Chemiotaxis

Chemotaxis in bacteriën

Wat is chemotoxis?

Chemotaxis wordt gedefinieerd als de oriëntatie of beweging van een organisme of een mobiele cel in reactie op de aanwezigheid van bepaalde chemische stoffen in de omgeving eromheen. De beweging kan naar de bron van de chemische stimulus of ertegen zijn, dat wil zeggen, hiervan weggaan.

"Chemiotaxis" is een samengestelde term: Taxi's Definieert de beweging van een organisme of een cel in reactie op bepaalde soorten stimuli (licht, temperatuur, objecten, chemische verbindingen) en chemio Het verwijst naar een chemische stof die als zodanig specifieke kenmerken en eigenschappen heeft.

In de natuur kan worden gezegd dat alle mobiele organismen en cellen met een vrije beweging capaciteit een soort chemotactische beweging vertonen (door chemiotaxis), en deze bewegingen zijn zeer onderzocht, vooral in eencellige, prokaryotische en eukaryotische organismen.

De eerste observaties van chemiotaxis in prokaryoten, bijvoorbeeld, werden uitgevoerd in bacteriën aan het einde van de 19e eeuw, toen een groep biologen (inclusief Engelmann en Pfeffer) de beweging van bacteriën in de richting van zuurstof, op bepaalde minerale elementen en verschillende voedingsstoffen biologisch.

Aantrekkelijke en afstotende moleculen

Chemotaxis, of de beweging van cellen of organismen in relatie tot een chemische stimulus, kunnen optreden als een beweging in de richting van De stimulusbron of tegen hiervan (weggaan), afhankelijk van de chemische kenmerken en bepaalde stimulus -eigenschappen.

Aldus hebben verschillende auteurs twee soorten stoffen gedefinieerd, de aantrekkelijk en de affellen dat, zoals in uw naam kan worden begrepen, ze respectievelijk een positieve of negatieve chemotactische respons veroorzaken.

Er moet echter worden gezegd dat de beweging in de richting van of tegen van een aantrekkelijk of afstotend is relatief ten opzichte van het type cel, omdat wat voor sommige micro -organismen of cellen van het lichaam van een dier bijvoorbeeld een afstotend is, voor anderen kan het een aantrekkelijke en vice versa zijn.

Evenzo is in het algemeen vastgesteld dat de beweging evenredig is met de chemische gradiënt van de stoffen die functioneren als een "bron van de stimulus", dat wil zeggen dat hangt af van hun concentratie en de afstand waarop ze hiermee zijn.

De chemotactische beweging

Beide cellen die deel uitmaken van dier-, planten- en schimmelweefsels en organen, en die welke de populaties vormen van verschillende soorten eencellige organismen, eukaryoten en prokaryoten, zijn permanent censor De omgeving die hen omringt.

Het kan je van dienst zijn: Salmonella-Shigella Agar

Dit volkstelling Hiermee kunnen ze, met name eencellige organismen, het identificeren van mogelijke bronnen van voedsel of potentieel gevaar en reageren op deze specifieke stimuli: een van de meest voorkomende reacties is die van de beweging, zodat deze cellen naderen of weggaan van de bron van de bron van de bron van de stimulus met enige snelheid, afhankelijk van de zaak.

Ongeacht het celtype of wat het type chemische stimulus in kwestie is, hangen alle chemotactische antwoorden af ​​van een systeem voor een ligand, een ontvanger en, in de meeste gevallen, een chemische boodschapper die de informatie overbrengt naar de intracellulaire componenten die de leiding geven aan de leiding over het dragen van uit het antwoord.

Receptoren staan ​​bekend als chemiorreceptoren, Ze zijn gespecialiseerd voor de perceptie van kleine concentraties van bepaalde chemische moleculen, die werken als Liganden, en intracellulaire boodschappers variëren van de ene cel tot de andere.

Chemiotaxis in eukaryoten

In alle eukaryotische cellen, inclusief eencellige eukaryotische organismen, hangt de beweging tegen elk type stimulus af van een reeks wijd verspreide mechanismen, die te maken hebben met de regulatie van de cytoskeletcomponenten.

Cytoskelet is een complex intracellulair netwerk dat deelneemt aan intracellulaire communicatie, de intracellulaire organel- en blaasjesbeweging, enz., en dat bestaat uit drie soorten filamenten die bekend staan ​​als microfilamenten, microtubuli En tussenliggende filamenten.

Dier eukaryotische cel

Microfilamenten worden gevormd door een eiwit dat actine wordt genoemd, microtubuli zijn tubulinepolymeren en tussenliggende filamenten vertegenwoordigen een meer heterogene groep, gevormd door verschillende soorten verschillende eiwitten.

Aldus is de polymerisatie en depolimerisatie van de elementen die het cytoskelet vormen, wat de eukaryotische celbeweging mogelijk maakt of oorspronkelijk is.

Op zijn beurt worden deze polymerisatie- en depolimerisatieverschijnselen genetisch gecontroleerd, omdat bepaalde omstandigheden worden vastgesteld voor de expressie van de enzymen die deze processen regelen na de ontvangst van de chemische stimulus.

Kan u van dienst zijn: fototrofos

Deze fenomenen hangen, specifiek af van een reeks enzymen, beter bekend als kinasen of eiwitten kinasen: serinkinasen, drukte of tyrosinebouten.

Chemotoxis -functies in meercellige eukaryoten

Chemotactische bewegingen in meercellige organismen zijn van cruciaal belang voor het bereiken van ontwikkeling en voor de goede werking van het lichaam.

Tijdens de ontwikkeling van bepaalde pathologieën zoals kanker (bij gewervelde dieren) is het in feite de onderbreking of het defect in de mechanismen die de chemotactische respons regelen die leidt tot metastasen, wat het detachement is van tumorcellen en de verdeling ervan naar verschillende delen. van het lichaam.

Aan de andere kant hangen veel van de functies van het immuunsysteem af van sommige lichaamscellen die "chemotactische" moleculen worden genoemd, genoemd cytokines en chemiocines, die mobiele cellen aantrekken, zoals T -cellen, naar zichzelf om een ​​speciale functie uit te oefenen.

Chemotaxis in prokaryoten

Bacteriën en bogen, zoals de twee representatieve groepen prokaryotische organismen, presenteren ook chemotactische bewegingen en zijn in feite een van de meest bestudeerde in de natuur.

Flagella -beweging in polaire flagellated bacteriën. Bron: Brudersohn, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

Bacteriën hebben een reeks regulerende eiwitten die de celbeweging die zich tegen verschillende omgevingscondities voordoet en regelen en regelen, en het controlemechanisme van deze bewegingen is onafhankelijk van de aanwezigheid van flagella of cilia op het celoppervlak, of dat de beweging optreedt door te glijden door te glijden door glijden.

Dit systeem neemt deel aan de controle van de beweging tegen verschillende soorten chemische stimuli, hetzij voor voedingsstoffen zoals peptiden, suikers of aminozuren, of voor vrij negatieve stimuli zoals de aanwezigheid van toxische of zure stoffen.

Het is belangrijk om te vermelden dat dezelfde set regulerende eiwitten deelneemt aan de controle van de beweging als reactie op zuurstofconcentraties (aerotaxis), temperatuur (thermotaxis), osmotische druk (osmotaxis) en licht (fototaxis), van wat we kunnen afleiden het belang ervan.

Om beweging te bereiken in reactie op de aanwezigheid van een gedefinieerde chemische verbinding, veroorzaken bacteriën dan een reeks moleculaire processen gerelateerd aan elkaar, vergelijkbaar met het "geheugen" en "leren" dat sensorische systemen en regulatie van motoren kenmerkt in "hoger" organismen.

Kan u van dienst zijn: gram vlek

Histidine-partner systeem fosfotransferase

In bacteriën zijn de meest voorkomende sensorische routes die behoren tot het histidine-partaatsysteemfosfotransferase, dat ten minste twee componenten heeft: een dimic kinase histidine-eiwit en een responsregulator.

Ongeveer 600 van deze systemen zijn beschreven en sommige soorten kunnen meer dan 100 hebben, die ze gebruiken om hun bewegingsreacties te bemiddelen op verschillende soorten omgevingsstimuli.

Chemotaxis -functies in bacteriën

Hoewel chemotoxis misschien een spontaan responsproces op een chemische stimulus lijkt, maakt het in bacteriën meestal deel uit van verschillende en complexe intracellulaire bewegwijzering die belangrijke implicaties hebben in:

• De pathogeniteit, Omdat chemotoxis essentieel is voor veel pathogene soorten om hun gastheren te koloniseren en binnen te vallen, die ze beheren om pH -veranderingen, voedingsstoffenconcentraties, zuurstofconcentratie, osmolariteit, enz. Door chemotaxis kunnen ze worden geleid naar de specifieke locaties van hun gastheren waar ze zich kunnen verspreiden.
• De oprichting van Symbiotische associaties, Omdat het zeer waarschijnlijk is dat sommige bacteriën van de vrije levensduur (Rizobacteria) de radicale haren van de peulvruchtplanten bereiken waarmee ze worden geassocieerd dankzij de herkenning van de aantrekkelijke chemische verbindingen die ze in hun radicale exsudaten produceren.
• De formatie van Biofilms (Grote oppervlakken van "verbonden" bacteriën met elkaar via een netwerk van polysachariden), die de volkstelling en beweging van bacteriën naar een gemeenschappelijk gebied vereist, onder andere gericht op mechanismen die verband houden met chemische communicatie.

Referenties

1. Adler, J. (1966). Chemotaxis in bacteriën. Science, 153 (3737), 708-716.
2. Keller, E. F., & Segel, l. NAAR. (1971). Model voor chemotaxis. Journal of Theoretical Biology, 30 (2), 225-234.
3. Mukherjee, een., & Sadler, p. J. Wiley Encyclopedia of Chemical Biology. 2008. Metalen in de geneeskunde: een inleidende beoordeling. in de pers.
4. Stock, j. B., & Baker, m. D. (2009). Chemotaxis. In Encyclopedia of Microbiology (PP. 71-78). Elsevier Inc.
5. Wadhams, g. H., & Armitage, J. P. (2004). Het alles begrijpen: chemotaxis bacterieel. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 5 (12), 1024-1037.