Auxotrophic opprinnelse, eksempel og applikasjoner



en auxotrof er en mikroorganisme som ikke er i stand til å syntetisere en bestemt type næringsstoff eller organisk forbindelse som er avgjørende for veksten av individet. Derfor kan denne stammen bare sprede seg hvis næringsstoffet blir tilsatt til kulturmediet. Dette ernæringsmessige kravet er resultatet av en mutasjon i det genetiske materialet.

Denne definisjonen gjelder generelt for spesifikke forhold. For eksempel, kan vi si at legemet er valin-auxotrof, noe som indikerer at vedkommende må denne aminosyre blir anvendt i dyrkningsmediet, ettersom det ikke er i stand til å produsere av seg selv.

Dermed kan vi skille mellom to fenotyper: "mutant", som tilsvarer auxotrofe for valin - å ta hensyn vårt eksempel ovenfor hypotetisk, selv om det kan være auksotropisk for noen næringsstoffer - og "original" eller vill, som kan syntetisere riktig aminosyre Sistnevnte kalles prototroph.

Auxotrofi er forårsaket av en bestemt mutasjon som fører til tap av evnen til å syntetisere noe element, for eksempel en aminosyre eller annen organisk komponent.

I genetikk er en mutasjon en endring eller modifisering av DNA-sekvensen. Vanligvis inaktiverer mutasjonen et nøkkelenzym i en syntetisk rute.

index

  • 1 Hvordan auxotrofe organismer stammer fra?
  • 2 Eksempler i Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auxotrofer for histidin
    • 2,2 auxotrofer for tryptofan
    • 2.3 Auxotrofer for pyrimidiner
  • 3 applikasjoner
    • 3.1 Søknad innen genteknologi
  • 4 referanser

Hvordan oppstår auxotrofe organismer?

Generelt krever mikroorganismer en rekke essensielle næringsstoffer for deres vekst. Dine minimumsbehov er alltid en karbonkilde, en kilde til energi og ulike ioner.

De organismer som trenger ekstra næringsstoffer til de grunnleggende, er auxotrofer for dette stoffet, og de kommer fra mutasjoner i DNA.

Ikke alle mutasjoner som oppstår i det genetiske materialet til en mikroorganisme, vil påvirke dets evne til å vokse mot et bestemt næringsstoff.

en mutasjon Det kan skje, og det har ingen effekt på fenotype av mikroorganismen - disse er kjent som tause mutasjoner, og ikke endrer proteinsekvensen.

Dermed påvirker mutasjonen et veldig spesielt gen som koder for et essensielt protein av en metabolsk vei som syntetiserer et essensielt stoff for organismen. Mutasjonen som genereres må inaktivere genet eller påvirke proteinet.

Det påvirker vanligvis viktige enzymer. Mutasjonen må produsere en forandring i sekvensen av en aminosyre som forandrer signifikant proteinstrukturen og dermed blir dens funksjonalitet forsvunnet. Det kan også påvirke enzymets aktive område.

Eksempler på Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Det er en encellet sopp populært kjent som gjær av øl. Den brukes til produksjon av spiselige produkter til mennesker som brød og øl.

Takket være brukbarheten og den enkle veksten i laboratoriet er en av de mest brukte biologiske modellene, så det er kjent at bestemte mutasjoner forårsaker auxotrofi.

Auxotrofer for histidin

Histidin (forkortet i nomenklaturen til et brev som H og tre bokstaver som His) er en av de 20 aminosyrene som danner proteiner. R-gruppen av dette molekylet dannes av en positivt ladet imidazolgruppe.

Selv om det i dyr, inkludert mennesker, er det en essensiell aminosyre - det vil si, de kan ikke syntetisere og må innbefatte gjennom kosten - mikroorganismer som har evnen til å syntetisere.

Genet HIS3 i denne gjæren koder det for enzymet imidazolglicerolfosfatdehydrogenase, som deltar i syntetens syntese av aminosyrehistidin.

Mutasjoner i dette genet (HIS3-) resulterer i auxotrofi av histidin. Dermed er disse mutantene ikke i stand til å proliferere i et medium som mangler næringsstoffet.

Auxotrofer for tryptofan

På samme måte er tryptofan en aminosyre av hydrofob karakter som har som gruppe R en indolgruppe. Som den forrige aminosyren, må den inkorporeres i dietten av dyr, men mikroorganismer kan syntetisere den.

Genet TRP1 den koder for enzymet fosforibosylantranilatisomerase, som er involvert i den anabolske ruten for tryptofan. Når en forandring i dette genet oppstår, oppnås en mutasjon TRP1-som invalidiserer kroppen til å syntetisere aminosyren.

Auxotrofer for pyrimidiner

Pyrimidiner er organiske forbindelser som er en del av det genetiske materialet til levende organismer. Nærmere bestemt er de funnet i nitrogenbaserte baser, som utgjør en del av tymin, cytosin og uracil.

I denne soppen, genet URA3 den koder for enzymet orotidin-5'-fosfat-dekarboksylase. Dette proteinet er ansvarlig for å katalysere et trinn i syntesen de novo av pyrimidiner. Derfor forårsaker mutasjoner som påvirker dette genet auxotrofi til uridin eller uracil.

Uridin er en forbindelse som skyldes sammensetningen av nitrogenbasen uracil med en ring av ribose. Begge strukturer er forbundet med et glykosidbinding.

søknader

Auxotrofi er en svært nyttig funksjon i studier relatert til mikrobiologi, for valg av organismer i laboratoriet.

Det samme prinsippet kan brukes på planter, hvor det ved genetisk prosjektering er opprettet et auxotrofisk individ, enten for metionin, biotin, auxin, etc..

Søknad i genteknologi

De auxotrofe mutanter er mye brukt i laboratorier hvor gentekniske protokoller utføres. Et av målene med disse molekylære praksis er instruksjonen av et plasmid konstruert av forskeren i et prokaryotisk system. Denne prosedyren kalles "auxotrofi komplementering".

Et plasmid er et sirkulært DNA-molekyl, typisk for bakterier, som replikerer uavhengig. Plasmidene kan inneholde nyttig informasjon som brukes av bakterien, for eksempel resistens mot et antibiotikum eller et gen som gjør det mulig å syntetisere et næringsstoff av interesse.

Forskere som ønsker å introdusere et plasmid i en bakterie, kan bruke en auxotrofisk stamme for et bestemt næringsstoff. Den genetiske informasjonen som er nødvendig for syntesen av næringsstoffet, er kodet i plasmidet.

Således, et minimalt medium (som ikke inneholdt næringsstoff at mutantstammen ikke kan syntetisere) er forberedt og bakteriene blir sådd ut med plasmid.

Bare bakterier, som også omfattet av denne del av plasmid-DNA vil være i stand til å vokse i mediet, mens bakterier som ikke klarte å fange opp plasmidet vil dø av mangel på næringsstoffer.

referanser

  1. Benito, C., & Espino, F.J. (2012). Genetikk, essensielle begreper. 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 introduksjon til genetisk analyse. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Genetikk og genoverføring. pyramide.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 løste problemer med genetisk prosjektering. Miguel Hernández University.
  6. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Editorial Panamericana Medical.