Ауксотрофен произход, пример и приложения

а оксотроф е микроорганизъм, който не е в състояние да синтезира определен вид хранително или органично съединение, което е съществено за растежа на споменатия индивид. Следователно, този щам може да пролиферира само ако хранителното вещество е добавено към културалната среда. Това хранително изискване е резултат от мутация в генетичния материал.

Тази дефиниция обикновено се прилага за специфични условия. Например, ние казваме, че организмът е ауксотрофен за валин, което показва, че въпросният индивид се нуждае от тази аминокиселина да се прилага в културалната среда, тъй като не е в състояние да я произвежда сама по себе си..

По този начин можем да разграничим два фенотипа: "мутантът", който съответства на ауксотрофа за валин - като се вземе предвид нашия предишен хипотетичен пример, въпреки че той може да бъде ауксотрофен за всеки хранителен елемент - и "оригиналът" или дивата, която може правилно да синтезира аминокиселина Последното се нарича прототроф.

Ауксотрофията се причинява от някаква специфична мутация, която води до загуба на способността да се синтезира някакъв елемент, като аминокиселина или друг органичен компонент..

В генетиката, мутацията е промяна или модификация на ДНК последователността. Обикновено мутацията инактивира ключов ензим в синтетичен път.

индекс

• 1 Как произхождат ауксотрофните организми?
• 2 Примери в Saccharomyces cerevisiae
  • 2.1 Auxotrophs за хистидин
  • 2.2 Ауксотрофи за триптофан
  • 2.3 Ауксотрофи за пиримидини
• 3 Приложения
  • 3.1 Приложение в генното инженерство
• 4 Препратки

Как се създават ауксотрофните организми?

Като цяло, микроорганизмите изискват серия от основни хранителни вещества за техния растеж. Вашите минимални нужди винаги са източник на въглерод, източник на енергия и различни йони.

Организмите, които се нуждаят от допълнителни хранителни вещества за основните, са ауксотрофи за това вещество и произхождат от мутации в ДНК.

Не всички мутации, които се появяват в генетичния материал на микроорганизма, ще се отразят на способността му да расте срещу определен хранителен елемент.

Може да възникне мутация и това няма ефект върху фенотипа на микроорганизма - те са известни като тихи мутации, тъй като не променят последователността на протеините..

По този начин, мутацията засяга много специфичен ген, който кодира съществен протеин от метаболитен път, който синтезира основно вещество за организма. Генерираната мутация трябва да инактивира гена или да засегне протеина.

Обикновено засяга ключови ензими. Мутацията трябва да доведе до промяна в последователността на аминокиселина, която значително променя структурата на протеина и по този начин неговата функционалност изчезва. Той може да повлияе и на активното място на ензима.

Примери в Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Това е едноклетъчна гъба, известна като дрожди от бира. Използва се за производство на хранителни продукти за хора като хляб и бира.

Благодарение на неговата полезност и лесен растеж в лабораторията е един от най-използваните биологични модели, така че е известно, че специфичните мутации причиняват ауксотрофия.

Auxotrophs за хистидин

Хистидин (съкратено в номенклатурата на буква H и три букви като His) е една от 20-те аминокиселини, които образуват протеини. R групата на тази молекула се образува от положително заредена имидазолова група.

Въпреки че при животни, включително и при хора, той е незаменима аминокиселина - т.е. не може да бъде синтезирана и трябва да бъде включена чрез диетата - микроорганизмите имат способността да го синтезират..

Генът HIS3 в тази мая той кодира ензима имидазолглицерол фосфат дехидрогеназа, който участва в пътя на синтеза на аминокиселината хистидин.

Мутации в този ген (his3^-) води до ауксотрофия на хистидин. По този начин, тези мутанти не са в състояние да пролиферират в среда, която не притежава хранително вещество.

Ауксотрофи за триптофан

По същия начин, триптофанът е аминокиселина с хидрофобен характер, която има като група R индолна група. Подобно на предишната аминокиселина, тя трябва да бъде включена в диетата на животните, но микроорганизмите могат да го синтезират.

Генът TRP1 той кодира ензима фосфорибозил антранилат изомераза, който участва в анаболния път на триптофан. Когато настъпи промяна в този ген, се получава мутация trp1^-който инкапацитира тялото да синтезира аминокиселината.

Ауксотрофи за пиримидини

Пиримидините са органични съединения, които са част от генетичния материал на живите организми. Конкретно, те се намират в азотни бази, образуващи част от тимин, цитозин и урацил.

В тази гъба, генът URA3 той кодира ензима оротидин-5'-фосфат декарбоксилаза. Този протеин е отговорен за катализиране на етап в синтеза de novo на пиримидините. Следователно, мутации, които засягат този ген, причиняват ауксотрофия на уридин или урацил.

Уридин е съединение, което е резултат от свързването на азотната основа урацил с пръстен от рибоза. И двете структури са свързани чрез гликозидна връзка.

приложения

Ауксотрофията е много полезна характеристика в проучвания, свързани с микробиологията, за подбора на организми в лабораторията.

Същият този принцип може да се прилага и за растенията, където чрез генно инженерство се създава ауксотрофен индивид, независимо дали за метионин, биотин, ауксин и др..

Приложение в генното инженерство

Ауксотрофните мутанти се използват широко в лаборатории, където се извършват протоколи за генно инженерство. Една от целите на тези молекулярни практики е инструкцията на плазмид, конструиран от изследователя в прокариотна система. Тази процедура се нарича "допълване на ауксотрофията".

Плазмидът е кръгова ДНК молекула, типична за бактериите, която се реплицира независимо. Плазмидите могат да съдържат полезна информация, която се използва от бактерията, например, резистентност към антибиотик или ген, който му позволява да синтезира хранителен елемент, който представлява интерес.

Изследователите, които искат да въведат плазмид в бактерия, могат да използват ауксотрофен щам за специфично хранително вещество. Генетичната информация, необходима за синтеза на хранителното вещество, се кодира в плазмида.

По този начин се приготвя минимална среда (която не съдържа хранителната съставка, която мутантният щам не може да синтезира) и бактериите се засяват с плазмида..

Само бактериите, които са включили тази част от плазмидна ДНК, ще могат да растат в средата, докато бактериите, които не успяха да уловят плазмида, ще умрат поради липсата на хранителни вещества..

препратки

1. Бенито, C., & Espino, F. J. (2012). Генетика, основни понятия. Редакция Panamericana Medical.
2. Brock, T.D., & Madigan, M.T. (1993). микробиология. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Въведение в генетичния анализ. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Генно инженерство и трансфер на гени. пирамида.
5. Molina, J. L. M. (2018). 90 решават проблеми на генното инженерство. Университет Мигел Ернандес.
6. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C.L. (2007). Въведение в микробиологията. Редакция Panamericana Medical.