AUKSOTROFS: IZCELSME, PIEMĒRS UN PIELIETOJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

Auksotrofi ir mikroorganisms, kas nespēj sintēzes noteikta veida barības vielu vai organiskā sastāvdaļa, kas ir būtiski pieaugumu minētā atsevišķā. Tādēļ šis celms var izplatīties tikai tad, ja barības viela tiek pievienota barotnei. Šīs uzturvērtības ir ģenētiskā materiāla mutācijas rezultāts.

Šī definīcija parasti attiecas uz īpašiem nosacījumiem. Piemēram, mēs sakām, ka organismam ir valotīna auksotrofs sastāvs, kas norāda, ka attiecīgajam indivīdam šī aminoskābe nepieciešama, lai to lietotu barotnē, jo tas pats to nespēj ražot.

Avots: pixabay.com

Šādā veidā mēs varam atšķirt divus fenotipus: "mutants", kas atbilst valīna auksotrofam - ņemot vērā mūsu iepriekšējo hipotētisko piemēru, lai arī tas var būt jebkuras barības vielas auksotrofs - un "oriģināls" vai savvaļas, kas var pareizi sintezēt aminoskābe. Pēdējo sauc par prototrofu.

Auksotrofiju izraisa dažas specifiskas mutācijas, kuru dēļ tiek zaudēta spēja sintezēt kādu elementu, piemēram, aminoskābi vai citu organisko komponentu.

Ģenētikā mutācija ir DNS sekvences maiņa vai modifikācija. Parasti mutācija inaktivē galveno enzīmu sintētiskā ceļā.

Kā rodas auksotrofiski organismi?

Kopumā mikroorganismiem to augšanai nepieciešama virkne būtisku uzturvielu. Jūsu minimālās vajadzības vienmēr ir oglekļa avots, enerģijas avots un dažādi joni.

Organismi, kuriem nepieciešami papildus barības elementi, ir šīs vielas auksotrofi, un tos izraisa DNS mutācijas.

Ne visas mutācijas, kas notiek mikroorganisma ģenētiskajā materiālā, ietekmēs tā spēju augt pret noteiktu barības vielu.

Var notikt mutācija, un tai nav ietekmes uz mikroorganisma fenotipu - tās sauc par klusajām mutācijām, jo ​​tās nemaina olbaltumvielu secību.

Tādējādi mutācija ietekmē ļoti īpašu gēnu, kas kodē svarīgu olbaltumvielu metabolisma ceļā, kas sintezē būtisku vielu ķermenim. Izveidotajai mutācijai inaktivē gēnu vai jāietekmē proteīns.

Parasti tas ietekmē galvenos enzīmus. Mutācijai ir jāmaina aminoskābes secība, kas ievērojami maina olbaltumvielu struktūru un tādējādi novērš tā funkcionalitāti. Tas var ietekmēt arī enzīma aktīvo vietu.

Piemēri

S. cerevisiae ir vienšūnu sēne, kuru tautā dēvē par alus raugu. To izmanto tādu cilvēku ēdamo produktu ražošanai kā maize un alus.

Pateicoties tā noderīgumam un vieglai augšanai laboratorijā, tas ir viens no visplašāk izmantotajiem bioloģiskajiem modeļiem, tieši tāpēc ir zināms, ka auksotrofijas cēlonis ir specifiskas mutācijas.

Histidīna oksotrofi

Histidīns (saīsināts vienburtu nomenklatūrā kā H un trīs burtu kā His) ir viena no 20 aminoskābēm, kas veido olbaltumvielas. Šīs molekulas R grupu veido pozitīvi lādēta imidazola grupa.

Kaut arī dzīvniekiem, ieskaitot cilvēkus, tā ir neaizstājama aminoskābe - tas ir, viņi to nespēj sintezēt un jāiekļauj uzturā -, mikroorganismiem ir spēja to sintezēt.

HIS3 gēns šajā raugā kodē enzīmu imidazola glicerīna fosfāta dehidrogenāzi, kas piedalās aminoskābes histidīna sintēzes ceļā.

Šī gēna (his3 ^- ) mutāciju rezultātā rodas histidīna auksotrofija. Tādējādi šie mutanti nespēj vairoties barotnē, kurā trūkst barības vielas.

Auksotrofi triptofānam

Tāpat triptofāns ir hidrofobiska aminoskābe, kurai ir indola grupa kā R grupa. Tāpat kā iepriekšējā aminoskābe, tā ir jāiekļauj dzīvnieku uzturā, bet mikroorganismi to var sintezēt.

TRP1 gēns kodē enzīma fosforibosilantranilāta izomerāzi, kas ir iesaistīta triptofāna anaboliskajā ceļā. Kad notiek izmaiņas šajā gēnā, tiek iegūta trp1 mutācija ^- tā liedz ķermenim sintezēt aminoskābi.

Pirimidīnu oksotrofi

Pirimidīni ir organiski savienojumi, kas ir daļa no dzīvo organismu ģenētiskā materiāla. Konkrēti, tie ir atrodami slāpekļa bāzēs, veidojot daļu no timīna, citozīna un uracila.

Šajā sēnī URA3 gēns kodē enzīmu orotidīna-5'-fosfāta dekarboksilāzi. Šis proteīns ir atbildīgs par pirimidīnu de novo sintēzes posma katalizēšanu. Tāpēc mutācijas, kas ietekmē šo gēnu, izraisa uridīna vai uracila auksotrofiju.

Uridīns ir savienojums, kas rodas slāpekļa bāzes uracila savienībā ar ribozes gredzenu. Abas struktūras savieno glikozīdiskā saite.

Lietojumprogrammas

Auksotrofija ir ļoti noderīga īpašība pētījumos, kas saistīti ar mikrobioloģiju, organismu izvēlei laboratorijā.

Šo pašu principu var attiecināt arī uz augiem, kur ar gēnu inženierijas palīdzību tiek izveidots auksotrofisks indivīds vai nu metionīnam, biotīnam, auksīnam utt.

Pielietojums gēnu inženierijā

Auxotrophic mutanti tiek plaši izmantoti laboratorijās, kur tiek veikti gēnu inženierijas protokoli. Viens no šo molekulāro prakšu mērķiem ir pētnieka konstruētās plazmidijas norādīšana prokariotu sistēmā. Šī procedūra ir pazīstama kā “auksotrofijas papildināšana”.

Plazmīda ir baktērijai raksturīga apļveida DNS molekula, kas patstāvīgi replicējas. Plazmidās var būt noderīga informācija, ko izmanto baktērijas, piemēram, izturība pret kādu antibiotiku vai gēns, kas tai ļauj sintezēt interesējošu barības vielu.

Pētnieki, kuri vēlas baktērijā ievietot plazmīdu, var izmantot auksotrofisku celmu konkrētai barības vielai. Barības vielas sintēzei nepieciešamā ģenētiskā informācija tiek kodēta plazmidā.

Šādā veidā tiek sagatavota minimāla barotne (kas nesatur barības vielas, ko mutanta celms nespēj sintezēt), un baktērijas iesēj kopā ar plazmīdu.

Tikai baktērijas, kas iestrādāja šo plazmīdu DNS daļu, varēs augt barotnē, savukārt baktērijas, kurām neizdevās sagūstīt plazmīdu, mirs no barības vielas trūkuma.

Atsauces

1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Ģenētika, pamatjēdzieni. Redakcija Médica Panamericana.
2. Broka, TD, un Madigans, MT (1993). Mikrobioloģija. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Ievads ģenētiskajā analīzē. Makmillans.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Gēnu inženierija un gēnu pārnešana. Piramīda.
5. Molina, JLM (2018). 90 atrisinātas ģenētiskās inženierijas problēmas. Migela Hernandesa universitāte.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Ievads mikrobioloģijā. Redakcija Médica Panamericana.