- Kako potječu auksotrofni organizmi?
- Primjeri u
- Auksotrofi za histidin
- Aukzotrofi za triptofan
- Auksotrofi za pirimidine
- Prijave
- Primjena u genetskom inženjerstvu
- Reference
Auksotrofni je mikroorganizam koji nije sposoban sinteze određeni tip hranjive ili organske komponente bitan za rast navedenog pojedinca. Stoga se ovaj soj može razmnožavati samo ako se hranjivom tvar doda u kulturni medij. Ova prehrambena potreba rezultat je mutacije genetskog materijala.
Ova se definicija općenito odnosi na posebne uvjete. Na primjer, kažemo da je organizam auksotrofan za valin, što ukazuje na to da dotični pojedinac treba ovu aminokiselinu da se primijeni u kulturi jer nije sposoban proizvesti je sam.
Izvor: pixabay.com
Na ovaj način možemo razlikovati dva fenotipa: "mutant", što odgovara valinom auxotrophu - uzimajući u obzir naš prethodni hipotetički primjer, iako može biti auksotrof za bilo koji hranjivi sastojak - i "izvorni" ili divlji, koji može pravilno sintetizirati amino kiselina. Potonji se naziva prototrof.
Auksotrofija je uzrokovana nekom specifičnom mutacijom koja dovodi do gubitka sposobnosti sinteze elementa, poput aminokiseline ili druge organske komponente.
U genetici, mutacija je promjena ili modifikacija DNA sekvence. Mutacija općenito inaktivira ključni enzim u sintetskom putu.
Kako potječu auksotrofni organizmi?
Općenito, mikroorganizmi trebaju niz neophodnih hranjivih sastojaka za svoj rast. Vaše minimalne potrebe su uvijek izvor ugljika, energent i razni ioni.
Organizmi kojima su potrebni dodatni hranjivi sastojci, do osnovnih, su aksotrofi ove tvari i uzrokovani su mutacijama u DNK.
Neće sve mutacije koje se događaju u genetskom materijalu mikroorganizma utjecati na njegovu sposobnost rasta na određenoj hranjivoj tvari.
Može doći do mutacije i nema utjecaja na fenotip mikroorganizma - to su poznate kao tihe mutacije, jer ne mijenjaju slijed proteina.
Dakle, mutacija utječe na vrlo određeni gen koji kodira esencijalni protein metaboličkog puta koji sintetizira esencijalnu tvar za tijelo. Nastala mutacija mora inaktivirati gen ili utjecati na protein.
Općenito utječe na ključne enzime. Mutacija mora proizvesti promjenu u redoslijedu aminokiseline koja značajno mijenja strukturu proteina i tako eliminira njegovu funkcionalnost. Može utjecati i na aktivno mjesto enzima.
Primjeri u
S. cerevisiae je jednostanična gljiva popularno poznata i kao pivski kvas. Koristi se za proizvodnju jestivih proizvoda za ljude kao što su kruh i pivo.
Zahvaljujući korisnosti i laganom rastu u laboratoriju, to je jedan od najčešće korištenih bioloških modela, zbog čega je poznato da su specifične mutacije uzrok auksotrofije.
Auksotrofi za histidin
Histidin (skraćeno u nomenklaturi s jednim slovom kao H, a tro slovo kao His) jedna je od 20 aminokiselina koje čine proteine. R skupinu ove molekule čini pozitivno nabijena imidazolna skupina.
Iako je u životinjama, pa tako i u ljudima, esencijalna aminokiselina - tj. Ne mogu je sintetizirati i moraju je uključiti putem prehrane - mikroorganizmi imaju sposobnost sinteze.
HIS3 gen u ovom kvascu kodira enzim imidazol glicerol fosfat dehidrogenaza koji sudjeluje u putu za sintezu aminokiseline histidin.
Mutacije u ovom genu (his3 -) rezultiraju u histidinskoj auksotrofiji. Dakle, ovi mutanti nisu u stanju razmnožavati se u mediju kojem nedostaje hranjivih sastojaka.
Aukzotrofi za triptofan
Slično tome, triptofan je hidrofobna aminokiselina koja ima indolnu skupinu kao R skupinu. Kao i prethodna aminokiselina, ona se mora ugraditi u prehranu životinja, ali mikroorganizmi mogu to sintetizirati.
TRP1 gen kodira za enzim fosforibozil-antranilat izomeraza koji je uključen u put anaboličkog triptofana. Kada dođe do promjene ovog gena, dobiva se mutacija trp1 - koja onemogućuje tijelo da sintetizira aminokiselinu.
Auksotrofi za pirimidine
Pirimidini su organski spojevi koji su dio genetskog materijala živih organizama. Konkretno, nalaze se u dušičnim bazama, koji čine dio timina, citozina i uracila.
U ovoj gljivi, gen URA3 kodira enzim orotidin-5'-fosfat dekarboksilaza. Ovaj protein je odgovoran za kataliziranje koraka de novo sinteze pirimidina. Stoga mutacije koje utječu na ovaj gen uzrokuju auridotrofiju uridina ili uracila.
Uridin je spoj koji je rezultat spajanja dušične baze uracila s prstenom riboze. Obje su strukture povezane glikozidnom vezom.
Prijave
Auksotrofija je vrlo korisna karakteristika u studijama vezanim za mikrobiologiju za odabir organizama u laboratoriju.
Taj se isti princip može primijeniti na biljke, gdje se genetskim inženjeringom stvara Auxotrophic pojedinac, bilo za metionin, biotin, auksin, itd.
Primjena u genetskom inženjerstvu
Auksotrofni mutanti naširoko se koriste u laboratorijima u kojima se provode protokoli za genetski inženjering. Jedan od ciljeva ove molekularne prakse je upute o plazmidu koji je istraživač konstruirao u prokariotskom sustavu. Ovaj postupak je poznat i kao „kompleksa auxotrophy“.
Plazmid je kružna molekula DNA, tipična za bakterije, koja se samostalno replicira. Plazmidi mogu sadržavati korisne informacije koje koriste bakterije, na primjer, otpornost na neki antibiotik ili gen koji mu omogućuje sintezu hranjivih sastojaka od interesa.
Istraživači koji žele uvesti plazmid u bakteriju mogu koristiti auksotrofni soj za određeno hranjivo. Genetske informacije potrebne za sintezu hranjivog sastojka kodiraju se u plazmidu.
Na taj način se priprema minimalni medij (koji ne sadrži hranjive tvari koje mutirani soj ne može sintetizirati) i bakterije se zasijaju plazmidom.
Samo će bakterije koje su ugradile ovaj dio plazmidne DNA moći rasti u mediju, dok će bakterije koje nisu uspjele zarobiti plazmid umrijeti od nedostatka hranjivih tvari.
Reference
- Benito, C., i Espino, FJ (2012). Genetika, bitni pojmovi. Uredništvo Médica Panamericana.
- Brock, TD, i Madigan, MT (1993). Mikrobiologija. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, i Miller, JH (2005). Uvod u genetsku analizu. Macmillan.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). Genetski inženjering i prijenos gena. Piramida.
- Molina, JLM (2018). 90 riješeno problema genetskog inženjeringa. Sveučilište Miguel Hernández.
- Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Uvod u mikrobiologiju. Uredništvo Médica Panamericana.