Auksotrofinen alkuperä, esimerkki ja sovellukset



 auksotrofi on mikro-organismi, joka ei pysty syntetisoimaan tietyn tyyppistä ravintoainetta tai orgaanista yhdistettä, joka on olennainen mainitun yksilön kasvun kannalta. Siksi tämä kanta voi lisääntyä vain, jos ravintoaine lisätään kasvualustaan. Tämä ravitsemustarve on seurausta geneettisen materiaalin mutaatiosta.

Tätä määritelmää sovelletaan yleensä erityisiin olosuhteisiin. Esimerkiksi sanomme, että organismi on valiinille auksotrofinen, mikä osoittaa, että kyseinen yksilö tarvitsee tätä aminohappoa, jota käytetään viljelyväliaineeseen, koska se ei kykene tuottamaan sitä itse..

Tällä tavoin voimme erottaa kaksi fenotyyppiä: "mutantti", joka vastaa aineotrofia valiinille - ottaen huomioon edellisen hypoteettisen esimerkin, vaikka se voi olla auksotroofinen mitä tahansa ravintoainetta - ja "alkuperäistä" tai villiä varten, joka voi syntetisoida oikein aminohappo Jälkimmäistä kutsutaan prototrofiksi.

Auksotrofia aiheuttaa jokin spesifinen mutaatio, joka johtaa menetelmän kykyyn syntetisoida jotakin elementtiä, kuten aminohappoa tai muuta orgaanista komponenttia.

Genetiikassa mutaatio on DNA-sekvenssin muutos tai muutos. Yleensä mutaatio inaktivoi avainentsyymin synteettisellä reitillä.

indeksi

  • 1 Miten auksotrofiset organismit ovat peräisin?
  • 2 Esimerkkejä Saccharomyces cerevisiaesta
    • 2.1 Auksotrofit histidiinille
    • 2.2 Tryptofaanin auksotrofit
    • 2.3 Pyrimidiinien auksotrofit
  • 3 Sovellukset
    • 3.1 Soveltaminen geenitekniikassa
  • 4 Viitteet

Miten auksotrofiset organismit ovat peräisin?

Yleensä mikro-organismit tarvitsevat kasvua varten useita välttämättömiä ravintoaineita. Minimitarpeesi ovat aina hiililähde, energialähde ja erilaisia ​​ioneja.

Organismit, jotka tarvitsevat ylimääräisiä ravintoaineita perusaineisiin, ovat tämän aineen auksotrofeja ja ne ovat peräisin DNA: n mutaatioista..

Kaikki mutaatiot, jotka esiintyvät mikro-organismin geneettisessä materiaalissa, eivät vaikuta sen kykyyn kasvaa tiettyä ravintoainetta vastaan.

Mutaatio voi ilmetä, eikä sillä ole vaikutusta mikro-organismin fenotyyppiin - nämä tunnetaan hiljaisina mutaatioina, koska ne eivät muuta proteiinisekvenssiä.

Siten mutaatio vaikuttaa hyvin tiettyyn geeniin, joka koodaa metabolisen reitin olennaisen proteiinin, joka syntetisoi olennaisen aineen organismille. Muodostuneen mutaation täytyy inaktivoida geeni tai vaikuttaa proteiiniin.

Se vaikuttaa yleensä keskeisiin entsyymeihin. Mutaation täytyy tuottaa muutos aminohapon sekvenssissä, joka muuttaa merkittävästi proteiinin rakennetta ja siten sen toiminnallisuus häviää. Se voi vaikuttaa myös entsyymin aktiiviseen kohtaan.

Esimerkkejä Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Se on yksisoluinen sieni, joka tunnetaan yleisesti oluen hiivana. Sitä käytetään elintarvikkeiden valmistukseen ihmisille, kuten leipää ja olutta.

Käyttötarkoituksensa ja helpon kasvunsa ansiosta laboratoriossa on yksi käytetyimmistä biologisista malleista, joten tiedetään, että tietyt mutaatiot aiheuttavat auksotrofiaa.

Auksotrofit histidiinille

Histidiini (lyhennetty kirjaimen nimikkeessä H ja kolme kirjainta His-muodossa) on yksi 20 aminohaposta, jotka muodostavat proteiineja. Tämän molekyylin R-ryhmä muodostuu positiivisesti varautuneesta imidatsoliryhmästä.

Vaikka eläimissä, myös ihmisissä, se on välttämätön aminohappo - eli sitä ei voida syntetisoida ja se on sisällytettävä ruokavalioon - mikro-organismit pystyvät syntetisoimaan sen.

Geeni HIS3 tässä hiivassa se koodaa imidatsolglicerolfosfaattidehydrogenaasin entsyymiä, joka osallistuu histidiinin aminohapon synteesin kulkuun.

Tämän geenin mutaatiot (HIS3-) johtaa histidiinin auksotrofiaan. Siten nämä mutantit eivät kykene lisääntymään elatusaineessa, jossa ei ole ravintoainetta.

Auksotrofit tryptofaanille

Samoin tryptofaani on hydrofobisen merkin omaava aminohappo, jonka ryhmänä R on indoliryhmä. Kuten edellinen aminohappo, se on sisällytettävä eläinten ruokavalioon, mutta mikro-organismit voivat syntetisoida sen.

Geeni TRP1 se koodaa entsyymiä fosforibosyyli-antranilaatti-isomeraasia, joka osallistuu tryptofaanin anaboliseen reittiin. Kun tapahtuu muutos tässä geenissä, saadaan mutaatio TRP1-joka kykenee kehon syntetisoimaan aminohappoa.

Auksotrofit pyrimidiineille

Pyrimidiinit ovat orgaanisia yhdisteitä, jotka ovat osa elävien organismien geneettistä materiaalia. Erityisesti ne löytyvät typpipohjaisista emäksistä, jotka muodostavat osan tymiinistä, sytosiinista ja urasiilista.

Tässä sienessä geeni URA3 se koodaa orotidiini-5'-fosfaattidekarboksylaasin entsyymiä. Tämä proteiini on vastuussa synteesin vaiheen katalysoinnista de novo pyrimidiineistä. Siksi mutaatiot, jotka vaikuttavat tähän geeniin, aiheuttavat auksotrofiaa uridiinille tai urasiilille.

Uridiini on yhdiste, joka syntyy typpipohjaisen urasiilin ja riboosirenkaan yhdistymisestä. Molemmat rakenteet on liitetty glykosidisidoksella.

sovellukset

Auksotrofia on erittäin hyödyllinen ominaisuus mikrobiologiaan liittyvissä tutkimuksissa, eli organismin valinnassa laboratoriossa.

Sama periaate voidaan soveltaa kasveihin, joissa geenitekniikalla luodaan auksotrofinen yksilö, joko metioniinille, biotiinille, auksiinille jne..

Soveltaminen geenitekniikassa

Auksotrofisia mutantteja käytetään laajalti laboratorioissa, joissa suoritetaan geenitekniikan protokollia. Näiden molekyylikäytäntöjen yksi tavoitteista on tutkijan prokaryoottisessa järjestelmässä rakentaman plasmidin ohjeistus. Tätä menettelyä kutsutaan "auxotrophy täydentäväksi".

Plasmidi on pyöreä DNA-molekyyli, joka on tyypillinen bakteereille, joka replikoituu itsenäisesti. Plasmidit voivat sisältää hyödyllistä informaatiota, jota bakteeri käyttää, esimerkiksi resistenssi antibiootille tai geenille, joka sallii sen syntetisoida kiinnostavaa ravintoainetta.

Tutkijat, jotka haluavat ottaa plasmidin bakteeriin, voivat käyttää auksotrofista kantaa tietylle ravintoaineelle. Ravintoaineen synteesiin tarvittava geneettinen informaatio koodataan plasmidissa.

Tällä tavalla valmistetaan minimaalinen väliaine (joka ei sisällä ravintoainetta, jota mutanttikanta ei voi syntetisoida) ja bakteerit kylvetään plasmidin kanssa.

Ainoastaan ​​bakteerit, jotka sisällyttivät tämän osan plasmidi-DNA: sta, voivat kasvaa väliaineessa, kun taas bakteerit, jotka eivät pystyneet kaappaamaan plasmidia, kuolevat ravinteiden puutteen vuoksi..

viittaukset

  1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Genetics, olennaiset käsitteet. Toimituksellinen Panamericana Medical.
  2. Brock, T. D., ja Madigan, M. T. (1993). mikrobiologia. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Johdatus geneettiseen analyysiin. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Geenitekniikka ja geeninsiirto. pyramidi.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 ratkaisi geenitekniikan ongelmat. Miguel Hernándezin yliopisto.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Toimituksellinen Panamericana Medical.