Auxotrofní původ, příklady a aplikace



A auxotrofní "Mikroorganismus" je mikroorganismus, který není schopen syntetizovat určitý typ živin nebo organických sloučenin, nezbytných pro růst uvedeného jedince. Proto tento kmen může proliferovat pouze tehdy, když je živina přidána do kultivačního média. Tento nutriční požadavek je výsledkem mutace genetického materiálu.

Tato definice se obecně vztahuje na specifické podmínky. Například, můžeme říci, že tělo je valin auxotrofní, což znamená, že daný jedinec potřebuje této aminokyseliny se aplikuje v kultivačním médiu, protože není schopen produkovat samo.

Tak, můžeme rozlišit dva fenotypy: „mutant“, což odpovídá auxotrofní pro valin - s přihlédnutím k náš příklad výše uváděná hypotetická, ačkoli to může být auxotrofní pro jakoukoli živinu - a „originál“ nebo divoký, které mohou syntetizovat správně aminokyseliny Ten se nazývá prototrof.

Auxotrofie je způsobena určitou specifickou mutací, která vede ke ztrátě schopnosti syntetizovat nějaký prvek, jako je aminokyselina nebo jiná organická složka.

V genetice, mutace je změna nebo modifikace DNA sekvence. Obecně mutace inaktivuje klíčový enzym syntetickou cestou.

Index

  • 1 Jak vznikají auxotrofní organismy?
  • 2 Příklady v Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auxotrofy pro histidin
    • 2.2 Auxotrofy pro tryptofan
    • 2.3 Auxotrofy pro pyrimidiny
  • 3 Aplikace
    • 3.1 Aplikace v genetickém inženýrství
  • 4 Odkazy

Jak vznikají auxotrofní organismy?

Obecně mikroorganismy vyžadují pro svůj růst řadu nezbytných živin. Vaše minimální potřeby jsou vždy zdrojem uhlíku, zdrojem energie a různými ionty.

Organismy, které potřebují k základním živinám další živiny, jsou pro tuto látku auxotrofy a vznikají mutacemi v DNA..

Ne všechny mutace, které se vyskytují v genetickém materiálu mikroorganismu, ovlivní jeho schopnost růst proti určité živině.

Může dojít k mutaci, která nemá žádný vliv na fenotyp mikroorganismu - tyto mutace jsou známé jako tiché mutace, protože nemodifikují proteinovou sekvenci.

Mutace tedy ovlivňuje velmi specifický gen, který kóduje esenciální protein metabolické dráhy, která syntetizuje esenciální látku pro organismus. Vytvořená mutace musí inaktivovat gen nebo ovlivnit protein.

Obvykle postihuje klíčové enzymy. Mutace musí vyvolat změnu v sekvenci aminokyseliny, která významně mění strukturu proteinu, a tak jeho funkce zmizí. Může také ovlivnit aktivní místo enzymu.

Příklady v Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Jedná se o jednobuněčnou houbu populárně známou jako kvasnice piva. Používá se pro výrobu jedlých produktů pro člověka, jako je chléb a pivo.

Díky své užitečnosti a snadnému růstu v laboratoři je jedním z nejpoužívanějších biologických modelů, takže je známo, že specifické mutace způsobují auxotrofii.

Auxotrofy pro histidin

Histidin (zkratka v názvosloví dopisu jako H a tři písmena jako His) je jednou z 20 aminokyselin, které tvoří proteiny. R skupina této molekuly je tvořena pozitivně nabitou imidazolovou skupinou.

Ačkoli u zvířat, včetně lidí, je to esenciální aminokyselina - to znamená, že nemůže být syntetizována a musí být začleněna do stravy - mikroorganismy mají schopnost ji syntetizovat.

Gen HIS3 v tomto kvasinku kóduje enzym imidazolglicerol fosfát dehydrogenázu, který se podílí na cestě syntézy aminokyseliny histidin.

Mutace v tomto genu (jeho3-) vede k auxotrofii histidinu. Tyto mutanty tedy nejsou schopny proliferovat v médiu, které nemá živinu.

Auxotrofy pro tryptofan

Podobně tryptofan je aminokyselina hydrofobního charakteru, která má jako skupinu R indolovou skupinu. Stejně jako předchozí aminokyselina musí být začleněna do stravy zvířat, ale mikroorganismy jej mohou syntetizovat.

Gen TRP1 kóduje enzym fosforibosyl anthranilate isomerasu, který se podílí na anabolické cestě tryptofanu. Když dojde ke změně tohoto genu, získá se mutace trp1-které inaktivuje tělo k syntéze aminokyseliny.

Auxotrofy pro pyrimidiny

Pyrimidiny jsou organické sloučeniny, které jsou součástí genetického materiálu živých organismů. Konkrétně se nacházejí v dusíkatých bázích, tvořících část thyminu, cytosinu a uracilu.

V této houbě gen URA3 kóduje enzym orotidin-5'-fosfát dekarboxylázu. Tento protein je zodpovědný za katalyzování kroku syntézy de novo pyrimidinů. Mutace, které ovlivňují tento gen, proto způsobují auxotrofii uridinu nebo uracilu.

Uridin je sloučenina, která je výsledkem spojení dusíkaté báze uracilu s kruhem ribózy. Obě struktury jsou spojeny glykosidickou vazbou.

Aplikace

Auxotrofie je velmi užitečná vlastnost ve studiích týkajících se mikrobiologie, pro výběr organismů v laboratoři.

Stejný princip lze aplikovat na rostliny, kde je genetickým inženýrstvím vytvořen auxotrofní jedinec, ať už pro metionin, biotin, auxin atd..

Aplikace v genetickém inženýrství

Auxotrofní mutanty jsou široce používány v laboratořích, kde se provádějí protokoly genetického inženýrství. Jedním z cílů těchto molekulárních praktik je instrukce plazmidu konstruovaného výzkumníkem v prokaryotickém systému. Tento postup se nazývá "auxotrofní komplementace".

Plazmid je kruhová molekula DNA, typická pro bakterie, která se replikuje nezávisle. Plazmidy mohou obsahovat užitečné informace, které bakterie používá, například rezistenci na antibiotikum nebo gen, který umožňuje syntetizovat požadovanou výživnou látku..

Výzkumní pracovníci, kteří chtějí zavést plazmid do bakterie, mohou použít auxotrofní kmen pro specifickou živinu. Genetická informace nezbytná pro syntézu živiny je kódována v plazmidu.

Tímto způsobem je připraveno minimální médium (které neobsahuje živiny, které mutantní kmen nemůže syntetizovat) a bakterie jsou zasety plasmidem..

Pouze bakterie, které začleňují tuto část plazmidové DNA, budou schopny růst v médiu, zatímco bakterie, které nedokázaly zachytit plazmid, zemřou z důvodu nedostatku živin.

Odkazy

  1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Genetika, základní pojmy. Redakční Panamericana Medical.
  2. Brock, T. D., & Madigan, M. T. (1993). Mikrobiologie. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A. J., Wessler, S. R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Úvod do genetické analýzy. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Genetické inženýrství a přenos genů. Pyramida.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 řešených problémů genetického inženýrství. Univerzita Miguela Hernándeze.
  6. Tortora, G. J., Funke, B.R., a C. L. (2007). Úvod do mikrobiologie. Redakční Panamericana Medical.