E25 Sustancias Químicas y Transporte Molecular

Tópico

Esta quimiorrecepción, ya sea el olfato, el gusto o la quimiotaxis de un organismo mucho más simple, se basa en la detección de una molécula individual o de un grupo pequeño de moléculas, la misma magnitud física que ya establece otro modelo de este conjunto como la única que un quimiorreceptor logra detectar de manera directa: este mismo proceso comienza con el transporte de estas moléculas desde su propia fuente hasta este quimiorreceptor. Esta difusión libre de estas moléculas, dentro del aire que las porta, resulta muy lenta por sí sola, pero esta misma convección de ese aire transporta, en cambio, a estas moléculas mucho más rápido, formando en consecuencia penachos de olor que un animal rastrea de manera activa en lugar de esperar a que esta difusión libre las alcance por sí sola.

La cinética de unión entre este receptor y su propio ligando sigue el modelo de Hill: cuando esta unión resulta no cooperativa, esta curva de unión resulta hiperbólica frente a la concentración de este ligando, mientras que cuando esta unión resulta, en cambio, cooperativa, como sucede en la hemoglobina, esta misma curva de unión se vuelve sigmoidal, con una respuesta mucho más abrupta cerca de su propia constante de disociación. El sistema olfativo humano presenta, en consecuencia, una constante de disociación típica muy baja frente a numerosas moléculas odoríferas, lo que lo vuelve, en consecuencia, extraordinariamente sensible frente a ellas. Que esta unión entre este receptor y su propio ligando resulte más cooperativa hace que, según este mismo modelo de Hill, esta curva de unión, en consecuencia, se vuelva más abrupta cerca de esta constante de disociación.

El umbral de detección de este quimiorreceptor cuantifica, en consecuencia, el número mínimo de estas moléculas necesario para activarlo: en un receptor olfativo de un insecto, este umbral de detección puede resultar extraordinariamente bajo, de apenas un puñado de moléculas de una feromona particular. El sistema olfativo de una polilla logra, en consecuencia, detectar a esta feromona sexual a una concentración extremadamente baja dentro del aire que la rodea, equivalente a solo unas pocas moléculas dispersas dentro de un volumen considerable de ese mismo aire. Que este umbral de detección de este quimiorreceptor sea todavía más bajo hace que, en consecuencia, este mismo receptor logre detectar a esta molécula odorífera a una concentración todavía más diluida dentro de este aire que la rodea.

El gradiente de concentración de esta molécula odorífera es, en definitiva, la señal que dirige a esta quimiotaxis: una bacteria como la Escherichia coli detecta, entre sus propios extremos, una diferencia de concentración extraordinariamente pequeña, y este mismo gradiente espacial dirige, en consecuencia, su propio movimiento hacia una concentración más alta, si esta molécula resulta atrayente, o hacia una concentración más baja, si esta molécula resulta, en cambio, repelente. En un mamífero, las neuronas del bulbo olfatorio de ese mismo mamífero combinan, en consecuencia, las señales de miles de estos quimiorreceptores individuales para detectar, en conjunto, a este gradiente espacial de olor, exactamente según la misma fusión óptima de estimadores independientes que ya establece otro modelo de este conjunto para reducir la varianza final de una estimación. Que este mamífero combine señales de un número todavía mayor de estos quimiorreceptores individuales hace que, según esta misma fusión óptima, esta detección final de este gradiente espacial de olor, en consecuencia, resulte todavía más precisa.

Por eso este modelo, con este transporte molecular y esta unión cooperativa con las que se abrió, hace que el número de Péclet compare, en consecuencia, a esta convección de estas moléculas con esta difusión libre de esas mismas moléculas con la que también se abrió este modelo: cuando este número de Péclet resulta muy alto, este transporte convectivo domina en consecuencia sobre esta difusión libre de estas moléculas, mientras que cuando este número de Péclet resulta, en cambio, muy bajo, es esta difusión libre la que domina en su lugar. La antena de una mariposa se encuentra, en consecuencia, en un régimen intermedio entre ambos mecanismos, en el que tanto esta convección como esta difusión libre de estas moléculas importan a la vez, y la propia geometría de esta antena, con una forma que maximiza su propia superficie expuesta a este aire, maximiza en consecuencia la captura molecular de esta antena dentro de ese mismo régimen intermedio.

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