- Как происходят ауксотрофные организмы?
- Примеры в
- Ауксотрофы для гистидина
- Ауксотрофы для триптофана
- Ауксотрофы для пиримидинов
- Приложения
- Применение в генной инженерии
- Ссылки
Ауксотроф является микроорганизм , который не способен синтезировать определенный тип питательных веществ или органического компонента , необходимых для роста указанного индивидуума. Следовательно, этот штамм может размножаться только при добавлении питательного вещества в питательную среду. Эта потребность в питании является результатом мутации генетического материала.
Это определение обычно применяется к определенным условиям. Например, мы говорим, что организм является ауксотрофным по валину, что указывает на то, что данному человеку необходима эта аминокислота для внесения в культуральную среду, поскольку он не способен производить ее сам по себе.
Источник: pixabay.com
Таким образом, мы можем различать два фенотипа: «мутантный», который соответствует ауксотрофу валина - принимая во внимание наш предыдущий гипотетический пример, хотя он может быть ауксотрофом для любого питательного вещества - и «оригинальный» или дикий, который может правильно синтезировать аминокислота. Последний называется прототрофом.
Ауксотрофия вызывается определенной мутацией, которая приводит к потере способности синтезировать элемент, например аминокислоту или другой органический компонент.
В генетике мутация - это изменение или модификация последовательности ДНК. Обычно мутация инактивирует ключевой фермент синтетического пути.
Как происходят ауксотрофные организмы?
Как правило, для роста микроорганизмам требуется ряд необходимых питательных веществ. Ваши минимальные потребности - это всегда источник углерода, источник энергии и различные ионы.
Организмы, которым необходимы дополнительные питательные вещества по сравнению с основными, являются ауксотрофами по этому веществу и вызваны мутациями в ДНК.
Не все мутации, происходящие в генетическом материале микроорганизма, влияют на его способность расти против определенного питательного вещества.
Может произойти мутация, которая не влияет на фенотип микроорганизма - они известны как молчащие мутации, поскольку они не изменяют последовательность белка.
Таким образом, мутация затрагивает очень конкретный ген, который кодирует важный белок метаболического пути, который синтезирует важное для организма вещество. Произведенная мутация должна инактивировать ген или повлиять на белок.
Обычно влияет на ключевые ферменты. Мутация должна приводить к изменению последовательности аминокислоты, что значительно изменяет структуру белка и, таким образом, устраняет его функциональность. Это также может повлиять на активный центр фермента.
Примеры в
S. cerevisiae - одноклеточный гриб, широко известный как пивные дрожжи. Он используется для производства пищевых продуктов для людей, таких как хлеб и пиво.
Благодаря своей полезности и простоте выращивания в лаборатории, это одна из наиболее широко используемых биологических моделей, поэтому известно, что конкретные мутации являются причиной ауксотрофии.
Ауксотрофы для гистидина
Гистидин (сокращенно обозначаемый в однобуквенной номенклатуре H и трехбуквенным как His) является одной из 20 аминокислот, входящих в состав белков. Группа R этой молекулы состоит из положительно заряженной имидазольной группы.
Хотя у животных, включая человека, это незаменимая аминокислота, то есть они не могут ее синтезировать и должны включать ее с пищей, - микроорганизмы обладают способностью синтезировать ее.
Ген HIS3 в этих дрожжах кодирует фермент имидазолглицеринфосфатдегидрогеназу, который участвует в пути синтеза аминокислоты гистидина.
Мутации в этом гене (his3 - ) приводят к ауксотрофии гистидина. Таким образом, эти мутанты не могут размножаться в среде, в которой отсутствует питательное вещество.
Ауксотрофы для триптофана
Точно так же триптофан представляет собой гидрофобную аминокислоту, которая имеет индольную группу в качестве R-группы. Как и предыдущая аминокислота, ее необходимо включать в рацион животных, но микроорганизмы могут ее синтезировать.
Ген TRP1 кодирует фермент фосфорибозилантранилат-изомеразу, который участвует в анаболическом пути триптофана. Когда происходит изменение в этом гене, мутация trp1 , получается - который отключает тело синтезировать аминокислоты.
Ауксотрофы для пиримидинов
Пиримидины - это органические соединения, входящие в генетический материал живых организмов. В частности, они содержатся в азотистых основаниях, входящих в состав тимина, цитозина и урацила.
У этого гриба ген URA3 кодирует фермент оротидин-5'-фосфатдекарбоксилазу. Этот белок отвечает за катализирование стадии синтеза пиримидинов de novo. Следовательно, мутации, которые влияют на этот ген, вызывают ауксотрофию уридина или урацила.
Уридин - это соединение, которое образуется в результате объединения азотистого основания урацила с рибозным кольцом. Обе структуры связаны гликозидной связью.
Приложения
Ауксотрофия - очень полезная характеристика в исследованиях, связанных с микробиологией, для отбора организмов в лаборатории.
Тот же принцип может быть применен к растениям, где с помощью генной инженерии создается ауксотрофная особь по метионину, биотину, ауксину и т. Д.
Применение в генной инженерии
Ауксотрофные мутанты широко используются в лабораториях, где выполняются протоколы генной инженерии. Одна из целей этих молекулярных практик - обучение плазмиды, созданной исследователем в прокариотической системе. Эта процедура известна как «дополнение ауксотрофии».
Плазмида представляет собой кольцевую молекулу ДНК, типичную для бактерий, которая реплицируется независимо. Плазмиды могут содержать полезную информацию, которая используется бактериями, например устойчивость к некоторым антибиотикам или ген, который позволяет им синтезировать интересующее питательное вещество.
Исследователи, которые хотят ввести плазмиду в бактерию, могут использовать ауксотрофный штамм для определенного питательного вещества. Генетическая информация, необходимая для синтеза питательного вещества, закодирована в плазмиде.
Таким образом, готовится минимальная среда (которая не содержит питательных веществ, которые мутантный штамм не может синтезировать), и бактерии засеваются плазмидой.
Только бактерии, которые включили эту часть плазмидной ДНК, смогут расти в среде, в то время как бактерии, которым не удалось захватить плазмиду, погибнут из-за недостатка питательного вещества.
Ссылки
- Бенито, К. и Эспино, Ф.Дж. (2012). Генетика, основные понятия. От редакции Médica Panamericana.
- Брок, Т. Д., и Мэдиган, М. Т. (1993). Микробиология. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Гриффитс, А.Дж., Весслер, С.Р., Левонтин, Р.С., Гелбарт, В.М., Сузуки, Д.Т., и Миллер, Дж. Введение в генетический анализ. Macmillan.
- Искьердо Рохо, М. (2001). Генная инженерия и перенос генов. Пирамида.
- Молина, JLM (2018). 90 решенных проблем генной инженерии. Университет Мигеля Эрнандеса.
- Tortora, GJ, Funke, BR, и Case, CL (2007). Введение в микробиологию. От редакции Médica Panamericana.