Quimiotropismo
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El quimiotropismo se define como el crecimiento de organismos impulsados ​​por estímulos químicos desde fuera del organismo. Se ha observado en bacterias , plantas y hongos . [1] Un gradiente químico puede influir en el crecimiento del organismo de forma positiva o negativa. El crecimiento positivo se caracteriza por crecer hacia un estímulo y el crecimiento negativo se aleja del estímulo. [2]

El quimiotropismo es ligeramente diferente de la quimiotaxis , la principal diferencia es que el quimiotropismo está relacionado con el crecimiento, mientras que la quimiotaxis está relacionada con la locomoción. Un proceso quimiotrópico puede tener un componente quimiotáctico subyacente, como es el caso de la levadura de apareamiento. [3]

Quimiotropismo en plantas

PSM V77 D352 El curso del tubo polínico en una rosa de roca

Un excelente ejemplo de quimiotropismo se ve en la fertilización de las plantas y el alargamiento del tubo polínico de las angiospermas , las plantas con flores. [4] A diferencia de los animales, las plantas no pueden moverse y, por lo tanto, necesitan un mecanismo de liberación para la reproducción sexual. El polen , que contiene el gametofito masculino, se transfiere a otra planta a través de insectos o viento. [5] Si el polen es compatible, germinará y comenzará a crecer. [5] El ovario libera sustancias químicas que estimulan una respuesta quimiotrópica positiva del tubo polínico en desarrollo. [6]En respuesta, el tubo desarrolla un área definida de crecimiento de la punta que promueve el crecimiento direccional y el alargamiento del tubo polínico debido a un gradiente de calcio. [5] El pronunciado gradiente de calcio se localiza en la punta y promueve el alargamiento y la orientación del crecimiento. [5] Este gradiente de calcio es esencial para que ocurra el crecimiento; se ha demostrado que la inhibición de la formación del gradiente no produce crecimiento. [5] A medida que el tubo polínico continúa creciendo hacia los óvulos, el esperma masculino permanece en la región apical y es transportado al óvulo femenino. [7] El tubo polínico se alarga a una velocidad comparable al desarrollo de neuritas.

Un ejemplo de quimiotropismo positivo y negativo lo muestran las raíces de una planta; las raíces crecen hacia minerales útiles que muestran quimiotropismo positivo y crecen lejos de los ácidos dañinos que muestran quimiotropismo negativo. [8] [9]

Quimiotropismo en animales

En organismos más complejos, un ejemplo de movimiento quimiotrópico incluye el crecimiento de axones de células neuronales individuales en respuesta a señales extracelulares. [10] La proteína secretada puede repeler o atraer neuronas específicas. Se han identificado algunas proteínas de señal como netrinas , semaforinas , neurotrofinas y factores de crecimiento de fibroblastos para ayudar al crecimiento neuronal. [10] Estas señales guían al axón en desarrollo para inervar el tejido diana correcto. [11] Los conos de crecimiento neuronal están guiados por gradientes de quimioatrayente.moléculas liberadas de sus objetivos intermedios o finales. Existe evidencia de que los axones de las neuronas periféricas son guiados por quimiotropismo y el crecimiento dirigido de algunos axones centrales también es una respuesta quimiotrópica, queda por determinar si el quimiotropismo también opera en el sistema nervioso central. También se ha observado evidencia en la regeneración neuronal, donde las sustancias quimiotrópicas guían a las neuritas ganglionares hacia el muñón neuronal degenerado. [12]

Quimiotropismo en hongos

Se observa quimiotropismo en levaduras. Las células de levadura haploide liberan factores α y α que se unen a los receptores de otra célula de levadura haploide. Las dos células de levadura se fusionan para formar un cigoto diploide a / α.

El quimiotropismo fúngico fue informado por primera vez hace más de 100 años por Anton de Bary. [13] Un ejemplo de hongos que utilizan quimiotropismo se ve en la levadura. La levadura libera feromonas químicas para atraer parejas. [14] Cada célula de levadura haploide expresa genes haploides específicos; Las células α haploides expresan genes α y las células α haploides expresan genes α. [15] Cada tipo de célula libera una feromona única: factor a o α. [16] Al secretar estos factores, se forma un gradiente químico que atrae al otro tipo de célula de levadura durante el apareamiento. Para que la levadura detecte el gradiente, debe tener receptores adecuados que se unan al factor a o α: Ste3 y Ste2 respectivamente. [17]Los receptores para detectar las feromonas son siete receptores acoplados a proteína G transmembrana ( GPCR ). [16] Una vez activado, hay una cascada de señalización que da como resultado la activación de factores de transcripción para genes específicos de apareamiento, como los involucrados en la detención del ciclo celular, la polarización direccional hacia el gradiente químico y la formación de hifas sexuales . [13] [17] Cuando las hifas de los hongos se tocan, las células se fusionan para formar un cigoto diploide. [17] Los pares de apareamiento de células de levadura en ciernes pueden polarizarse entre sí, pero pueden ajustar la ubicación de la polaridad para permitir una alineación y fusión exitosas. [3]

Ver también

  • Quimiotaxis
  • Quimiorreceptor
  • Mecanismo

Referencias

  1. ^ Turrà, David; El Ghalid, Mennat; Rossi, Federico; Di Pietro, Antonio (2015). "El patógeno fúngico utiliza el receptor de feromonas sexuales para la detección quimiotrópica de las señales de la planta huésped" . Naturaleza . 527 (7579): 521–524. doi : 10.1038 / nature15516 . ISSN  0028-0836 .
  2. ^ "Definición y ejemplos de quimiotropismo - Diccionario en línea de biología" . Artículos de biología, tutoriales y diccionario en línea . 2019-10-07 . Consultado el 23 de marzo de 2020 .
  3. ^ a b Ghose, Debraj; Jacobs, Katherine; Ramírez, Samuel; Elston, Timothy; Lew, Daniel (1 de junio de 2021). "El movimiento quimiotáctico de un sitio de polaridad permite que las células de levadura encuentren sus parejas" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 118 (22): e2025445118. doi : 10.1073 / pnas.2025445118 . ISSN 0027-8424 . PMID 34050026 . S2CID 235242389 .   
  4. ^ "Tubo de polen: crecimiento, función y formación - transcripción de la lección y el video" . Study.com . Consultado el 18 de abril de 2020 .
  5. ↑ a b c d e Krichevsky, Alexander; Kozlovsky, Stanislav V .; Tian, ​​Guo-Wei; Chen, Min-Huei; Zaltsman, Adi; Citovsky, Vitaly (15 de marzo de 2007). "Cómo crecen los tubos polínicos" . Biología del desarrollo . 303 (2): 405–420. doi : 10.1016 / j.ydbio.2006.12.003 . ISSN 0012-1606 . PMID 17214979 .  
  6. ^ Reger, BJ; Chaubal, R; Pressey, R. (1992). "Respuestas quimiotrópicas por tubos de polen de mijo perla" . Reproducción sexual de plantas . 5 (1): 47–56. doi : 10.1007 / BF00714557 . S2CID 4592052 . Consultado el 7 de febrero de 2018 . 
  7. ^ Hepler, Peter K .; Vidali, Luis; Cheung, Alice Y. (1 de noviembre de 2001). "Crecimiento de células polarizadas en plantas superiores". Revisión anual de biología celular y del desarrollo . 17 (1): 159-187. doi : 10.1146 / annurev.cellbio.17.1.159 . ISSN 1081-0706 . PMID 11687487 .  
  8. ^ Henke, Michael; Sarlikioti, Vaia (3 de agosto de 2014). "Explorando la plasticidad del desarrollo de la raíz al nitrógeno con un modelo arquitectónico tridimensional". Suelo vegetal . 385 (1–2): 49–62. doi : 10.1007 / s11104-014-2221-7 . S2CID 17630453 . 
  9. ^ Newcombe FC, Rhodes AL (1904). "Quimotropismo de raíces" . Gaceta botánica . 37 (1): 22–35. doi : 10.1086 / 328441 . JSTOR 2465652 . S2CID 84789317 .  
  10. ^ a b Song, Hong-jun; Poo, Mu-ming (marzo de 2001). "La biología celular de la navegación neuronal" . Biología celular de la naturaleza . 3 (3): E81 – E88. doi : 10.1038 / 35060164 . ISSN 1476-4679 . PMID 11231595 . S2CID 7449327 .   
  11. ^ Tessier-Lavigne, Placzek, Lumsden, Dodd, Jessell (1988). "Guía quimiotrópica del desarrollo de axones en el sistema nervioso central de mamíferos". Naturaleza . 336 (6201): 775–8. Código Bibliográfico : 1988Natur.336..775T . doi : 10.1038 / 336775a0 . PMID 3205306 . S2CID 4247407 .  CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  12. ^ Gu X, Thomas PK, Rey RH (1995). "Quimiotropismo en la regeneración nerviosa estudiado en cultivo de tejidos" . Revista de anatomía . 186 (1): 153–63. PMC 1167281 . PMID 7649810 .  
  13. ^ a b Turrà, David; Nordzieke, Daniela; Vitale, Stefania; El Ghalid, Mennat; Di Pietro, Antonio (1 de septiembre de 2016). "Quimiotropismo hifal en patogenicidad fúngica" . Seminarios en Biología Celular y del Desarrollo . Potenciadores transcripcionales. 57 : 69–75. doi : 10.1016 / j.semcdb.2016.04.020 . ISSN 1084-9521 . PMID 27150623 .  
  14. ↑ Martin, Sophie G. (1 de junio de 2019). "Mecanismos moleculares de quimiotropismo y fusión celular en hongos unicelulares" . Revista de ciencia celular . 132 (11): jcs230706. doi : 10.1242 / jcs.230706 . ISSN 0021-9533 . PMID 31152053 .  
  15. ^ Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James (2000). "Especificación de tipo de célula y conversión de tipo de apareamiento en levadura" . Biología celular molecular. 4ª Edición .
  16. ↑ a b Arkowitz, Robert A. (agosto de 2009). "Gradientes químicos y quimiotropismo en levaduras" . Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . 1 (2): a001958. doi : 10.1101 / cshperspect.a001958 . ISSN 1943-0264 . PMC 2742094 . PMID 20066086 .   
  17. ^ a b c Merlini, Laura; Dudin, Omaya; Martin, Sophie G. (marzo de 2013). "Emparejar y fusionar: cómo lo hacen las células de levadura" . Biología abierta . 3 (3): 130008. doi : 10.1098 / rsob.130008 . ISSN 2046-2441 . PMC 3718343 . PMID 23466674 .   
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