TROPISMOS Y NASTIAS

TEMA 4: TROPISMOS Y NASTIAS

Los girasoles siguen la posición del sol, pero para darle la espalda mientras dure la floración. Solo al final, cuando las semillas están a punto de madurar se giran y buscan exponer las semillas al sol. Es curioso porque siempre se ha dicho al revés, cosa de poetas.

Las raíces crecen hacia abajo siguiendo el campo gravitatorio, mientras que los tallos crecen al revés, en contra del campo gravitatorio. Responden a estímulos direccionales. Los cambios producidos por estos estímulos se llaman tropismos (cambios en la dirección de crecimiento). Puede también que estos cambios de deban a estímulos difusos o multidireccionales (flores que se abren durante el día, p.e.). Esta reorientación se llama nastia (por ejemplo los girasoles).

FOTOTROPISMO

Los coleoptilos crecen en dirección al sol. Se da un crecimiento diferencial, mayor en el sitio donde no da la luz y menor donde da la luz. Este crecimiento (reorientación) está controlado por auxinas. Para comprobarlo se hicieron una serie de experimentos:

 Teniendo en cuenta que las células del ápice son las que sintetizan la auxina, se cortó la conexión entre distintas partes del ápice del coleoptilo insertando un cubreobjetos (superficie impermeable) y se iluminó desde un lado.

Los resultados fueron los siguientes:

• No hay respuesta si:

o Cortamos la conexión entre las células del ápice y las de abajo en la zona sombreada.

o Cortamos la conexión del ápice entre la zona sombreada y la soleada.

• Hay respuesta si:

o Cortamos la conexión entre las células del ápice y las de abajo en la zona donde da la luz.

o Cortamos la conexión del ápice transversalmente a la zona sombreada y la soleada.

 En otro experimento cortamos el ápice de un coleoptilo y lo ponemos sobre un dadito de agar, que absorbe la auxina sintetizada y dentro del bloque difunde. Para evitar que difunda se pone un cubreobjetos y obtenemos los resultados del dibujo.

Si cogemos el dadito y lo ponemos sobre el coleoptilo, solo sobre una mitad, el coleoptilo se inclina 26’20.

Con todo esto sabemos que la auxina se transporta de la zona iluminada a la sombreada. Para comprobarlo se hizo otro experimento:

 Cortamos y prescindimos del ápice. Usamos un bloque de agar con auxina radiactiva en su lugar. El bloque lo ponemos sobre el coleoptilo y al otro extremo ponemos otro bloque de agar dividido en dos por un cubreobjetos. Los resultados que obtenemos son que el 38% de la radiactividad se acumula en el agar de la zona iluminada, mientras que en el de la sombreada se acumula el 62%.

Mediante una auto-radiografía vemos las líneas de película revelada, donde se ve que las líneas se desplazan hacia la zona sombreada (auxina traslocada).

Debido a esto tenemos dos problemas a resolver:

• Si es efecto de la luz necesitamos un fotorreceptor.

• Hay que saber donde se localiza el receptor.

*Inhibición del crecimiento por elongación por Pfr… (elena).

El hipocótilo de la planta iluminada por luz roja es más corto que el de la planta en oscuridad. El epicótilo ya ha salido y parte de él y de las hojas ya son verdes. En la que iluminamos con luz R y FR también se forma epicótilo. El crecimiento del epicótilo es independiente de Pfr. Se vuelve algo verde, pero poco. La clorofila formada tampoco está bajo control del Pfr. Pfr inhibe la elongación de los coleoptilos y la de los hipocótilos.

 Analizamos el espectro de acción: medimos el espectro de absorción por cantidad de macroefecto fisiológico que observamos desde fuera, que es la inclinación de los coleoptilos (a). Vamos iluminando desde el ultravioleta, aumentando la longitud de onda, pasando por el violeta, el azul, el verde… La luz azul provoca una respuesta fototrófica con mayor probabilidad. Pfr no puede ser por tanto el receptor, ni tampoco la clorofila debido a que los coleoptilos son capaces de crecer en la oscuridad.

¿Qué pigmentos tienen los coleoptilos?

Vemos los espectros de acción de otros tipos de pigmentos:

• Carotenos (b): no tienen pico en 370.

• Xantofilas (c): son carotenos oxidados.

• Flavinas (d): picos en 375, 460 y 500 nm.

Delbruch y col. estudiaban Drosophila. Un español, Cerdá, estaba interesado en el hongo Phycomyces. De estas dos especies surgieron familias mutantes:

• car -: déficit de carotenos.

• Fp-: déficit de flavina.

Se iluminaron ambos mutantes con luz azul y se observó respuesta fototrófica en car-, pero no en Fp-. La falta de flavinas anula la capacidad de respuesta frente a la luz azul (fototropismo). Por tanto, podemos descartar que el receptor sea un caroteno o una xantofila, y sólo puede tratarse de una flavina.

¿Dónde está el centro de respuesta fototrófica?

El coleoptilo se dobla por otra parte distinta. Hay una distancia que tercia entre el centro de recepción y el de respuesta.

 El fotorreceptor puede tratarse de una flavina o una flavoproteína. Para determinar su naturaleza, analizamos mutantes de estos dos pigmentos.

Se encontraron dos mutantes del gen phot, por lo que nos encontramos con varios alelos: PHOT1 y PHOT2, ambos dominantes, y los mutantes phot1 y phot2 no funcionales. Tras analizar los resultados (tabla), vemos que la recepción de la luz tenue es dependiente de PHOT1 y la luz de alta frecuencia es recibida por PHOT2 (aunque ésta es una conclusión precipitada, debería ser así). PHOT1 es fundamental para la respuesta fototrófica y PHOT2 debe ayudar a que la respuesta de alta frecuencia se dé. Las proteínas receptoras de luz azul responsables de la respuesta fototrófica se llaman fototropinas, y tienen un núcleo flavínico como receptor fototrófico.

El espectro de absorción de PHOT1 revela dos picos de absorción en torno a los 450 y 475 nm, que disminuyen al aumentar el tiempo. La flavina fotoexcitada va perdiendo capacidad, se blanquea, pero mantiene un pico en 375 nm.

Se ven 3 puntos de entrecruzamiento entre los espectros, denominados puntos isosbésticos, que marcan la formación de un enlace tipo tiólico (S). La flavina cambia de conformación.

Los dominios LOV son secuencias de aminoácidos sensibles a la luz. En el extremo N-terminal de la proteína receptora hay dos dominios: LOV1 (más cercano al extremo) y LOV2, cada uno unido a una molécula de flavina, las cuales reciben los fotones. Hay una actividad serina-treonina-quinasa inactiva en la oscuridad (inhibida) que es activada cuando los fotones azules

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