Chemiotaxis

Chemiotassi nei batteri

Cos'è chemiotossis?

La chemiotassi è definita come l'orientamento o il movimento di un organismo o di una cellula mobile in risposta alla presenza di alcune sostanze chimiche nell'ambiente che lo circonda. Il movimento può essere verso la fonte dello stimolo chimico o contro di esso, cioè allontanandosi da questo.

"Chemiotaxis" è un termine composto: Taxi definisce il movimento di un organismo o una cellula in risposta a determinati tipi di stimoli (luce, temperatura, oggetti, composti chimici) e Chemio Si riferisce a una sostanza chimica che, in quanto tale, ha caratteristiche e proprietà particolari.

In natura si può dire che tutti gli organismi mobili e le cellule che hanno la capacità di libera circolazione presentano un qualche tipo di movimento chemiotattico (per chimiotaxis) e questi movimenti sono stati molto studiati soprattutto negli organismi unicellulari, procariotici ed eucariotici.

Le prime osservazioni della chemitassi nei procarioti, ad esempio, furono eseguite in batteri alla fine del XIX secolo, quando un gruppo di biologi (tra cui Engelmann e Pfeffer) scoprì il movimento dei batteri nella direzione dell'ossigeno, verso alcuni elementi minerali e diversi nutrienti organici.

Molecole attraenti e repellenti

La chemiotassi, o il movimento di cellule o organismi in relazione a uno stimolo chimico, può verificarsi come movimento verso La fonte di stimolo o contro di questo (che si allontana), a seconda delle caratteristiche chimiche e di alcune proprietà di stimolo.

Pertanto, autori diversi hanno definito due tipi di sostanze, il attraente e il repellenti Questo, come può essere compreso nel tuo nome, causano rispettivamente una risposta chemiotattica positiva o negativa.

Tuttavia, va detto che il movimento verso O contro di un attraente o repellente è relativo al tipo di cellula, perché ciò che per alcuni microrganismi o cellule del corpo di un animale, per esempio, è un repellente, per altri può essere un attraente e viceversa.

Allo stesso modo, è stato generalmente determinato che il movimento è proporzionale al gradiente chimico delle sostanze che funzionano come una "fonte dello stimolo", cioè dipende dalla loro concentrazione e dalla distanza a cui sono rispetto a questo.

Il movimento chemiotattico

Entrambe le cellule che fanno parte di tessuti e organi di animali, vegetali e fungini, e quelle che compongono le popolazioni di diverse specie di organismi unicellulari, eucarioti e procarioti, sono permanentemente censurare L'ambiente che li circonda.

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Questo censimento Permette loro, in particolare organismi unicellulari, identificando possibili fonti di cibo o potenziale pericolo e rispondendo a questi stimoli specifici: una delle risposte più comuni è quella del movimento, in modo che queste cellule si avvicinino o si allontanino dalla fonte della fonte di lo stimolo con una certa velocità, a seconda del caso.

Indipendentemente dal tipo di cellula o qual è il tipo di stimolo chimico in questione, tutte le risposte chemiotattiche dipendono da un sistema per un ligando, un ricevitore e, nella maggior parte dei casi, un messaggero chimico che trasmette le informazioni ai componenti intracellulari responsabili del trasporto fuori la risposta.

I recettori sono noti come Chemirrecettori, Sono specializzati per la percezione di piccole concentrazioni di alcune molecole chimiche, che agiscono come Ligandi, e i messaggeri intracellulari variano da una cellula all'altra.

Chemiotaxis negli eucarioti

In tutte le cellule eucariotiche, compresi gli organismi eucariotici unicellulari, il movimento contro qualsiasi tipo di stimolo dipende da una serie di meccanismi ampiamente diffusi, che hanno a che fare con la regolazione dei componenti del citoscheletro.

Il citoscheletro è una complessa rete intracellulare che partecipa alla comunicazione intracellulare, al movimento intracellulare di organelle e vescicole, ecc., e questo consiste in tre tipi di filamenti noti come microfilamenti, microtubuli E filamenti intermedi.

Cellula eucariotica animale

I microfilamenti sono formati da una proteina chiamata actina, i microtubuli sono polimeri di tubulina e i filamenti intermedi rappresentano un gruppo più eterogeneo, formato da vari tipi di proteine ​​diverse.

Pertanto, la polimerizzazione e la depolimerizzazione degli elementi che compongono il citoscheletro è ciò che consente o origina il movimento cellulare eucariotico di fronte a qualsiasi stimolo, inclusi gli stimoli chemiotattici.

A loro volta, questi fenomeni di polimerizzazione e depolimerizzazione sono geneticamente controllati, poiché sono stabilite alcune condizioni per l'espressione degli enzimi che controllano questi processi dopo la ricezione dello stimolo chimico.

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Questi fenomeni dipendono, in particolare da una serie di enzimi, meglio conosciuti come chinasi o proteine ​​chinasi: serin chinasi, busto o bulloni di tirosina.

Funzioni di chemiotossis negli eucarioti multicellulari

I movimenti chemiotattici negli organismi multicellulari sono fondamentali per il raggiungimento dello sviluppo e per il corretto funzionamento del corpo.

In effetti, durante lo sviluppo di alcune patologie come il cancro (negli animali vertebrati), è l'interruzione o il difetto nei meccanismi che controllano la risposta chemiotattica che porta a metastasi, che è il distacco delle cellule tumorali e la sua distribuzione a diverse parti di parti del corpo.

D'altra parte, molte delle funzioni del sistema immunitario dipendono da alcune cellule del corpo che producono molecole "chemiotattiche" chiamate citochine e chemiocine, che attirano cellule mobili, come le cellule T, verso se stesse per esercitare una funzione speciale.

Chemiotassi nei procarioti

I batteri e gli archi, come i due gruppi rappresentativi di organismi procariotici, presentano anche movimenti chemiotattici e sono, in effetti, tra i più studiati in natura.

Movimento di flagello in batteri flagellati polari. Fonte: Brudersohn, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

I batteri hanno un insieme di proteine ​​regolatorie che dirigono e controllano il movimento cellulare che si verifica contro diverse condizioni ambientali e il meccanismo di controllo di questi movimenti è indipendente dalla presenza di flagelli o cilia sulla superficie cellulare o se il movimento si verifica scivolando.

Questo sistema partecipa al controllo del movimento contro diversi tipi di stimoli chimici, sia di fronte a nutrienti come peptidi, zuccheri o aminoacidi o di fronte a stimoli piuttosto negativi come la presenza di sostanze tossiche o acide.

È importante ricordare che la stessa serie di proteine ​​regolatori partecipa al controllo del movimento in risposta alle concentrazioni di ossigeno (aerotassi), temperatura (termotassi), pressione osmotica (osmotassi) e luce (fototassi), di ciò che possiamo dedurre la sua importanza.

Per raggiungere il movimento in risposta alla presenza di un composto chimico definito, quindi i batteri innescano una serie di processi molecolari relativi all'uno all'altro, paragonabili alla "memoria" e "apprendimento" che caratterizza i sistemi sensoriali dei motori e la regolazione neuronale in "superiore" organismi.

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Sistema di partner di istidina fosfotransferasi

Nei batteri, i percorsi sensoriali più comuni sono quelli che appartengono al sistema partotransferasi del party di istidina, che ha almeno due componenti: una proteina di istidina di chinasi dimica e un regolatore di risposta.

Sono stati descritti circa 600 di questi sistemi e alcune specie possono avere più di 100, che usano per mediare le loro risposte di movimento a diversi tipi di stimoli ambientali.

La chemiotassi funzioni nei batteri

Sebbene la chemiotossis possa sembrare un processo spontaneo di risposta a uno stimolo chimico, nei batteri fa di solito parte di una segnaletica intracellulare diversa e complessa che ha importanti implicazioni in:

• IL patogenicità, Poiché la chemiotossis è essenziale per molte specie patogene di colonizzare e invadere i loro ospiti, che riescono a censurare i cambiamenti di pH, le concentrazioni di nutrienti, la concentrazione di ossigeno, l'osmolarità, ecc. Attraverso la chemiotassi possono essere guidati verso i siti specifici dei loro ospiti dove possono proliferare.
• Lo stabilimento di Associazioni simbiotiche, Dal momento che è molto probabile che alcuni batteri del terreno della vita libera (Rizobacteria) raggiungano i peli radicali delle piante di legumi con cui sono associati grazie al riconoscimento degli attraenti composti chimici che producono nei loro essudati radicali.
• La formazione di Biofilms (Grandi superfici di batteri "connessi" tra loro attraverso una rete di polisaccaridi), che richiede il censimento e il movimento dei batteri verso una regione comune, diretta, tra le altre cose, mediante meccanismi legati alla comunicazione chimica.

Riferimenti

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