Zdieľam:
Auxotrofný pôvod, príklad a aplikácie
auxotrofnych "Mikroorganizmus" je mikroorganizmus, ktorý nie je schopný syntetizovať určitý typ živiny alebo organickej zlúčeniny nevyhnutnej pre rast uvedeného jedinca. Preto sa tento kmeň môže proliferovať len vtedy, ak sa živina pridáva do kultivačného média. Táto nutričná požiadavka je výsledkom mutácie genetického materiálu.
Táto definícia sa všeobecne vzťahuje na špecifické podmienky. Napríklad hovoríme, že organizmus je auxotrofný pre valín, čo naznačuje, že daný jedinec potrebuje túto aminokyselinu aplikovať v kultivačnom médiu, pretože nie je schopný produkovať ju samotnú..
Týmto spôsobom môžeme rozlišovať dva fenotypy: „mutant“, ktorý zodpovedá auxotrofii valínu - berúc do úvahy náš predchádzajúci hypotetický príklad, hoci môže byť auxotrofný pre akúkoľvek výživu - a „pôvodný“ alebo divoký, ktorý môže správne syntetizovať aminokyseliny Ten sa nazýva prototrof.
Auxotrofia je spôsobená určitou špecifickou mutáciou, ktorá vedie k strate schopnosti syntetizovať určitý prvok, ako je aminokyselina alebo iná organická zložka.
V genetike je mutácia zmena alebo modifikácia sekvencie DNA. Vo všeobecnosti mutácia inaktivuje kľúčový enzým syntetickou cestou.
index
- 1 Ako vznikajú auxotrofné organizmy?
- 2 Príklady v Saccharomyces cerevisiae
- 2.1 Auxotrofy pre histidín
- 2.2 Auxotrofy pre tryptofán
- 2.3 Auxotrofy pre pyrimidíny
- 3 Aplikácie
- 3.1 Aplikácia v genetickom inžinierstve
- 4 Odkazy
Ako vznikajú auxotrofné organizmy?
Vo všeobecnosti mikroorganizmy vyžadujú pre svoj rast rad základných živín. Vaše minimálne potreby sú vždy zdrojom uhlíka, zdrojom energie a rôznymi iónmi.
Organizmy, ktoré potrebujú k základným živinám ďalšie živiny, sú pre túto látku auxotrofné a pochádzajú z mutácií v DNA..
Nie všetky mutácie, ktoré sa vyskytujú v genetickom materiáli mikroorganizmu, ovplyvnia jeho schopnosť rásť proti určitej živine.
Môže sa vyskytnúť mutácia, ktorá nemá žiadny vplyv na fenotyp mikroorganizmu - tieto sú známe ako tiché mutácie, pretože neupravujú proteínovú sekvenciu.
Mutácia teda ovplyvňuje veľmi konkrétny gén, ktorý kóduje esenciálny proteín metabolickej dráhy, ktorá syntetizuje podstatnú látku pre organizmus. Vytvorená mutácia musí inaktivovať gén alebo ovplyvniť proteín.
Zvyčajne ovplyvňuje kľúčové enzýmy. Mutácia musí vyvolať zmenu v sekvencii aminokyseliny, ktorá významne mení štruktúru proteínu, a tak jeho funkčnosť zmizne. Môže tiež ovplyvniť aktívne miesto enzýmu.
Príklady v Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae Je to jednobunková huba, ktorá je známa ako kvasinky piva. Používa sa na výrobu jedlých produktov pre ľudí, ako je chlieb a pivo.
Vďaka svojej užitočnosti a ľahkému rastu v laboratóriu je jedným z najpoužívanejších biologických modelov, takže je známe, že špecifické mutácie spôsobujú auxotrofiu.
Auxotrofy pre histidín
Histidín (skrátene v názvosloví písmena H a tri písmená ako His) je jednou z 20 aminokyselín, ktoré tvoria proteíny. Skupina R tejto molekuly je tvorená pozitívne nabitou imidazolovou skupinou.
Aj keď u zvierat, vrátane ľudí, ide o esenciálnu aminokyselinu - to znamená, že sa nemôže syntetizovať a musí sa začleniť do diéty - mikroorganizmy majú schopnosť syntetizovať ju.
Gén HIS3 v tejto kvasinke kóduje enzým imidazolglicerol fosfát dehydrogenázu, ktorý sa zúčastňuje na ceste syntézy aminokyseliny histidínu.
Mutácie v tomto géne (HIS3-) vedie k auxotrofii histidínu. Tieto mutanty teda nie sú schopné proliferovať v médiu, ktoré nemá živinu.
Auxotrofy pre tryptofán
Podobne tryptofán je aminokyselina hydrofóbneho charakteru, ktorá má ako skupinu R indolovú skupinu. Rovnako ako predchádzajúca aminokyselina, musí byť začlenená do stravy zvierat, ale mikroorganizmy ju môžu syntetizovať.
Gén TRP1 kóduje enzým fosforibozylantranilate izomerázu, ktorý sa zúčastňuje na anabolickej ceste tryptofánu. Keď nastane zmena v tomto géne, získa sa mutácia TRP1-ktoré inaktivuje telo na syntézu aminokyseliny.
Auxotrofy pre pyrimidíny
Pyrimidíny sú organické zlúčeniny, ktoré sú súčasťou genetického materiálu živých organizmov. Konkrétne sa nachádzajú v dusíkatých bázach, ktoré tvoria súčasť tymínu, cytozínu a uracilu.
V tejto hube, gén URA3 kóduje enzým orotidín-5'-fosfát dekarboxylázu. Tento proteín je zodpovedný za katalyzovanie kroku syntézy de novo pyrimidínov. Preto mutácie, ktoré ovplyvňujú tento gén, spôsobujú auxotrofiu uridínu alebo uracilu.
Uridín je zlúčenina, ktorá je výsledkom spojenia dusíkatej bázy uracilu s kruhom ribózy. Obe štruktúry sú spojené glykozidovou väzbou.
aplikácie
Auxotrofia je veľmi užitočná vlastnosť v štúdiách týkajúcich sa mikrobiológie, pre výber organizmov v laboratóriu.
Tento princíp sa dá aplikovať na rastliny, kde sa genetickým inžinierstvom vytvorí auxotrofný jedinec, či už pre metionín, biotín, auxín atď..
Aplikácia v genetickom inžinierstve
Auxotrofné mutanty sa široko používajú v laboratóriách, kde sa vykonávajú protokoly genetického inžinierstva. Jedným z cieľov týchto molekulárnych postupov je inštrukcia plazmidu konštruovaného výskumníkom v prokaryotickom systéme. Tento postup sa nazýva "auxotrofná komplementácia".
Plazmid je kruhová molekula DNA, typická pre baktérie, ktorá sa replikuje nezávisle. Plazmidy môžu obsahovať užitočné informácie, ktoré používa baktéria, napríklad rezistenciu na antibiotikum alebo gén, ktorý mu umožňuje syntetizovať záujmovú látku..
Výskumní pracovníci, ktorí chcú zaviesť plazmid do baktérie, môžu použiť auxotrofný kmeň pre špecifickú živinu. Genetická informácia potrebná na syntézu živiny je kódovaná v plazmide.
Týmto spôsobom sa pripraví minimálne médium (ktoré neobsahuje živinu, ktorú mutantný kmeň nemôže syntetizovať) a baktérie sa zasiajú plazmidom..
Iba baktérie, ktoré inkorporovali túto časť plazmidovej DNA, budú schopné rásť v médiu, zatiaľ čo baktérie, ktoré nedokázali zachytiť plazmid, zomrú kvôli nedostatku živín.
referencie
- Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Genetika, základné pojmy. Editorial Panamericana Medical.
- Brock, T. D., & Madigan, M. T. (1993). mikrobiológie. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Griffiths, A. J., Wessler, S. R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Úvod do genetickej analýzy. Macmillan.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). Genetické inžinierstvo a prenos génov. pyramída.
- Molina, J. L. M. (2018). 90 riešených problémov genetického inžinierstva. Univerzita Miguela Hernándeza.
- Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiológie. Editorial Panamericana Medical.