Ciclosis: características y ejemplos
La ciclosis o movimiento citoplasmáticoes el desplazamiento que pudiera realizar el citoplasma dentro de la célula de algunos seres vivos, como las plantas superiores, las bacterias y los animales. Gracias a este, pueden ser transportados los nutrientes, los orgánulos y las proteínas, entre otros.
La ciclosis juega un papel muy importante en algunos procesos biológicos, como el crecimiento rápido que ocurre en los extremeos de los pelos radiculares y el desarrollo del tubo polínico. Así mismo, gracias a dicho movimiento, los cloroplastos pueden desplazarse dentro las células vegetales.
Se han realizado diversas investigaciones sobre cómo ocurre el desplazamiento citoplasmático. Algunas están orientadas hacia el planteamiento de que las proteínas “motoras” son las impulsoras de este proceso. Estas contienen dos proteínas, que se movilizan gracias al ATP.
En este sentido, la miosina está unida a los organelos y se desplaza por las fibras de actina, formada por proteínas motoras. Debido a esto, los orgánulos y otros contenidos del citoplasma se pudieran ver arrastrados también.
Sin embargo, actualmente se plantea una teoría donde se involucran, como elementos participantes en la ciclosis, la viscosidad del citoplasma y las características de la membrana citoplasmática.
Índice del artículo
Las células, bien sean animales, vegetales o fúngicas, poseen organelos. Estos componentes cumplen diversas funciones vitales, como el procesamiento de los nutrientes, la participación en el proceso de división celular y la dirección de las diversas acciones de la célula.
Además, contienen el material genético que garantiza la transmisión de los caracteres propios de cada organismo.
Estas estructuras, a diferencia de los órganos de los animales y de las plantas, no están fijos. Se encuentran “flotando” y moviéndose dentro del citoplasma, a través de la ciclosis.
Existe una teoría que trata de explicar el movimiento citoplasmático. Dicho planteamiento sugiere que este es el resultado de la actuación de las proteínas motoras. Estas son fibras, formadas por actina y miosina, que se encuentran en la membrana de la célula.
Su actuación es debido al empleo del ATP, que es un combustible energético producido dentro de la célula. Gracias a esta molécula de adenosina trifosfato y a la autoorganización, entre otros procesos internos, los orgánulos y las proteínas pueden moverse dentro del citoplasma.
Un claro ejemplo de esto es el desplazamiento de los cloroplastos en el citoplasma. Esto ocurre debido a que el fluido es arrastrado por los efectos de las moléculas motoras.
Mientras que las moléculas proteicas de miosina se trasladan por las fibras de actina, arrastran a los cloroplastos que se encuentran unidos a esta última.
En las células vegetales existen diversos patrones de este desplazamiento. Uno de ellos es la fuente de flujo. Este se caracteriza por tener un flujo central en la celda que está en la dirección contraria a la periferia. Un ejemplo de dicho patrón de movimiento ocurre en el tubo de polen de los lirios.
También, existe la transmisión rotacional en forma de espiral, presente en la Chara, un género de alga verde que forma parte de la familia Characeae.
Investigaciones recientes
Producto de investigaciones realizadas recientemente, surge un nuevo modelo. Este plantea que posiblemente los motores proteicos de miosina no requieran asociarse de manera directa con alguna red de tipo elástico.
El desplazamiento podría ser realizado debido a la alta viscosidad que tiene el citoplasma, además de una delgada capa de deslizamiento.
Probablemente, esto pudiera ser suficiente para el citoplasma se mueva en un gradiente de velocidad plano, cosa que realiza casi a la misma velocidad como lo hacen las partículas activas.
Los movimientos citoplasmáticos generalmente ocurren en aquellas células mayores de 0,1 milímetro. En las células de menor tamaño, la difusión molecular es rápida, mientras que en las células más grandes esta se ralentiza. Debido a esto, posiblemente las células de gran tamaño necesitan de la ciclosis para tener una función orgánica eficiente.
El desplazamiento citoplasmático depende de la temperatura intracelular y del pH. Los estudios arrojan que la temperatura en la ciclosis tiene una relación proporcional directa con los altos valores térmicos.
En las células de tipo vegetal, los cloroplastos se mueven. Esto probablemente se encuentra relacionado con la búsqueda de una mejor posición, que le permita absorber la luz más efectiva para la realización del proceso de fotosíntesis.
La velocidad con que se realice este desplazamiento se ve influenciada por el pH y la temperatura.
De acuerdo a las investigaciones realizadas en torno a este tema, el pH neutro es el óptimo para garantizar un rápido movimiento citoplasmático. Esta eficiencia disminuye notablemente en pH ácidos o básicos.
Algunas especies de Paramecium presentan una movilización del citoplasma de tipo rotacional. En esta, la mayor parte de las partículas y orgánulos citoplasmáticos fluyen a todo lo largo de una ruta permanente y en un sentido constante.
Algunos trabajos de investigación, donde se utilizaron novedosos métodos de observación, inmovilización y registro, han descrito varias propiedades del movimiento del citoplasma.
En este sentido, se destaca que el perfil de velocidad en las capas coaxiales plasmáticas tiene una forma de parábola. Además, el flujo en el espacio intercelular es constante.
Como consecuencia, las partículas utilizadas como marcadores de este desplazamiento tienen movimientos de índole saltatorios. Estas características del Paramecium, propias de una ciclosis rotatoria, pudieran servir de modelo para estudios relacionados con la función y la dinámica de la motilidad del citoplasma.
El desplazamiento del citoplasma es un fenómeno altamente frecuente en las células vegetales, presentando a menudo patrones diversos.
En trabajos experimentales, han quedado demostrado que existen procesos autónomos de autoorganización de los microfilamentos. Dicho planteamiento impulsa la creación de los modelos de transmisión en la morfogénesis. En estos, ocurre una combinación entre los dinamismos motores y la hidrodinámica, tanto a nivel macroscópico como microscópico.
Por otra parte, los tallos de los entrenudos del alga verde Chara corallina tienen células individuales con un diámetro aproximado de 1 milímetro y algunos centímetros de longitud. En células de este gran tamaño, la difusión térmica no es una opción viable para movilizar eficientemente sus estructuras internas.
En este caso, la ciclosis es una alternativa eficaz, debido a que moviliza todo el fluido intracelular.
El mecanismo de este desplazamiento involucra el flujo dirigido de la miosina en las pistas de actina, donde pudiera haber un arrastre del líquido citoplasmático. Esto a su vez moviliza a la vacuola, entre otros organelos, ya que transfiere el impulso por medio de la membrana que la separa del citoplasma.
El hecho de que las fibras por donde se movilizan los motores proteicos son helicoidales genera un problema, en lo relacionado con la dinámica de fluidos. Para solventar esto, los investigadores incluyeron la existencia de un flujo secundario.
- Encyclopedia Britannica. (2019). Cytoplasmic streaming. Recuperado de britannica.com.
- Liu, H.Liu, M.Lin, F.Xu, T.J.Lu. (2017). Intracellular Microfluid Transportation in Fast Growing Pollen Tubes. Science direct. Recuperado de sciencedirect.com.
- Sikora(1981). Cytoplasmic streaming in Paramecium. Recuperado de link.springer.com.
- Francis G. Woodhouse and Raymond E. Goldstein (2013). Cytoplasmic streaming in plant cells emerges naturally by microfilament self-organization. Recuperado de pnas.org.
- Wolff, D. Marenduzzo, M. E. Cates (2012). Cytoplasmic streaming in plant cells: the role of wall slip. Recuperado de royalsocietypublishing.org.
- Blake Flournoy (2018). Causes of Cytoplasmic Streaming. Recuperado de sciencing.com.
- F. Pickard (2003). The role of cytoplasmic streaming in symplastic transport. Recuperado de onlinelibrary.wiley.com.