Auxotrophic oprindelse, eksempel og anvendelser



en auxotrof er en mikroorganisme, der ikke er i stand til at syntetisere en bestemt type næringsstof eller organisk forbindelse, der er afgørende for væksten af ​​individet. Derfor kan denne stamme kun proliferere, hvis næringsstoffet tilsættes til dyrkningsmediet. Dette ernæringsmæssige krav er resultatet af en mutation i det genetiske materiale.

Denne definition gælder generelt for specifikke forhold. For eksempel siger vi, at kroppen er valin-auxotrof, hvilket indikerer, at den pågældende person har brug for denne aminosyre anvendes i dyrkningsmediet, da det ikke er i stand til at producere alene.

Således kan vi skelne mellem to fænotyper: "mutant", hvilket svarer til auxotrofe for valin - under hensyntagen til ovenstående eksempel hypotetiske, selvom det kan være auxotrof for enhver næringsstof - og "original" eller vilde, som kan syntetisere korrekt aminosyre Sidstnævnte hedder prototroph.

Auxotrofi er forårsaget af en bestemt mutation, der fører til tabet af evnen til at syntetisere noget element, såsom en aminosyre eller anden organisk komponent.

I genetik er en mutation en ændring eller modifikation af DNA-sekvensen. Generelt inaktiverer mutationen et nøgleenzym i en syntetisk vej.

indeks

  • 1 Hvordan auxotrofe organismer stammer fra?
  • 2 Eksempler i Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auxotrophs for histidin
    • 2.2 Auxotrophs for tryptophan
    • 2.3 Auxotrofer til pyrimidiner
  • 3 applikationer
    • 3.1 Anvendelse inden for genteknologi
  • 4 referencer

Hvordan stammer auxotrofe organismer fra?

Generelt kræver mikroorganismer en række essentielle næringsstoffer til deres vækst. Dine mindstekrav er altid en kildioxidkilde, en energikilde og forskellige ioner.

De organismer, der har brug for ekstra næringsstoffer til de grundlæggende, er auxotrofer for dette stof, og de stammer fra mutationer i DNA'et.

Ikke alle mutationer, der forekommer i et genetisk materiale i en mikroorganisme, vil påvirke dets evne til at vokse imod et bestemt næringsstof.

en mutation Det kan ske, og det har ingen effekt på fænotypen af ​​mikroorganismen - disse er kendt som tavse mutationer, og ikke ændrer proteinsekvensen.

M mutationen påvirker således et meget bestemt gen, der koder for et essentielt protein af en metabolisk vej, der syntetiserer et essentielt stof for organismen. Den genererede mutation skal inaktivere genet eller påvirke proteinet.

Det påvirker normalt vigtige enzymer. Mutationen skal frembringe en ændring i sekvensen af ​​en aminosyre, som signifikant ændrer proteinets struktur, og dens funktionalitet forsvinder således. Det kan også påvirke enzymets aktive sted.

Eksempler i Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Det er en encellulær svamp, der i almindelighed er kendt som ølgæren. Den bruges til fremstilling af spiselige produkter til mennesker som brød og øl.

Takket være dens anvendelighed og nem vækst i laboratoriet er en af ​​de mest anvendte biologiske modeller, så det er kendt, at specifikke mutationer forårsager auxotrofi.

Auxotrophs for histidin

Histidin (forkortet i nomenklaturen for et bogstav som H og tre bogstaver som His) er en af ​​de 20 aminosyrer, der danner proteiner. R-gruppen af ​​dette molekyle dannes af en positivt ladet imidazolgruppe.

Selv i dyr, herunder mennesker, er det en essentiel aminosyre - dvs., de kan ikke syntetisere og skal omfatte gennem kosten - mikroorganismer besidder evnen til at syntetisere.

Genet HIS3 i denne gær koder det for enzymet imidazolglicerolphosphatdehydrogenase, som deltager i vejen for syntesen af ​​aminosyrehistidin.

Mutationer i dette gen (his3-) resulterer i auxotrofi af histidin. Således er disse mutanter ude af stand til at proliferere i et medium, der mangler næringsstoffet.

Auxotrophs for tryptophan

Ligeledes er tryptophan en aminosyre af hydrofob karakter, der som gruppe R er en indolgruppe. Ligesom den tidligere aminosyre skal den inkorporeres i dyrenes kost, men mikroorganismer kan syntetisere den.

Genet TRP1 den koder for enzymet phosphoribosylanthranilatisomerase, som er involveret i den anabolske rute af tryptophan. Når en ændring i dette gen opstår, opnås en mutation trp1-det gør kroppen i stand til at syntetisere aminosyren.

Auxotrofer til pyrimidiner

Pyrimidiner er organiske forbindelser, som er en del af det genetiske materiale af levende organismer. Specifikt findes de i nitrogenholdige baser, der udgør en del af thymin, cytosin og uracil.

I denne svamp, genet URA3 den koder for enzymet orotidin-5'-phosphat-decarboxylase. Dette protein er ansvarligt for at katalysere et trin i syntesen de novo af pyrimidinerne. Derfor forårsager mutationer, som påvirker dette gen auxotrofi til uridin eller uracil.

Uridin er en forbindelse, der er resultatet af sammenslutningen af ​​den nitrogenholdige base uracil med en ring af ribose. Begge strukturer er forbundet med en glycosidbinding.

applikationer

Auxotrofi er en meget nyttig funktion i studier relateret til mikrobiologi, til udvælgelse af organismer i laboratoriet.

Det samme princip kan anvendes på planter, hvor der ved genetisk teknik skabes et auxotroft individ, hvad enten det drejer sig om methionin, biotin, auxin osv..

Ansøgning inden for genteknologi

De auxotrofe mutanter anvendes i vid udstrækning i laboratorier, hvor genteknologiske protokoller udføres. Et af målene med disse molekylære fremgangsmåder er instruktionen af ​​et plasmid konstrueret af forskeren i et prokaryotisk system. Denne procedure kaldes "auxotrofi komplementering".

Et plasmid er et cirkulært DNA-molekyle, typisk for bakterier, der replikerer uafhængigt. Plasmiderne kan indeholde nyttig information, der anvendes af bakterien, for eksempel modstandsdygtighed overfor et antibiotikum eller et gen, som gør det muligt at syntetisere et næringsstof af interesse.

Forskere, der ønsker at introducere et plasmid i en bakterie, kan anvende en auxotrofisk stamme for et bestemt næringsstof. Den genetiske information, der er nødvendig for syntesen af ​​næringsstoffet, kodes i plasmidet.

Således et minimalt medium (ikke indeholdende det næringsstof, som mutantstammen ikke kan syntetisere) er forberedt og bakterierne udplades med plasmid.

Kun bakterier, som er indarbejdet denne del af plasmid-DNA vil være i stand til at vokse i mediet, hvorimod bakterier, som undlod at indfange plasmidet vil dø af mangel på næringsstoffer.

referencer

  1. Benito, C., & Espino, F.J. (2012). Genetik, væsentlige begreber. Editorial Panamericana Medical.
  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). En introduktion til genetisk analyse. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Geneteknik og genoverførsel. pyramide.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 løste problemer med genetisk teknik. Miguel Hernández Universitet.
  6. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduktion til mikrobiologi. Editorial Panamericana Medical.