Mecanismos moleculares de la percepción sensorial en lantas y

1. Título del Tópico Selecto
Mecanismos Moleculares de la Percepción Sensorial en Plantas y Animales
2. Tutores responsables
Nombre completo Dr. Ignacio López González
Adscripción
Instituto de Biotecnología
Teléfono
(777) 329-1631/27631
Correo electrónico iglogo@ibt.unam.mx
Nombre completo Dr. Claudia Díaz Camino
Adscripción
Instituto de Biotecnología
Teléfono
(777) 3291666/27666
Correo electrónico claudia@ibt.unam.mx
Nombre completo Dr. Takuya Nishigaki (coordinador)
Adscripción
Instituto de Biotecnología
Teléfono
(777) 3291611/27611
Correo electrónico takuya@ibt.unam.mx
3. Profesores invitados
Nombre completo Dra. Georgina Ponce M.
Adscripción
Instituto de Biotecnología
(777) 329-1658/27658
Teléfono
Correo electrónico geop@ibt.unam.mx
Nombre completo Dr. Gerardo Orta
Adscripción
Instituto de Biotecnología
Teléfono
(777) 3291611/27611
Correo electrónico gorta@ibt.unam.mx
Nombre completo Dr. Federico Sánchez Rodríguez
Adscripción
Instituto de Biotecnología
Teléfono
(777) 3291653/27653
Correo electrónico federico@ibt.unam.mx
4. Introducción/justificación del Curso
Se entiende como percepción al proceso que le permite a un organismo detectar diferentes
estímulos del medio ambiente y responder en consecuencia. La respuesta y adaptación al estímulo
percibido determina la capacidad de sobrevivencia de la especie.
En animales, la percepción sensorial obedece a la estimulación de los sentidos (oido, vista,
olfato, tacto y gusto), los cuales traducen la información de los receptores en señales eléctricas. Así,
cada neurona convierte un estímulo fisicoquímico como la luz, el sonido o el olor en una señal
eléctrica integrada con información de intensidad y frecuencia. Esto es, el organismo “siente” todos
estos estímulos a través de señales eléctricas que generan los distintos tipos de neuronas que forman
parte de un sentido en particular.
Las plantas han diseñado estrategias de percepción distintas a los animales. Ya que las plantas
carecen de órganos sensoriales especializados o de un sistema nervioso, los reguladores
intracelulares resultan de suma importancia en el desarrollo y en la transmisión de la respuesta a
cualquier estímulo ambiental, incluyendo luz, temperatura, nutrientes o concentración de gases,
entre otros. Las plantas utilizan a una gran variedad de moléculas en la regulación intracelular: las
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hormonas se emplean como señales sistémicas que se interpretan a nivel celular mientras que los
receptores a péptidos específicos desencadenan cascadas de señalización cuyos productos actúan en
pequeñas o largas distancias.
El campo de la percepción en plantas y en animales ha avanzado de manera importante en los
últimos años, dilucidando los mecanismos moleculares de casi todos los tipos de estímulos. Sin
embargo con esta nueva información surgen preguntas interesantes como: ¿los receptores para un
estímulo específico están conservados entre plantas y animales? ¿las cascadas de señalización
activadas por un estímulo son las mismas en plantas y animales? En las distintas sesiones que
competen a este tópico selecto, discutiremos ampliamente cada uno de ellos resaltando las
convergencias y divergencias en las estrategias biológicas entre estos dos grandes grupos de seres
vivos.
5. Características para la impartición del Curso
Indique el lugar en donde se realizará el Curso
Número de sesiones y duración en horas por sesión
(mínimo 36 horas)
Disponibilidad de impartirlo por videoconferencia
Número total de alumnos que puede aceptar
Número de alumnos del PMyDCB que puede aceptar
Instituto de Biotecnología, Campus
Cuernavaca
27 sesiones de 2-3 horas por sesión
(135 horas, 5 horas por semana).
No
10
50%
6. Método de evaluación
Por favor incluya en este apartado el % de la contribución relativa de:
Exámenes (número)
50% Exámenes escritos después de cada tema
Participación en clase
30%
Asistencia
Obligatoria. De no contar con un mínimo del 90% de asistencia
no podrán acreditar el tópico.
Presentación de un proyecto 20%
Otros
7. Temario del Curso Fundamental
1.Presentación del tópico (1 sesión, JCT) 4 de febrero
2.
Introducción al estudio de la excitación celular; receptores y canales iónicos en plantas
y animales (2 sesiones: 8 y 11 de febrero).
Dr. Ignacio López González.
a) El sistema nervioso y las neuronas.
b) La sinápsis (la liberación del neurotransmisor en la terminal presináptica y su recepción en la
terminal postsináptica).
c) Los canales voltaje-dependientes de Na+, K+ y Ca2+.
d) Los receptores ionotrópicos y metabotrópicos postsinápticos activados por
neurotransmisores.
e) Los canales TRPs.
f) Los canales activados por nucleótidos cíclicos en plantas.
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g) Los receptores a glutamato en plantas.
3.
La percepción de la luz; el sistema visual en animales y los fotoreceptores en plantas.
Dr. Takuya Nishigaki.
Dra. Claudia Díaz.
Sistema visual en animales (2 sesiones: 15 y 18 de febrero):
a) La recepción y la transducción del estímulo luminoso (rodopsina y las proteínas G).
b) Los canales regulados por nucleótidos cíclicos (CNG).
c) El mecanismo de desensibilización luminosa (la homeostasis del GMPc y la concentración del
Ca2+ citoplásmico).
Fotoreceptores en plantas (2 sesiones: 22 y 25 de febrero):
d) Sensores LOV, xantopsinas, fitocromos, receptores a la luz azul (BLUF), criptocromos y
rodopsinas.
Ciclo circadiano:
e) La percepción de la luz que controla el ciclo circadiano en plantas y animales.
3.
La percepción de químicos volátiles; El sistema olfativo en animales y la comunicación
química en plantas.
Dr. Takuya Nishigaki.
Dr. Claudia Díaz.
Sistema olfativo (2 sesiones: 1 y 4 de marzo):
a)
b)
c)
d)
Los receptores del olfato y las proteínas G.
La amplificación de la señal olfativa por el canal de ClEl mecanismo molecular de la desensibilización olfativa.
La percepción de feromonas sexuales en mamíferos e insectos.
Comunicación química en plantas (2 sesiones: 8 y 11 de marzo):
El receptor de etileno. Estrategias de propagación de mecanismos de defensa ante herbívoros.
4.
La percepción de químicos en solución; El sentido de gusto en animales y la detección
de nutrientes en plantas.
Dr. Ignacio López González.
Dra. Claudia Díaz.
El sentido del gusto (2 sesiones: 15 y 18 de marzo):
3
a) Los tipos de estímulos gustativos: ácido, amargo, dulce, salado y umami (L-glutamato).
b) Los sensores de ácidos y sales (canales tipo ENaC y TRPP).
c) Los receptores de compuestos amargos, dulces y L-glutamato (umami).
La detección de nutrientes en plantas (2 sesiones: 22 y 26 de marzo).
5.
Percepción de estímulos mecánicos; El sistema auditivo y el tacto en animales y la
percepción de la gravedad en plantas.
Dr. Ignacio López González.
Dra. Claudia Díaz.
Profesor invitado Dra. Georgina Ponce.
a) El sensor del estímulo mecánico (en insectos y en C. elegans) (2 sesiones: 29 de marzo
y 1ero de abril).
b) Gravitropismo (2 sesiones: 4 y 8 de abril).
6.
El sistema de percepción de la temperatura en plantas y animales.
Profesor invitado Dr. Gerardo Orta.
Dra. Claudia Díaz.
a) Los canales TRP (V1 y M8): los receptores de capsaicina y mentol como sensores de
temperatura (2 sesiones 11 y 15 de abril).
b) Cómo las plantas perciben cambios en la temperatura? Alteraciones en el equilibrio
celular (2 sesiones 25 y 29 de abril).
7.
El sistema sensorial del dolor en animales y el mecanismo de defensa ante herbívoros
en plantas (2 sesiones: 3 y 6 de mayo).
Dr. Ignacio López González.
Profesor invitado Dr. Federico Sánchez Rodríguez.
a) Agonistas moleculares que inducen dolor.
b) El mecanismo molecular de la transducción del estímulo doloroso.
c) Respuesta inmune en plantas.
8.
Presentación de los alumnos (2 sesiones: 13 y 17 de mayo).
8. Bibliografía
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Bibliografía básica. (En cada tema se proporcionará bibliografía adicional).
a) Mechanotransduction by Hair Cells: Models, Molecules, and Mechanisms. Gillespie and
Müller. 2009 Cell, 139, 33-44.
b) Olfactory Perception: Receptors, Cells, and Circuits. Su et al. 2009 Cell,139, 45-59.
c) Common Sense about Taste: From Mammals to Insects. Yarmolinsky et al. 2009 Cell,
139, 234-244.
d) Phototransduction Motifs and Variations. Yau and Hardie. 2009 Cell,139, 246-264.
e) Cellular and Molecular Mechanisms of Pain. Basbaum et al. 2009 Cell,139, 267-284.
f) Structure and Function of Plant Photoreceptors. Möglich et al. 2010 Plant Biology, 2147.
g) Directional Gravity Sensing in Gravitropism. Morita, T. 2010 Annu. Rev. Plant Biol.
2010. 61, 705-720.
h) Explaining Evolution of Plant Communication by Airborne Signals. Heil and Karban
2010. Cell, 3, 137-144.
i) Plant Volatiles. Baldwing, T. 2010 Curr. Biology, 20, R392-R397.
j) Nitrate, Ammonium, and Potassium Sensing and Signaling. Ho and Tsay 2010. Curr.
Op. in Plant Biol., 13, 604-610.
k) How plants sense temperature? Ruellanda and Zachowskia. 2010 Envir. Exp.Botany 69,
225-232.
l) PEPR2 Is a Second Receptor for the Pep1 and Pep2 Peptides and Contributes to Defense
Responses in Arabidopsis. Yamaguchi et al. 2010 The Plant Cell, 22, 508–522.
m) Plant immunity: towards an integrated view of plant–pathogen interactions. Dodds and
Rathjen. 2010 Nat. Rev. Genetics 11, 539-548.
Máximo 5 cuartillas
Las propuestas se deben entregar en formato electrónico en las oficinas de la entidad
académica en donde el tutor está acreditado. El archivo se utilizará para incluir los Cursos
aprobados por Comité Académico en la página Web del PDCB.
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