Chemotropizm
Chemotropizm definiuje się jako wzrost organizmów kierowany przez bodziec chemiczny z zewnątrz organizmu. Zaobserwowano to u bakterii , roślin i grzybów . Gradient chemiczny może wpływać na wzrost organizmu w pozytywny lub negatywny sposób. Dodatni wzrost charakteryzuje się wzrostem w kierunku bodźca, a ujemny wzrost oddalaniem się od bodźca.
Chemotropizm różni się nieco od Chemotaksji , główna różnica polega na tym, że chemotropizm jest związany ze wzrostem, podczas gdy chemotaksja jest związana z poruszaniem się. Proces chemotropowy może mieć podstawowy składnik chemotaktyczny, jak ma to miejsce w przypadku drożdży godowych.
Chemotropizm u roślin
Jednym z najlepszych przykładów chemotropizmu jest nawożenie roślin i wydłużanie łagiewki pyłkowej roślin okrytonasiennych i kwitnących. W przeciwieństwie do zwierząt, rośliny nie mogą się poruszać i dlatego potrzebują mechanizmu dostarczania do rozmnażania płciowego. Pyłek , który zawiera męski gametofit, jest przenoszony na inną roślinę przez owady lub wiatr. Jeśli pyłek jest kompatybilny, wykiełkuje i zacznie rosnąć. Jajnik uwalnia substancje chemiczne, które stymulują pozytywną odpowiedź chemotropową z rozwijającej się łagiewki pyłkowej. W odpowiedzi łagiewka rozwija określony obszar wzrostu końcówki, który sprzyja kierunkowemu wzrostowi i wydłużeniu łagiewki pyłkowej z powodu gradientu wapnia. Stromy gradient wapnia jest zlokalizowany w wierzchołku i sprzyja wydłużeniu i ukierunkowaniu wzrostu. Ten gradient wapnia jest niezbędny do zajścia wzrostu; wykazano, że hamowanie tworzenia się gradientu nie prowadzi do wzrostu. Ponieważ łagiewka pyłkowa nadal rośnie w kierunku zalążków, męski plemnik pozostaje w okolicy wierzchołkowej i jest transportowany do żeńskiego zalążka. Łagiewka pyłkowa wydłuża się w tempie porównywalnym do rozwoju neurytów
Przykładem pozytywnego i negatywnego chemotropizmu są korzenie rośliny; korzenie rosną w kierunku użytecznych minerałów wykazujących pozytywny chemotropizm i odrastają od szkodliwych kwasów wykazujących ujemny chemotropizm.
Chemotropizm u zwierząt
W bardziej złożonych organizmach przykład ruchu chemotropowego obejmuje wzrost pojedynczych aksonów komórek nerwowych w odpowiedzi na sygnały zewnątrzkomórkowe. Wydzielane białko może odpychać lub przyciągać określone neurony. Niektóre białka sygnałowe, takie jak netryny , semaforyny , neurotrofiny i czynniki wzrostu fibroblastów, zostały zidentyfikowane jako wspomagające wzrost neuronów. Sygnały te prowadzą rozwijający się akson do unerwienia właściwej tkanki docelowej. Stożki wzrostu neuronów są kierowane przez gradienty chemoatraktantów uwalnianych z ich pośrednich lub końcowych celów. Istnieją dowody na to, że aksony neuronów obwodowych są kierowane przez chemotropizm, a ukierunkowany wzrost niektórych aksonów centralnych jest również odpowiedzią chemotropową, pozostaje do ustalenia, czy chemotropizm działa również w ośrodkowym układzie nerwowym. Dowody odnotowano również w regeneracji neuronów, gdzie substancje chemotropowe kierują neuryty zwojowe w kierunku zdegenerowanego kikuta neuronu.
Chemotropizm u grzybów
Chemotropizm grzybów został po raz pierwszy opisany ponad 100 lat temu przez Antona de Bary'ego. Jeden przykład grzybów wykorzystujących chemotropizm jest widoczny w drożdżach. Drożdże uwalniają chemiczne feromony w celu zwabienia partnerów. Każda haploidalna komórka drożdży wyraża specyficzne haploidalne geny; haploidalne komórki α wyrażają geny α, a haploidalne komórki α wyrażają geny α. Każdy typ komórek uwalnia unikalny feromon: czynnik a lub α. Poprzez wydzielanie tych czynników powstaje gradient chemiczny, który przyciąga inny typ komórek drożdży podczas krycia. Aby drożdże wyczuły gradient, muszą mieć odpowiednie receptory, które wiążą czynnik a lub α: odpowiednio Ste3 i Ste2. Receptory do wykrywania feromonów to siedem transbłonowych receptorów sprzężonych z białkiem G ( GPCR ). Po aktywacji następuje kaskada sygnalizacyjna, która powoduje aktywację czynników transkrypcyjnych dla genów specyficznych dla krycia, takich jak te zaangażowane w zatrzymanie cyklu komórkowego, polaryzację kierunkową w kierunku gradientu chemicznego i tworzenie strzępek płciowych . Kiedy strzępki grzyba dotykają, komórki łączą się, tworząc diploidalną zygotę. Kojarzące się pary pączkujących komórek drożdży mogą polaryzować się od siebie, ale są w stanie dostosować położenie polaryzacji, aby umożliwić pomyślne wyrównanie i fuzję.