Avksotrofni izvor, primer in aplikacije



A avksotrofno je mikroorganizem, ki ni sposoben sintetizirati določene vrste hranilne ali organske spojine, ki je bistvena za rast omenjenega posameznika. Zato se lahko ta sev razmnožuje le, če je hranilo dodano v gojišče. Ta prehranska zahteva je posledica mutacije genskega materiala.

Ta opredelitev na splošno velja za posebne pogoje. Na primer, rečemo, da je organizem avksotrofen za valin, kar kaže, da zadevni posameznik potrebuje to aminokislino, da se nanese v gojišče, ker je sama ne more proizvajati..

Na ta način lahko ločimo dva fenotipa: "mutant", ki ustreza avksotrofi za valin - ob upoštevanju našega prejšnjega hipotetičnega primera, čeprav je lahko avksotrofen za katero koli hranilo - in "izvirno" ali divjo, ki lahko pravilno sintetizira amino kisline Slednji se imenuje prototrof.

Auxotrophy je posledica določene specifične mutacije, ki vodi do izgube sposobnosti sinteze nekega elementa, kot je aminokislina ali druga organska sestavina.

V genetiki je mutacija sprememba ali modifikacija zaporedja DNA. Na splošno mutacija inaktivira ključni encim v sintetični poti.

Indeks

  • 1 Kako izvirajo avksotrofni organizmi?
  • 2 Primeri v Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Avksotrofi za histidin
    • 2.2 Avksotrofi za triptofan
    • 2.3 Auxotrophs za pirimidine
  • 3 Aplikacije
    • 3.1 Uporaba v genskem inženirstvu
  • 4 Reference

Kako nastanejo avksotrofni organizmi?

Na splošno mikroorganizmi potrebujejo vrsto bistvenih hranil za njihovo rast. Vaše minimalne potrebe so vedno vir ogljika, vir energije in različni ioni.

Organizmi, ki potrebujejo dodatna hranila za osnovne, so avksotrofi za to snov in izvirajo iz mutacij v DNA..

Vse mutacije, ki se pojavijo v genetskem materialu mikroorganizma, ne bodo vplivale na njegovo sposobnost rasti proti določenemu hranilu.

Mutacija se lahko pojavi in ​​to ne vpliva na fenotip mikroorganizma - ti so znani kot tihe mutacije, ker ne spreminjajo zaporedja beljakovin..

Tako mutacija vpliva na zelo poseben gen, ki kodira za esencialni protein presnovne poti, ki sintetizira bistveno snov za organizem. Ustvarjena mutacija mora inaktivirati gen ali vplivati ​​na protein.

Običajno vpliva na ključne encime. Mutacija mora povzročiti spremembo v zaporedju aminokisline, ki bistveno spremeni strukturo proteina in s tem izgine njegova funkcionalnost. Lahko vpliva tudi na aktivno mesto encima.

Primeri v Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Je enocelična gliva, znana kot kvas piva. Uporablja se za proizvodnjo užitnih proizvodov za ljudi, kot so kruh in pivo.

Zaradi svoje uporabnosti in enostavne rasti v laboratoriju je eden od najbolj uporabljenih bioloških modelov, zato je znano, da specifične mutacije povzročajo auxotrophy \ t.

Auxotrophs za histidin

Histidin (skrajšano v nomenklaturi črke kot H in tri črke kot His) je ena od 20 aminokislin, ki tvorijo beljakovine. Skupina R te molekule je tvorjena s pozitivno nabito imidazolno skupino.

Čeprav je pri živalih, tudi pri ljudeh, to esencialna aminokislina - to pomeni, da je ni mogoče sintetizirati in jo je treba vključiti v prehrano - mikroorganizmi lahko to sintetizirajo..

Gen HIS3 v tem kvasu kodira encim imidazolglicerol fosfat dehidrogenaze, ki sodeluje na poti sinteze amino kisline histidina.

Mutacije v tem genu (njegov3-) povzroči avksotrofijo histidina. Tako ti mutanti ne morejo razmnoževati v mediju, ki nima hranila.

Auxotrophs za triptofan

Tudi triptofan je aminokislina hidrofobnega značaja, ki ima kot skupina R indolno skupino. Tako kot prejšnja aminokislina, jo je treba vključiti v prehrano živali, vendar jo lahko mikroorganizmi sintetizirajo.

Gen TRP1 kodira encim fosforibozil antranilat izomerazo, ki sodeluje pri anabolični poti triptofana. Ko pride do spremembe v tem genu, dobimo mutacijo trp1-ki onesposobijo telo, da sintetizira aminokislino.

Auxotrophs za pirimidine

Pirimidini so organske spojine, ki so del genskega materiala živih organizmov. Natančneje, najdemo jih v dušikovih bazah, ki so del timina, citozina in uracila.

V tej glivici je gen URA3 kodira encim orotidin-5'-fosfat dekarboksilazo. Ta protein je odgovoren za kataliziranje koraka v sintezi de novo pirimidinov. Zato mutacije, ki vplivajo na ta gen, povzročajo auxotrophy na uridin ali uracil.

Uridin je spojina, ki izhaja iz združitve dušikove osnove uracila z obročem riboze. Obe strukturi sta povezani z glikozidno vezjo.

Aplikacije

Avksotrofija je zelo uporabna značilnost v študijah, povezanih z mikrobiologijo, za izbor organizmov v laboratoriju.

Isto načelo je mogoče uporabiti za rastline, kjer se z genskim inženiringom ustvari avksotrofni posameznik, bodisi za metionin, biotin, auksin itd..

Uporaba v genskem inženirstvu

Avksotrofni mutanti se pogosto uporabljajo v laboratorijih, kjer se izvajajo protokoli genskega inženiringa. Eden od ciljev teh molekularnih praks je navodila plazmida, ki ga je raziskovalec izdelal v prokariontskem sistemu. Ta postopek se imenuje "dopolnitev avksotrofije"..

Plazmid je krožno molekula DNA, značilna za bakterije, ki se neodvisno replicira. Plazmidi lahko vsebujejo koristne informacije, ki jih uporablja bakterija, na primer odpornost na antibiotik ali gen, ki mu omogoča sintetiziranje zanimivega hranila..

Raziskovalci, ki želijo uvesti plazmid v bakterijo, lahko uporabijo avksotrofni sev za določeno hranilo. Genetske informacije, potrebne za sintezo hranila, so kodirane v plazmidu.

Na ta način pripravimo minimalni medij (ki ne vsebuje hranila, ki ga mutantni sev ne more sintetizirati) in bakterije sejamo s plazmidom.

Samo bakterije, ki so vključile ta del plazmidne DNA, bodo lahko rasle v mediju, medtem ko bodo bakterije, ki niso uspele ujeti plazmida, umrle zaradi pomanjkanja hranil..

Reference

  1. Benito, C., in Espino, F. J. (2012). Genetika, bistveni pojmi. Uvodnik Panamericana Medical.
  2. Brock, T.D., & Madigan, M.T. (1993). Mikrobiologija. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Uvod v genetsko analizo. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Genski inženiring in prenos genov. Piramida.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 rešenih problemov genskega inženiringa. Univerza Miguel Hernández.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R., in Case, C. L. (2007). Uvod v mikrobiologijo. Uvodnik Panamericana Medical.