Aspek auksotropik, contoh dan aplikasi



A auxotrophic adalah mikroorganisma yang tidak dapat mensintesis jenis tertentu nutrien atau kompaun organik yang penting untuk pertumbuhan individu tersebut. Oleh itu, ketegangan ini hanya boleh berkembang jika nutrien ditambah kepada medium budaya. Keperluan pemakanan ini adalah hasil mutasi dalam bahan genetik.

Definisi ini secara amnya terpakai kepada keadaan tertentu. Sebagai contoh, kita katakan bahawa badan adalah valine auxotroph, menunjukkan bahawa individu yang berkenaan perlu amino ini asid digunakan dalam medium budaya, kerana ia tidak dapat menghasilkan dengan sendirinya.

Oleh itu, kita boleh membezakan dua fenotip: "mutan", yang sepadan dengan auxotrophic untuk valine - dengan mengambil kira contoh kita di atas andaian, walaupun ia mungkin auxotrophic bagi apa-apa nutrien - dan "asal" atau liar, yang boleh mensintesis dengan betul asid amino Yang disebut prototroph.

Auksotrofi disebabkan oleh beberapa mutasi tertentu yang menyebabkan kehilangan keupayaan untuk mensintesis beberapa elemen, seperti asid amino atau komponen organik lain.

Dalam genetik, mutasi adalah perubahan atau pengubahsuaian urutan DNA. Pada amnya mutasi tidak mengaktifkan enzim utama dalam laluan sintetik.

Indeks

  • 1 Bagaimana organisme auksotropik berasal?
  • 2 Contoh dalam Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auxotrophs untuk histidine
    • 2.2 Auxotroph untuk triptofan
    • 2.3 Auxotrophs untuk pyrimidines
  • 3 Aplikasi
    • 3.1 Permohonan dalam kejuruteraan genetik
  • 4 Rujukan

Bagaimana organisme auksotropik berasal?

Secara umum, mikroorganisma memerlukan siri nutrien penting untuk pertumbuhan mereka. Keperluan minimum anda selalu menjadi sumber karbon, sumber tenaga, dan pelbagai ion.

Organisma yang memerlukan nutrien tambahan kepada yang asas adalah auksotropi untuk bahan ini dan ia berasal dari mutasi dalam DNA.

Tidak semua mutasi yang berlaku dalam bahan genetik mikroorganisma akan mempengaruhi keupayaannya untuk bertumbuh terhadap nutrien tertentu.

mutasi Ia boleh berlaku dan ia tidak mempunyai kesan terhadap fenotip mikroorganisma - ini dikenali sebagai mutasi senyap, dan tidak mengubah urutan protein.

Oleh itu, mutasi itu menjejaskan gen yang sangat spesifik yang merangkumi protein penting bagi laluan metabolik yang mensintesis bahan penting bagi organisma. Mutasi yang dihasilkan mestilah tidak mengaktifkan gen atau menjejaskan protein.

Ia biasanya memberi kesan kepada enzim utama. Mutasi ini mesti menghasilkan perubahan dalam urutan asid amino yang mengubah struktur protein dengan ketara dan fungsinya hilang. Ia juga boleh menjejaskan tapak aktif enzim.

Contoh dalam Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Ia adalah kulat uniselular yang dikenali sebagai ragi bir. Ia digunakan untuk pembuatan produk yang boleh dimakan untuk manusia seperti roti dan bir.

Terima kasih kepada utiliti dan pertumbuhan mudah di makmal adalah salah satu model biologi yang paling banyak digunakan, jadi diketahui bahawa mutasi tertentu menyebabkan auksotrofi.

Auxotrophs untuk histidine

Histidine (disingkat dalam tatanama huruf sebagai H dan tiga huruf sebagai Dia) adalah salah satu daripada 20 asid amino yang membentuk protein. Kumpulan R molekul ini dibentuk oleh kumpulan imidazol yang positif.

Walaupun pada haiwan, termasuk manusia, ia adalah asid amino penting - iaitu, mereka tidak boleh mensintesis dan mesti menggabungkan melalui diet - mikroorganisma mempunyai keupayaan untuk mensintesis.

Gen ini HIS3 dalam yis ini ia kod untuk enzim imidazolglicerol fosfat dehidrogenase, yang mengambil bahagian dalam laluan sintesis histidin asid amino.

Mutasi dalam gen ini (his3-mengakibatkan auksotropi histidin. Oleh itu, mutan ini tidak dapat berkembang dalam medium yang tidak mempunyai nutrien.

Auxotrophs untuk tryptophan

Begitu juga, tryptophan adalah asid amino watak hidrofobik yang mempunyai kumpulan R indole. Seperti asid amino sebelumnya, ia mesti dimasukkan ke dalam diet haiwan, tetapi mikroorganisma boleh mensintesiskannya.

Gen ini TRP1 ia menyandi enzim enzim fosforibosil anthranilate isomerase, yang terlibat dalam laluan anabolik tryptophan. Apabila perubahan dalam gen ini berlaku, mutasi diperolehi trp1-yang menanggung tubuh untuk mensintesis asid amino.

Auxotrophs untuk pyrimidines

Pyrimidines adalah sebatian organik yang merupakan sebahagian daripada bahan genetik organisma hidup. Khususnya, mereka dijumpai dalam asas nitrogen, membentuk sebahagian daripada timin, sitosin dan uracil.

Dalam kulat ini, gen URA3 ia kod untuk enzyme decarboxylase orotidine-5'-fosfat. Protein ini bertanggungjawab untuk memangkinkan satu langkah dalam sintesis de novo daripada pirimidin. Oleh itu, mutasi yang menjejaskan gen ini menyebabkan auksotrofi kepada uridin atau uracil.

Uridine adalah sebatian yang dihasilkan dari kesatuan uracil asas nitrogen dengan cincin ribosa. Kedua-dua struktur dikaitkan dengan ikatan glikosid.

Permohonan

Auxotrophy adalah ciri yang sangat berguna dalam kajian yang berkaitan dengan mikrobiologi, untuk pemilihan organisma di makmal.

Prinsip yang sama boleh digunakan untuk tumbuh-tumbuhan, di mana oleh kejuruteraan genetik individu auksotropik dicipta, sama ada untuk methionine, biotin, auxin, dll..

Permohonan dalam kejuruteraan genetik

Mutan auksotropik digunakan secara meluas dalam makmal di mana protokol kejuruteraan genetik dijalankan. Salah satu objektif amalan molekul adalah arahan plasmid yang dibina oleh penyelidik dalam sistem prokariotik. Prosedur ini dipanggil "pelengkap auxotropi".

Plasmid adalah molekul DNA bulat, khas bakteria, yang mereplikasi secara bebas. Plasmid mungkin mengandungi maklumat berguna yang digunakan oleh bakteria, sebagai contoh, penentangan terhadap antibiotik atau gen yang membolehkannya mensintesis nutrien kepentingan.

Penyelidik yang ingin memperkenalkan plasmid ke dalam bakteria boleh menggunakan ketegangan auxotropik untuk nutrien tertentu. Maklumat genetik yang diperlukan untuk sintesis nutrien dikodkan dalam plasmid.

Oleh itu, medium yang minimum (tidak mengandungi nutrien yang strain mutan tidak dapat mensintesis) bersedia dan bakteria bersalut dengan plasmid.

Hanya bakteria yang diperbadankan bahagian ini DNA plasmid akan dapat berkembang dalam jangka sederhana, manakala bakteria yang gagal untuk menangkap plasmid akan mati akibat kekurangan nutrien.

Rujukan

  1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Genetik, konsep penting. Perubatan Panamericana Editorial.
  2. Brock, T. D., & Madigan, M. T. (1993). Mikrobiologi. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Pengenalan kepada analisis genetik. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Kejuruteraan genetik dan pemindahan gen. Piramid.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 menyelesaikan masalah Kejuruteraan Genetik. Universiti Miguel Hernández.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Pengenalan kepada mikrobiologi. Perubatan Panamericana Editorial.