Ауксотрофное происхождение, пример и применение

 ауксотроф представляет собой микроорганизм, который не способен синтезировать определенный тип питательного или органического соединения, необходимого для роста указанного индивидуума. Следовательно, этот штамм может размножаться только при добавлении питательного вещества в культуральную среду. Эта потребность в питании является результатом мутации в генетическом материале..

Это определение обычно применяется к конкретным условиям. Например, мы говорим, что организм является ауксотрофным в отношении валина, что указывает на то, что нуждающемуся в этом индивидууму нужна эта аминокислота для применения в культуральной среде, поскольку она сама не способна вырабатывать ее..

Таким образом, мы можем дифференцировать два фенотипа: «мутант», который соответствует ауксотрофу по валину - с учетом нашего предыдущего гипотетического примера, хотя он может быть ауксотрофным по любому питательному веществу - и «исходный» или дикий, который может правильно синтезировать аминокислота Последний называется прототроф.

Ауксотрофия вызвана определенной специфической мутацией, которая приводит к потере способности синтезировать некоторый элемент, такой как аминокислота или другой органический компонент.

В генетике мутация - это изменение или модификация последовательности ДНК. Обычно мутация инактивирует ключевой фермент в синтетическом пути.

индекс

• 1 Как происходят ауксотрофные организмы?
• 2 примера в Saccharomyces cerevisiae
  • 2.1 Ауксотрофы по гистидину
  • 2.2 Ауксотрофы по триптофану
  • 2.3 Ауксотрофы по пиримидинам
• 3 Приложения
  • 3.1 Применение в генной инженерии
• 4 Ссылки

Как происходят ауксотрофные организмы?

В целом, микроорганизмы нуждаются в ряде необходимых питательных веществ для своего роста. Ваши минимальные потребности - это всегда источник углерода, источник энергии и различные ионы..

Организмы, которые нуждаются в дополнительных питательных веществах к основным, являются ауксотрофами по этому веществу, и они происходят из-за мутаций в ДНК..

Не все мутации, которые происходят в генетическом материале микроорганизма, будут влиять на его способность расти против определенного питательного вещества.

Может возникнуть мутация, и это не влияет на фенотип микроорганизма - они известны как молчащие мутации, так как они не модифицируют последовательность белка.

Таким образом, мутация затрагивает очень специфический ген, который кодирует необходимый белок метаболического пути, который синтезирует необходимое для организма вещество. Генерируемая мутация должна инактивировать ген или влиять на белок.

Обычно это влияет на ключевые ферменты. Мутация должна вызывать изменение в последовательности аминокислоты, которая значительно меняет структуру белка и, следовательно, его функциональность исчезает. Это также может повлиять на активный сайт фермента.

Примеры в Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Это одноклеточный гриб, широко известный как дрожжи пива. Он используется для производства пищевых продуктов для людей, таких как хлеб и пиво.

Благодаря своей полезности и простоте роста в лаборатории является одной из наиболее часто используемых биологических моделей, поэтому известно, что специфические мутации вызывают ауксотрофию.

Ауксотрофы по гистидину

Гистидин (сокращенно обозначаемый буквой H и тремя буквами His) является одной из 20 аминокислот, образующих белки. Группа R этой молекулы образована положительно заряженной имидазольной группой.

Хотя у животных, включая людей, это незаменимая аминокислота, то есть она не может быть синтезирована и должна быть включена в рацион - микроорганизмы способны ее синтезировать.

Ген HIS3 в этих дрожжах он кодирует фермент имидазолглицеролфосфатдегидрогеназу, который участвует в пути синтеза аминокислоты гистидин.

Мутации в этом гене (his3^-) приводят к ауксотрофии гистидина. Таким образом, эти мутанты не способны размножаться в среде, в которой не хватает питательных веществ..

Ауксотрофы по триптофану

Аналогично, триптофан представляет собой аминокислоту гидрофобного характера, которая имеет в качестве группы R индольную группу. Как и предыдущая аминокислота, она должна быть включена в рацион животных, но микроорганизмы могут ее синтезировать.

Ген TRP1 он кодирует фермент фосфорибозилантранилат-изомеразу, который участвует в анаболическом пути триптофана. Когда происходит изменение в этом гене, мутация получается trp1^-который выводит из строя организм, чтобы синтезировать аминокислоту.

Ауксотрофы по пиримидинам

Пиримидины - это органические соединения, которые являются частью генетического материала живых организмов. В частности, они содержатся в азотистых основаниях, которые входят в состав тимина, цитозина и урацила..

В этом грибе ген URA3 он кодирует фермент оротидин-5'-фосфат декарбоксилазу. Этот белок отвечает за катализ стадии в синтезе de novo пиримидинов. Следовательно, мутации, которые влияют на этот ген, вызывают ауксотрофию к уридину или урацилу.

Уридин - это соединение, которое образуется в результате соединения азотистого основания урацила с кольцом рибозы. Обе структуры связаны гликозидной связью.

приложений

Ауксотрофия является очень полезной функцией в исследованиях, связанных с микробиологией, для отбора организмов в лаборатории..

Этот же принцип может быть применен к растениям, где с помощью генной инженерии создается ауксотрофный индивид, будь то метионин, биотин, ауксин и т. Д..

Применение в генной инженерии

Ауксотрофные мутанты широко используются в лабораториях, где выполняются протоколы генной инженерии. Одной из целей этих молекулярных практик является обучение плазмиды, сконструированной исследователем в прокариотической системе. Эта процедура называется «ауксотрофная комплементация».

Плазмида представляет собой кольцевую молекулу ДНК, типичную для бактерий, которая размножается независимо. Плазмиды могут содержать полезную информацию, которую использует бактерия, например, устойчивость к антибиотику или гену, который позволяет ему 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, кодируется в плазмиде.

Таким образом, получают минимальную среду (которая не содержит питательного вещества, которое мутантный штамм не может синтезировать) и бактерии высевают с помощью плазмиды..

Только бактерии, которые включили эту часть плазмидной ДНК, смогут расти в среде, в то время как бактерии, которые не смогли захватить плазмиду, погибнут из-за недостатка питательных веществ..

ссылки

1. Benito, C. & Espino, F.J. (2012). Генетика, основные понятия. Редакция Панамерикана Медикал.
2. Brock, T.D. & Madigan, M.T. (1993). микробиология. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C., Gelbart, W.M., Suzuki, D.T. & Miller, J.H. (2005). Введение в генетический анализ. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Генная инженерия и перенос генов. пирамида.
5. Молина, Дж. Л. М. (2018). 90 решенных задач генной инженерии. Университет Мигеля Эрнандеса.
6. Tortora, G.J., Funke, B.R. & Case, C.L. (2007). Введение в микробиологию. Редакция Панамерикана Медикал.