Chemiotaxis

Quimiotaxia em bactérias

O que é quimiotoxis?

A quimiotaxia é definida como a orientação ou movimento de um organismo ou uma célula móvel em resposta à presença de certas substâncias químicas no ambiente ao seu redor. O movimento pode ser em direção à fonte do estímulo químico ou contra ele, ou seja, afastando -se disso.

"Chemiotaxis" é um termo composto: Táxis define o movimento de um organismo ou uma célula em resposta a certos tipos de estímulos (luz, temperatura, objetos, compostos químicos) e quimio Refere -se a um produto químico que, como tal, tem características e propriedades específicas.

Na natureza, pode -se dizer que todos os organismos móveis e células que têm capacidade de livre circulação exibem algum tipo de movimento quimiotático (por quimiotraxia), e esses movimentos foram muito estudados especialmente em organismos unicelulares, procarióticos e eucarióticos.

As primeiras observações da quimiotáxia nos procariontes, por exemplo, foram realizadas em bactérias no final do século XIX, quando um grupo de biólogos (incluindo Engelmann e Pfeffer) descobriu o movimento de bactérias na direção do oxigênio, a certos elementos minerais e Diferentes nutrientes orgânicos.

Moléculas atraentes e repelentes

Quimiotaxia, ou o movimento de células ou organismos em relação a um estímulo químico, pode ocorrer como um movimento na direção A fonte de estímulo ou em contra disso (afastando -se), dependendo das características químicas e de certas propriedades de estímulo.

Assim, diferentes autores definiram dois tipos de substâncias, o atraente e as repelentes que, como pode ser entendido em seu nome, eles causam uma resposta quimiotática positiva ou negativa, respectivamente.

No entanto, deve -se dizer que o movimento na direção qualquer em contra de um atraente ou repelente é relativo ao tipo de célula, porque o que para alguns microorganismos ou células do corpo de um animal, por exemplo, é um repelente, para outros pode ser um atraente e vice -versa.

Da mesma forma, geralmente foi determinado que o movimento é proporcional ao gradiente químico das substâncias que funcionam como uma "fonte do estímulo", ou seja, que depende de sua concentração e distância em que estão em relação a isso.

O movimento quimiotático

Ambas as células que fazem parte de tecidos e órgãos de animais, plantas e fúngicos, e aqueles que compõem as populações de diferentes espécies de organismos unicelulares, eucariotos e procariontes, são permanentemente censurar O ambiente que os rodeia.

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Esse Censo Permite -lhes, especialmente organismos unicelulares, identificando possíveis fontes de alimento ou perigo potencial e respondendo a esses estímulos específicos: uma das respostas mais comuns é a do movimento, de modo que essas células se aproximam ou se afastam da fonte da fonte de o estímulo com alguma velocidade, dependendo do caso.

Independentemente do tipo de célula ou qual é o tipo de estímulo químico em questão, todas as respostas quimiotáticas dependem de um sistema para um ligante, um receptor e, na maioria dos casos, um mensageiro químico que transmite as informações aos componentes intracelulares encarregados do transporte fora da resposta.

Receptores são conhecidos como quimiorreceptores, Eles são especializados para a percepção de pequenas concentrações de certas moléculas químicas, que atuam como Ligantes, e mensageiros intracelulares variam de uma célula para outra.

Chemiotaxia em eucariotos

Em todas as células eucarióticas, incluindo organismos eucarióticos unicelulares, o movimento contra qualquer tipo de estímulo depende de uma série de mecanismos amplamente disseminados, que têm a ver com a regulação dos componentes do citoesqueleto.

O citoesqueleto é uma rede intracelular complexa que participa da comunicação intracelular, do movimento intracelular de organelas e vesículas, etc., e isso consiste em três tipos de filamentos conhecidos como microfilamentos, microtúbulos e filamentos intermediários.

Célula eucariótica animal

Os microfilamentos são formados por uma proteína chamada actina, os microtúbulos são polímeros de tubulina e os filamentos intermediários representam um grupo mais heterogêneo, formado por vários tipos de diferentes proteínas.

Assim, a polimerização e despolimerização dos elementos que compõem o citoesqueleto é o que permite ou origina o movimento celular eucariótico em face de qualquer estímulo, incluindo estímulos quimiotáticos.

Por sua vez, esses fenômenos de polimerização e despolimerização são controlados geneticamente, uma vez que certas condições são estabelecidas para a expressão das enzimas que controlam esses processos após a recepção do estímulo químico.

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Esses fenômenos dependem, especificamente de uma série de enzimas, mais conhecidas como cinases ou proteínas cinases: serina quinases, agitação ou parafusos de tirosina.

Funções de quimiotoxis em eucariotos multicelulares

Os movimentos quimiotáticos em organismos multicelulares são críticos para a conquista do desenvolvimento e para o funcionamento adequado do corpo.

De fato, durante o desenvolvimento de certas patologias, como câncer (em animais de vertebrados), é a interrupção ou defeito nos mecanismos que controlam a resposta quimiotática que leva a metástases, que é o destacamento das células tumorais e sua distribuição a diferentes partes do corpo.

Por outro lado, muitas das funções do sistema imunológico dependem de algumas células corporais que produzem moléculas "quimiotáticas" chamadas citocinas e quimiocinas, que atraem células móveis, como células T, para si mesmas para exercer alguma função especial.

Quimiotaxia em procariontes

Bactérias e arcos, como os dois grupos representativos de organismos procarióticos, também apresentam movimentos quimiotáticos e estão, de fato, entre os mais estudados na natureza.

Movimento de flagelos em bactérias flageladas polares. Fonte: Brudersohn, CC BY-SA 2.0, via Wikimedia Commons

As bactérias têm um conjunto de proteínas regulatórias que direcionam e controlam o movimento celular que ocorre contra diferentes condições ambientais, e o mecanismo de controle desses movimentos é independente da presença de flagelos ou cílios na superfície celular, ou se o movimento ocorre ao deslizar.

Este sistema participa do controle do movimento contra diferentes tipos de estímulos químicos, na frente de nutrientes como peptídeos, açúcares ou aminoácidos, ou na frente de estímulos bastante negativos, como a presença de substâncias tóxicas ou ácidas.

É importante mencionar que o mesmo conjunto de proteínas reguladoras participa do controle do movimento em resposta a concentrações de oxigênio (aerotaxis), temperatura (termotaxia), pressão osmótica (osmotaxia) e luz (fototaxia), do que que podemos deduzir sua importância.

Para alcançar o movimento em resposta à presença de um composto químico definido, as bactérias desencadeiam uma série de processos moleculares relacionados entre si, comparável à "memória" e "aprendizado" que caracteriza sistemas sensoriais e neuronais de regulação em "superior" Organismos.

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Sistema de Histidina-Partner Fosfotransferase

Nas bactérias, as rotas sensoriais mais comuns são aquelas que pertencem à fosfotransferase do sistema de histidina-parte-partato, que possui pelo menos dois componentes: uma proteína de histidina quinica dimic e um regulador de resposta.

Cerca de 600 desses sistemas foram descritos e algumas espécies podem ter mais de 100, que eles usam para mediar suas respostas de movimento a diferentes tipos de estímulos ambientais.

Funções de quimiotaxia em bactérias

Embora a quimiotoxia possa parecer um processo espontâneo de resposta a um estímulo químico, em bactérias geralmente faz parte de sinalização intracelular diferente e complexa que têm implicações importantes em:

• O patogenicidade, Como a quimiotoxia é essencial para muitas espécies patogênicas colonizarem e invadirem seus hospedeiros, que eles conseguem censurar mudanças de pH, concentrações de nutrientes, concentração de oxigênio, osmolaridade etc. Através da quimiotaxia, eles podem ser guiados para os locais específicos de seus hosts, onde eles podem proliferar.
• O estabelecimento de Associações simbióticas, Como é muito provável que algumas bactérias do solo da vida livre (Rizobacteria) atinjam os cabelos radicais das plantas de leguminosas com as quais estão associadas graças ao reconhecimento dos atraentes compostos químicos que eles produzem em seus exsudatos radicais.
• A formação de Biofilmes (Grandes superfícies de bactérias "conectadas" entre si através de uma rede de polissacarídeos), que requer o censo e o movimento de bactérias em direção a uma região comum, direcionada, entre outras coisas, por mecanismos relacionados à comunicação química.

Referências

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