AUKSOTROFAS: KILMĖ, PAVYZDYS IR PROGRAMOS - BIOLOGIJA - 2025

Auxotroph yra mikroorganizmas, kuris negali sintetinti tam tikros rūšies maistinių medžiagų arba organinio komponento, būtino augimo minėtas individas. Todėl ši padermė gali daugintis tik tuo atveju, jei maistinė medžiaga pridedama prie auginimo terpės. Šis maistingumo reikalavimas yra genetinės medžiagos mutacijos rezultatas.

Šis apibrėžimas paprastai taikomas konkrečioms sąlygoms. Pvz., Sakome, kad organizmas yra valotino auksotrofinis, o tai rodo, kad aptariamam asmeniui reikia šios aminorūgšties, kad ją būtų galima įpilti į mitybinę terpę, nes jis nėra pajėgus pats to pagaminti.

Šaltinis: pixabay.com

Tokiu būdu mes galime atskirti du fenotipus: „mutantą“, kuris atitinka valino auksotrofą - atsižvelgiant į ankstesnį mūsų hipotetinį pavyzdį, nors tai gali būti bet kurios maistinės medžiagos aukototrofas - ir „originalų“ ar laukinį, kuris gali teisingai susintetinti amino rūgštis. Pastaroji vadinama prototrofu.

Auksotrofiją sukelia tam tikra mutacija, dėl kurios prarandamas gebėjimas sintetinti elementą, pavyzdžiui, aminorūgštį ar kitą organinį komponentą.

Genetikoje mutacija yra DNR sekos pakeitimas ar modifikavimas. Paprastai mutacija inaktyvuoja pagrindinį fermentą sintetiniame kelyje.

Kaip atsiranda auksotrofiniai organizmai?

Apskritai mikroorganizmams augti reikia daugybės būtinų maistinių medžiagų. Jūsų būtiniausi poreikiai visada yra anglies šaltinis, energijos šaltinis ir įvairūs jonai.

Organizmai, kuriems reikia papildomų maistinių medžiagų, palyginti su pagrindiniais, yra šios medžiagos auksotrofai, kuriuos sukelia DNR mutacijos.

Ne visos mutacijos, vykstančios genetinėje mikroorganizmo medžiagoje, turės įtakos jo gebėjimui augti prieš tam tikrą maistinę medžiagą.

Gali įvykti mutacija ir ji neturi jokios įtakos mikroorganizmo fenotipui - jos vadinamos tyliosiomis mutacijomis, nes jos nekeičia baltymo sekos.

Taigi, mutacija veikia labai konkretų geną, koduojantį būtiną metabolizmo kelio baltymą, kuris sintezuoja organizmui būtiną medžiagą. Susidariusi mutacija turi suaktyvinti geną arba paveikti baltymą.

Paprastai tai veikia pagrindinius fermentus. Mutacija turi pakeisti aminorūgšties seką, kuri žymiai keičia baltymo struktūrą ir taip pašalina jo funkcionalumą. Tai taip pat gali paveikti aktyviąją fermento vietą.

Pavyzdžiai

S. cerevisiae yra vienaląstis grybelis, populiariai žinomas kaip alaus mielės. Jis naudojamas žmonėms valgomiems produktams, tokiems kaip duona ir alus, gaminti.

Dėl savo naudingumo ir lengvo augimo laboratorijoje, jis yra vienas iš plačiausiai naudojamų biologinių modelių, todėl žinoma, kad specifinės mutacijos yra auksotrofijos priežastis.

Histidino aukotrofai

Histidinas (vienos raidžių nomenklatūroje sutrumpintai vadinamas H, o trijų raidžių kaip His) yra viena iš 20 aminorūgščių, sudarančių baltymus. Šios molekulės R grupę sudaro teigiamai įkrauta imidazolo grupė.

Nors gyvūnams, įskaitant žmones, tai yra nepakeičiama aminorūgštis - tai yra, jie negali jos sintetinti ir privalo įtraukti į dietą - mikroorganizmai turi galimybę ją sintetinti.

Šiose mielėse esantis HIS3 genas koduoja fermentą imidazolo glicerolio fosfato dehidrogenazę, kuri dalyvauja aminorūgšties histidino sintezės kelyje.

Šio geno (his3 ^- ) mutacijos sukelia histidino auksotrofiją. Taigi šie mutantai negali daugintis terpėje, kurioje nėra maistinių medžiagų.

Triptofano auksotrofai

Taip pat triptofanas yra hidrofobinė aminorūgštis, kurios indolo grupė yra R grupė. Kaip ir ankstesnė amino rūgštis, ji turi būti įtraukta į gyvūnų racioną, tačiau mikroorganizmai gali ją sintetinti.

TRP1 genas koduoja fermento fosforibozil-antraranilato izomerazę, kuri dalyvauja anaboliniame triptofano kelyje. Kai pasikeičia šis genas, gaunama trp1 mutacija ^- tai neleidžia kūnui sintetinti aminorūgšties.

Pirimidinų aukotrofai

Pirimidinai yra organiniai junginiai, kurie yra gyvųjų organizmų genetinės medžiagos dalis. Tiksliau, jie randami azoto bazėse, sudarančiose timino, citozino ir uracilo dalis.

Šiame grybelyje URA3 genas koduoja fermentą orotidino-5’-fosfato dekarboksilazę. Šis baltymas yra atsakingas už pirimidinų de novo sintezės pakopos katalizavimą. Todėl mutacijos, turinčios įtakos šiam genui, sukelia uridino ar uracilo auksotrofiją.

Uridinas yra junginys, susidarantis dėl azoto bazės uracilo sujungimo su ribozės žiedu. Abi struktūros yra sujungtos glikozidiniu ryšiu.

Programos

Auksotrofija yra labai naudinga savybė atliekant tyrimus, susijusius su mikrobiologija, organizmams atranka laboratorijoje.

Tas pats principas gali būti taikomas augalams, kur genų inžinerijos būdu sukuriamas auksotrofinis individas metioninui, biotinui, auksinui ir kt.

Taikymas genų inžinerijoje

Auksotrofiniai mutantai yra plačiai naudojami laboratorijose, kur atliekami genų inžinerijos protokolai. Vienas iš šių molekulinės praktikos tikslų yra plazmidės, kurią tyrėjas sukūrė prokariotinėje sistemoje, nurodymas. Ši procedūra vadinama „auksotrofijos papildymu“.

Plazmidė yra žiedinė DNR molekulė, būdinga bakterijoms, kuri savarankiškai replikuojasi. Plazmidėse gali būti naudingos informacijos, kurią naudoja bakterijos, pavyzdžiui, atsparumas kai kuriems antibiotikams arba genas, kuris leidžia sintetinti dominančią maistinę medžiagą.

Tyrėjai, norintys į bakteriją įterpti plazmidę, gali naudoti auksotrofinę padermę konkrečiai maistinei medžiagai. Maisto medžiagos sintezei reikalinga genetinė informacija yra užkoduota plazmidėje.

Tokiu būdu paruošiama minimali terpė (kurioje nėra maistinių medžiagų, kurių mutanto padermė negali susintetinti) ir bakterijos pasėjamos kartu su plazmidė.

Tik bakterijos, kurios įtraukė šią plazmidės DNR dalį, galės augti terpėje, o bakterijos, kurioms nepavyko užfiksuoti plazmidės, mirs dėl maistinių medžiagų trūkumo.

Nuorodos

1. Benito, C., ir Espino, FJ (2012). Genetika, pagrindinės sąvokos. Redakcija Médica Panamericana.
2. Brock, TD ir Madigan, MT (1993). Mikrobiologija. Ispanijos „Prentice-Hall“ salė.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ir Miller, JH (2005). Įvadas į genetinę analizę. Macmillanas.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Genų inžinerija ir genų perdavimas. Piramidė.
5. Molina, JLM (2018). 90 išspręstų genetinės inžinerijos problemų. Migelio Hernándezo universitetas.
6. „Tortora“, G. J., „Funke“, „BR“ ir „Case“, CL (2007). Įvadas į mikrobiologiją. Redakcija Médica Panamericana.