Ауксотрофное походження, приклад і застосування

A ауксотрофні являє собою мікроорганізм, який не здатний синтезувати певний тип поживних або органічних сполук, необхідних для росту зазначеного індивідуума. Отже, цей штам може тільки проліферувати, якщо поживну речовину додати в культуральне середовище. Ця потреба в харчуванні є результатом мутації в генетичному матеріалі.

Це визначення загалом стосується конкретних умов. Наприклад, ми говоримо, що організм є ауксотрофним для валіну, що вказує на те, що дана особа потребує цієї амінокислоти для застосування в культуральному середовищі, оскільки вона не здатна самостійно виробляти її..

Таким чином, ми можемо диференціювати два фенотипи: «мутант», який відповідає ауксотрофу для валіну - з урахуванням нашого попереднього гіпотетичного прикладу, хоча він може бути ауксотрофним для будь-якого поживного - і «оригінальний» або дикий, який може правильно синтезувати амінокислоти Останній називається прототроф.

Ауксотрофія обумовлена ​​деякою специфічною мутацією, що призводить до втрати здатності синтезувати якийсь елемент, такий як амінокислота або інший органічний компонент..

У генетиці мутація є зміною або модифікацією послідовності ДНК. Як правило, мутація інактивує ключовий фермент синтетичним шляхом.

Індекс

• 1 Як зароджуються ауксотрофні організми?
• 2 Приклади в Saccharomyces cerevisiae
  • 2.1 Ауксотрофи для гістидину
  • 2.2 Ауксотрофи для триптофану
  • 2.3 Ауксотрофи для піримідинів
• 3 Програми
  • 3.1 Застосування в генній інженерії
• 4 Посилання

Як зароджуються ауксотрофні організми?

Загалом, мікроорганізми потребують ряду необхідних поживних речовин для свого зростання. Ваші мінімальні потреби завжди є джерелом вуглецю, джерелом енергії та різними іонами.

Організми, які потребують додаткових поживних речовин до основних, є ауксотрофами для цієї речовини, і вони походять від мутацій в ДНК.

Не всі мутації, які відбуваються в генетичному матеріалі мікроорганізму, вплинуть на його здатність рости проти певного поживного речовини.

Може виникнути мутація, яка не впливає на фенотип мікроорганізму - вони відомі як тихі мутації, оскільки вони не змінюють послідовність білка..

Таким чином, мутація впливає на особливий ген, який кодує істотний білок метаболічного шляху, який синтезує істотне речовина для організму. Створена мутація повинна інактивувати ген або впливати на білок.

Це зазвичай впливає на ключові ферменти. Мутація повинна виробляти зміну послідовності амінокислоти, що істотно змінює структуру білка і таким чином його функціональність зникає. Вона також може впливати на активний сайт ферменту.

Приклади в Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Це одноклітинний гриб, відомий як дріжджі пива. Використовується для виготовлення харчових продуктів для людей, таких як хліб і пиво.

Завдяки його корисності і легкому зростанню в лабораторії є однією з найбільш використовуваних біологічних моделей, тому відомо, що специфічні мутації викликають ауксотрофию.

Ауксотрофи для гістидину

Гістидин (скорочено в номенклатурі літери як H і три букви як His) є однією з 20 амінокислот, які утворюють білки. Група R цієї молекули утворена позитивно зарядженою групою імідазолу.

Хоча у тварин, включаючи людину, вона є незамінною амінокислотою - тобто вона не може бути синтезована і повинна бути включена через дієту - мікроорганізми мають здатність синтезувати його..

Ген HIS3 в цьому дріжджі він кодує фермент імідазолгліцеролфосфатдегідрогеназу, який бере участь у шляху синтезу амінокислоти гістидину.

Мутації в цьому гені (його3^-) призводять до ауксотрофії гістидину. Таким чином, ці мутанти не здатні проліферувати в середовищі, в якій відсутня поживна речовина.

Ауксотрофи для триптофану

Аналогічно, триптофан являє собою амінокислоту гідрофобного характеру, яка має групу R індольної групи. Як і попередня амінокислота, вона повинна бути включена в раціон тварин, але мікроорганізми можуть її синтезувати.

Ген TRP1 він кодує фермент фосфорибозил антранілат ізомеразу, який бере участь в анаболічному шляху триптофану. Коли відбувається зміна цього гена, отримують мутацію trp1^-що виводить з ладу організм на синтез амінокислоти.

Ауксотрофи для піримідинів

Піримідини є органічними сполуками, які є частиною генетичного матеріалу живих організмів. Зокрема, вони зустрічаються в азотистих підставах, що входять до складу тиміну, цитозину і урацилу.

У цьому грибі ген URA3 він кодує фермент оротидин-5'-фосфат декарбоксилазу. Цей білок відповідає за каталізацію стадії синтезу de novo піримідинів. Тому мутації, які впливають на цей ген, викликають ауксотрофию до уридина або урацилу.

Уридин являє собою з'єднання, яке є результатом об'єднання азотистої основи урацилу з кільцем рибози. Обидві структури пов'язані глікозидним зв'язком.

Програми

Ауксотрофія є дуже корисною ознакою в дослідженнях, пов'язаних з мікробіологією, для відбору організмів в лабораторії.

Цей же принцип може бути застосований до рослин, де за допомогою генної інженерії створюється ауксотрофна людина, незалежно від метіоніну, біотину, ауксину тощо..

Застосування в генній інженерії

Ауксотрофні мутанти широко використовуються в лабораторіях, де проводяться протоколи генної інженерії. Однією з цілей цих молекулярних практик є навчання плазміди, побудованої дослідником в прокаріотній системі. Ця процедура називається "доповненням ауксотрофии".

Плазміда являє собою циркулярну молекулу ДНК, типову для бактерій, яка реплікується незалежно. Плазміда може містити корисну інформацію, яку використовує бактерія, наприклад, стійкість до антибіотика або гена, що дозволяє йому синтезувати цікавить поживну речовину..

Дослідники, які хочуть ввести плазміду в бактерію, можуть використовувати ауксотрофний штам для певного поживного речовини. Генетична інформація, необхідна для синтезу поживної речовини, кодується в плазміді.

Таким чином готують мінімальну середу (яка не містить поживну речовину, яку мутантний штам не може синтезувати) і бактерії висівають плазмідою.

Тільки бактерії, які включили цю частину плазмідної ДНК, зможуть рости в середовищі, в той час як бактерії, які не змогли захопити плазміду, помруть через відсутність поживних речовин.

Список літератури

1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Генетика, сутнісні поняття. Редакція Panamericana Medical.
2. Брок, Т. Д., і Мадіган, М. Т. (1993). Мікробіологія. Prentice-зал Hispanoamericana,.
3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Вступ до генетичного аналізу. Макміллан.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Генна інженерія та перенесення генів. Піраміда.
5. Molina, J. L. M. (2018). 90 розв'язали проблеми генної інженерії. Університет Мігеля Ернандеса.
6. Tortora, G.J., Funke, B.R., & Case, C.L. (2007). Введення в мікробіологію. Редакція Panamericana Medical.