liikkeen hallintaan vasteena happipitoisuuksille (aerotaksista), lämpötilalle (termotaksista), osmoottiselle paineelle (osmotaxis) ja valolle (fototaxis), mitä voimme päätellä sen merkitys.

Liikkeen saavuttamiseksi vasteena määritellyn kemiallisen yhdisteen läsnäololle bakteerit laukaisevat silloin sarjan molekyyliprosesseja, jotka liittyvät toisiinsa, verrattavissa "muistiin" ja "oppimiseen", joka karakterisoi moottorien aistijärjestelmiä ja säätelyuronia "korkeammassa" organismit.

Voi palvella sinua: Gram -tahra

Histidiini-kumppanijärjestelmä fosfotransferaasi

Bakteereissa yleisimmät aistinvaraiset reitit ovat ne, jotka kuuluvat histidiini-partaaattijärjestelmän fosfotransferaasiin, jolla on ainakin kaksi komponenttia: dimikinaasihistidiiniproteiini ja vasteen säätelijä.

Noin 600 näistä järjestelmistä on kuvattu, ja joillakin lajeilla voi olla yli 100, jota he välittävät liikkumisvasteidensa välittämiseen erityyppisiin ympäristöärsykkeisiin.

Kemotaksis toimii bakteereissa

Vaikka kemotoksis voi tuntua spontaanilta vasteprosessilta kemialliselle ärsykkeelle, bakteereissa se on yleensä osa erilaisia ​​ja monimutkaisia ​​solunsisäisiä merkkejä, joilla on tärkeitä vaikutuksia:

• Se patogeenisyys, Koska kemotoksis on välttämätöntä monille patogeenisille lajeille kolonisoida ja tunkeutua isäntäihinsä, jotka ne onnistuvat sensuuroida pH -muutoksia, ravinnepitoisuuksia, happipitoisuutta, osmolaarisuutta jne. Kemotaksiksen kautta niitä voidaan ohjata kohti isäntiensa erityisiä paikkoja, joissa he voivat lisääntyä.
• Perustaminen symbioottiset assosiaatiot, Koska on erittäin todennäköistä, että jotkut vapaan elämän maaperän bakteerit (rizobakteerit) saavuttavat niiden palkokasvien radikaalit karvat, joihin ne liittyvät niiden tuottamien houkuttelevien kemiallisten yhdisteiden tunnustamisen ansiosta radikaaleissa eriksissä.
• Muodostuminen Biofilmit ("Yhdistettyjen" bakteerien suuret pinnat toisiinsa polysakkaridien verkon kautta), mikä vaatii väestölaskentaa ja bakteerien liikkumista kohti yhteistä aluetta, ohjaavat muun muassa kemialliseen viestintään liittyvät mekanismit.

Viitteet

1. Adler, J. (1966). Kemotaksi bakteereissa. Science, 153 (3737), 708-716.
2. Keller, E. F., & Segel, L. -Lla. (1971). Malli kemotaksista. Journal of Theoreett Biology, 30 (2), 225-234.
3. Mukherjee, a., & Sadler, P. J -. Kemiallisen biologian Wiley -tietosanakirja. 2008. Metallit lääketieteessä: Johdantokatsaus. lehdistössä.
4. Varasto, J. B -., & Baker, M. D -d. (2009). Kemotaksis. Mikrobiologian tietosanakirjassa (PP. 71-78). Elsevier Inc.
5. Wadhams, G. H., & Armitage, J. P. (2004). Kaiken ymmärtäminen: kemotaxis bakteeri. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (12), 1024-1037.