Pochodzenie auksotroficzne, przykład i zastosowania



A auksotroficzny jest mikroorganizmem, który nie jest w stanie zsyntetyzować pewnego rodzaju składnika odżywczego lub związku organicznego niezbędnego do wzrostu tej osoby. Dlatego szczep ten może się rozmnażać tylko wtedy, gdy składnik odżywczy zostanie dodany do pożywki hodowlanej. To zapotrzebowanie żywieniowe jest wynikiem mutacji w materiale genetycznym.

Definicja ta odnosi się ogólnie do konkretnych warunków. Na przykład, że korpus jest walina szczep auksotroficzny wobec, co wskazuje, że dana osoba musi Aminokwas stosuje się w pożywce hodowlanej, ponieważ nie jest w stanie wytworzyć sam.

Tak więc, można wyróżnić dwa fenotypy: „mutant”, który odpowiada auksotroficzny waliny - biorąc pod uwagę powyższym przykładzie hipotetyczne, chociaż może być auksotroficzny dla każdego składnika odżywczego - i „pierwotny” lub dzikich, które mogą syntetyzują poprawnie aminokwasem. Ten ostatni jest nazywany prototroficzny.

Auksotrofia jest spowodowana pewną specyficzną mutacją, która prowadzi do utraty zdolności do syntezy jakiegoś pierwiastka, takiego jak aminokwas lub inny składnik organiczny.

W genetyce mutacja jest zmianą lub modyfikacją sekwencji DNA. Ogólnie mutacja inaktywuje kluczowy enzym na drodze syntezy.

Indeks

  • 1 Jak powstają organizmy auksotroficzne?
  • 2 Przykłady w Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auksotrofy dla histydyny
    • 2.2 Auksotrofy dla tryptofanu
    • 2.3 Auksotrofy dla pirymidyn
  • 3 aplikacje
    • 3.1 Zastosowanie w inżynierii genetycznej
  • 4 odniesienia

Jak powstają organizmy auksotroficzne?

Ogólnie rzecz biorąc, mikroorganizmy wymagają szeregu niezbędnych składników odżywczych do ich wzrostu. Twoje minimalne potrzeby to zawsze źródło węgla, źródło energii i różne jony.

Organizmy, które potrzebują dodatkowych składników odżywczych do podstawowych, są auksotrofami dla tej substancji i powstają w wyniku mutacji w DNA.

Nie wszystkie mutacje występujące w materiale genetycznym mikroorganizmu będą wpływać na jego zdolność do wzrostu przeciwko konkretnemu składnikowi odżywczemu.

Może wystąpić mutacja, która nie ma wpływu na fenotyp mikroorganizmu - są one znane jako ciche mutacje, ponieważ nie modyfikują sekwencji białka.

Zatem mutacja wpływa na bardzo szczególny gen, który koduje niezbędne białko szlaku metabolicznego, który syntetyzuje istotną substancję dla organizmu. Wytworzona mutacja musi inaktywować gen lub wpływać na białko.

Zazwyczaj dotyka kluczowych enzymów. Mutacja powinna spowodować zmianę sekwencji zmiany aminokwasu znacząco struktury białka, a tym samym jej funkcjonalność znika. Może również wpływać na miejsce aktywne enzymu.

Przykłady w Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Jest to grzyb jednokomórkowy znany powszechnie jako drożdże piwa. Jest stosowany do produkcji produktów jadalnych dla ludzi, takich jak chleb i piwo.

Dzięki swojej użyteczności i łatwemu wzrostowi w laboratorium jest jednym z najczęściej używanych modeli biologicznych, więc wiadomo, że specyficzne mutacje powodują auksotrofię.

Auksotrofy dla histydyny

Histydyna (w skrócie w nomenklaturze litery H i trzy litery jako His) jest jednym z 20 aminokwasów, które tworzą białka. Grupa R tej cząsteczki jest utworzona przez dodatnio naładowaną grupę imidazolową.

Chociaż u zwierząt, w tym u ludzi, jest niezbędnym aminokwasem - to znaczy, że nie może być syntetyzowany i musi zostać włączony do diety - mikroorganizmy mają zdolność jego syntezy.

Gen HIS3 w tych drożdżach koduje enzym dehydrogenazę fosforanową imidazolglicerolu, który uczestniczy w szlaku syntezy aminokwasu histydyny.

Mutacje w tym genie (his3-) powoduje auksotrofię histydyny. Zatem te mutanty nie są zdolne do proliferacji w pożywce pozbawionej substancji odżywczej.

Auksotrofy dla tryptofanu

Podobnie tryptofan jest aminokwasem o charakterze hydrofobowym, który ma grupę indolową grupy R. Podobnie jak poprzedni aminokwas, musi być włączony do diety zwierząt, ale mikroorganizmy mogą go syntetyzować.

Gen TRP1 koduje enzym izomerazę antranilanu fosforibozylu, który bierze udział w anabolicznej drodze tryptofanu. Gdy następuje zmiana tego genu, uzyskuje się mutację trp1-który unieszkodliwia organizm do syntezy aminokwasu.

Auksotrofy dla pirymidyn

Pirymidyny są związkami organicznymi, które są częścią materiału genetycznego organizmów żywych. W szczególności występują w zasadach azotowych, tworząc część tyminy, cytozyny i uracylu.

W tym grzybie gen URA3 koduje on dekarboksylazę 5'-fosforanu orotydyno-5'-fosforanowego. To białko jest odpowiedzialne za katalizowanie etapu syntezy de novo pirymidyn. Dlatego mutacje wpływające na ten gen powodują auksotrofię do urydyny lub uracylu.

Urydyna jest związkiem, który powstaje w wyniku połączenia uracylowej bazy azotowej z pierścieniem rybozy. Obie struktury są połączone wiązaniem glikozydowym.

Aplikacje

Auksotrofia jest bardzo użyteczną cechą w badaniach związanych z mikrobiologią w doborze organizmów w laboratorium.

Ta sama zasada może być zastosowana do roślin, gdzie przez inżynierię genetyczną powstaje osobnik auksotroficzny, czy to dla metioniny, biotyny, auksyny itp..

Zastosowanie w inżynierii genetycznej

Auksotroficzne mutanty są szeroko stosowane w laboratoriach, w których prowadzone są protokoły inżynierii genetycznej. Jednym z celów tych praktyk molekularnych jest instrukcja plazmidu skonstruowanego przez badacza w systemie prokariotycznym. Ta procedura nazywa się „uzupełnieniem auksotroficznym”.

Plazmid jest kołową cząsteczką DNA, typową dla bakterii, która replikuje się niezależnie. Plazmidy mogą zawierać użyteczne informacje, które są wykorzystywane przez bakterię, na przykład odporność na antybiotyk lub gen, który pozwala mu na syntezę substancji odżywczej będącej przedmiotem zainteresowania.

Naukowcy, którzy chcą wprowadzić plazmid do bakterii, mogą użyć szczepu auksotroficznego dla określonego składnika odżywczego. Informacje genetyczne niezbędne do syntezy składnika odżywczego są kodowane w plazmidzie.

W ten sposób przygotowuje się pożywkę minimalną (która nie zawiera składnika odżywczego, którego zmutowany szczep nie może syntetyzować) i bakterie wysiewa się plazmidem.

Tylko bakterie, które włączyły tę część plazmidowego DNA, będą mogły rosnąć w podłożu, podczas gdy bakterie, które nie zdołały wychwycić plazmidu, umrą z powodu braku składnika odżywczego.

Referencje

  1. Benito, C. i Espino, F. J. (2012). Genetyka, podstawowe pojęcia. Od redakcji Panamericana Medical.
  2. Brock, T. D. i Madigan, M. T. (1993). Mikrobiologia. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T. i Miller, J.H. (2005). Wprowadzenie do analizy genetycznej. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Inżynieria genetyczna i transfer genów. Piramida.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 rozwiązanych problemów inżynierii genetycznej. Miguel Hernández University.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R. i Case, C. L. (2007). Wprowadzenie do mikrobiologii. Od redakcji Panamericana Medical.