Auksotroofne päritolu, näide ja rakendused



A auksotroofne on mikroorganism, mis ei ole võimeline sünteesima teatud tüüpi toitaineid või orgaanilisi ühendeid, mis on nimetatud indiviidi kasvuks olulised. Seetõttu võib see tüvi prolifereeruda ainult siis, kui toitaine lisatakse söötmele. See toitumisvajadus tuleneb geneetilise materjali mutatsioonist.

Seda määratlust kohaldatakse üldiselt konkreetsete tingimuste suhtes. Näiteks ütleme, et organism on valiini suhtes auksotroofne, mis näitab, et asjaomane isik vajab seda aminohapet, mida kasutatakse söötmes, kuna see ei ole võimeline seda ise tootma..

Sel viisil saame eristada kahte fenotüüpi: "mutant", mis vastab valiini auksotroofile, võttes arvesse meie eelmist hüpoteetilist näidet, kuigi see võib olla auksotroofne mistahes toitainete - ja "algse" või loodusliku - puhul, mis võib õigesti sünteesida. aminohape Viimast nimetatakse prototroofiks.

Auksotroofia põhjustab teatud spetsiifiline mutatsioon, mis viib mõne elemendi, näiteks aminohappe või muu orgaanilise komponendi sünteesimise võime kadumiseni..

Geneetikas on mutatsioon DNA järjestuse muutmine või muutmine. Üldiselt inaktiveerib mutatsioon võtmeensüümi sünteetilisel teel.

Indeks

  • 1 Kuidas auksotroofsed organismid pärinevad?
  • 2 Näited Saccharomyces cerevisiae'st
    • 2.1 Histidiini auksotroofid
    • 2.2 Trüptofaani auksotroofid
    • 2.3 Pürimidiinide auksotroofid
  • 3 Rakendused
    • 3.1 Rakendamine geenitehnoloogias
  • 4 Viited

Kuidas pärinevad auksotroofsed organismid?

Üldiselt vajavad mikroorganismid nende kasvuks olulisi toitaineid. Teie minimaalsed vajadused on alati süsinikuallikas, energiaallikas ja erinevad ioonid.

Organismid, mis vajavad põhilistele toitaineid, on selle aine jaoks auksotroofid ja need pärinevad DNA mutatsioonidest..

Mitte kõik mikroorganismi geneetilises materjalis esinevad mutatsioonid ei mõjuta selle võimet kasvada teatud toitaine vastu.

Võib esineda mutatsioon ja see ei mõjuta mikroorganismi fenotüüpi - neid nimetatakse vaikivateks mutatsioonideks, kuna nad ei muuda valgu järjestust.

Seega mõjutab mutatsioon väga konkreetset geeni, mis kodeerib ainevahetusraja olulist valku, mis sünteesib organismi jaoks olulise aine. Tekkinud mutatsioon peab geeni inaktiveerima või valku mõjutama.

Tavaliselt mõjutab see põhilisi ensüüme. Mutatsioon peab muutma aminohappe järjestust, mis oluliselt muudab valgu struktuuri ja seega kaob selle funktsionaalsus. See võib mõjutada ka ensüümi aktiivset kohta.

Näited Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae See on ainulaadne seen, mida tuntakse rahva nime all õlutena. Seda kasutatakse inimestele söödavate toodete, näiteks leiva ja õlle valmistamiseks.

Tänu oma kasulikkusele ja lihtsale kasvule laboris on üks enim kasutatud bioloogilisi mudeleid, mistõttu on teada, et spetsiifilised mutatsioonid põhjustavad auksotroofiat.

Histidiini auksotroofid

Histidiin (lühendatud tähtedega nomenklatuurina H ja kolm tähte kui His) on üks 20 aminohappest, mis moodustavad valke. Selle molekuli R-rühm moodustub positiivselt laetud imidasooli rühmast.

Kuigi loomadel, sealhulgas inimestel, on see oluline aminohape - see tähendab, et seda ei ole võimalik sünteesida ja see tuleb lisada dieedi kaudu - mikroorganismidel on võimalus seda sünteesida.

Geen HIS3 selles pärmis kodeerib see ensüümi imidazolglicerol fosfaatdehüdrogenaasi, mis osaleb histidiini aminohappe sünteesi rajal.

Selle geeni mutatsioonid (tema3-) põhjustavad histidiini auksotroofiat. Seega ei ole need mutandid võimelised toitaineid sisaldavas keskkonnas prolifereeruma.

Auksotroofid trüptofaani jaoks

Samuti on trüptofaan hüdrofoobse iseloomuga aminohape, mille R-rühm on indoolrühm. Nagu eelmine aminohape, tuleb see lisada loomade toitumisse, kuid mikroorganismid võivad seda sünteesida.

Geen TRP1 see kodeerib ensüümi fosforibosüülantranilaadi isomeraasi, mis on seotud trüptofaani anaboolse manustamisviisiga. Kui see geen muutub, saadakse mutatsioon trp1-mis võimendab keha aminohapete sünteesimiseks.

Pürimidiinide auksotroofid

Pürimidiinid on orgaanilised ühendid, mis on osa elusorganismide geneetilisest materjalist. Täpsemalt leidub neid lämmastiku alustes, mis moodustavad osa tümiinist, tsütosiinist ja uratsiilist.

Selles seenes geen URA3 see kodeerib orotidiin-5'-fosfaadi dekarboksülaasi ensüümi. See valk vastutab sünteesi etapi katalüüsimise eest de novo pürimidiine. Seetõttu põhjustavad selle geeni mõjutavad mutatsioonid uridiini või uratsiili auksotroofiat.

Uridiin on ühend, mis tuleneb lämmastiku aluse uratsiili liitumisest riboosi tsükliga. Mõlemad struktuurid on seotud glükosiidsidemega.

Rakendused

Auksotroofia on väga kasulik omadus mikrobioloogiaga seotud uuringutes, organismide valimisel laboris.

Sama põhimõtet võib kohaldada taimede suhtes, kus geneetilise inseneri abil luuakse auksotroofne isik, olgu see siis metioniin, biotiin, auksiin jne..

Rakendamine geenitehnoloogias

Auksotroofseid mutante kasutatakse laialdaselt laborites, kus viiakse läbi geenitehnoloogia protokollid. Nende molekulaarsete tavade üks eesmärke on uurija poolt prokarüootses süsteemis konstrueeritud plasmiidi juhendamine. Seda protseduuri nimetatakse "auksotroofia täienduseks".

Plasmiid on bakteritele tüüpiline ringikujuline DNA molekul, mis kordub iseseisvalt. Plasmiidid võivad sisaldada kasulikku teavet, mida bakter kasutab, näiteks resistentsus antibiootikumi või geeni suhtes, mis võimaldab seda huvipakkuva toitaine sünteesimiseks.

Teadlased, kes soovivad plasmiidi bakterisse sisestada, võivad kasutada teatud toitainete jaoks auksotroofset tüve. Toitainete sünteesiks vajalik geneetiline informatsioon on kodeeritud plasmiidis.

Sel viisil valmistatakse minimaalne sööde (mis ei sisalda toitaineid, mida mutantne tüvi ei suuda sünteesida) ja bakterid külvatakse plasmiidiga.

Ainult need bakterid, mis selle osa plasmiidse DNA-st sisestasid, suudavad söötmes kasvada, samal ajal kui plasmiidi jäädvustamata jätnud bakterid surevad toitainete puudumise tõttu..

Viited

  1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Geneetika, olulised mõisted. Toimetaja Panamericana Medical.
  2. Brock, T. D., ja Madigan, M. T. (1993). Mikrobioloogia. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Sissejuhatus geneetilisse analüüsi. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Geneetiline tehnika ja geeniülekanne. Püramiid.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 lahendas geneetilise tehnika probleeme. Miguel Hernándezi ülikool.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Toimetaja Panamericana Medical.