AUXOTROPH: PINAGMULAN, HALIMBAWA AT APLIKASYON - BIOLOGY - 2025

Ang isang auxotroph ay isang microorganism na hindi may kakayahang synthesizing isang tiyak na uri ng nutrient o organikong sangkap na mahalaga para sa paglaki ng nasabing indibidwal. Samakatuwid, ang pilay na ito ay maaari lamang umunlad kung ang nutrient ay idinagdag sa medium ng kultura. Ang kinakailangang nutrisyon na ito ay bunga ng isang mutation sa genetic material.

Ang kahulugan na ito ay karaniwang nalalapat sa mga tiyak na kondisyon. Halimbawa, sinasabi namin na ang organismo ay auxotrophic para sa valine, na nagpapahiwatig na ang indibidwal na pinag-uusapan ay nangangailangan ng amino acid na mailalapat sa daluyan ng kultura, dahil hindi ito may kakayahang gumawa ng sarili nito.

Pinagmulan: pixabay.com

Sa ganitong paraan, maiiba natin ang dalawang phenotypes: "ang mutant", na nauugnay sa valine auxotroph - isinasaalang-alang ang aming nakaraang halimbawa ng hypothetical, kahit na maaari itong maging isang auxotroph para sa anumang nakapagpapalusog - at "ang orihinal" o ligaw, na tama na synthesize ang Amino Acid. Ang huli ay tinatawag na isang prototroph.

Ang Auxotrophy ay sanhi ng ilang tiyak na mutation na humahantong sa pagkawala ng kakayahang synthesize ang isang elemento, tulad ng isang amino acid o iba pang organikong sangkap.

Sa genetika, ang isang mutation ay isang pagbabago o pagbabago ng pagkakasunud-sunod ng DNA. Kadalasan ang mutation ay hindi aktibo ang isang pangunahing enzyme sa isang synthetic pathway.

Paano nagmula ang mga organismo ng auxotrophic?

Sa pangkalahatan, ang mga microorganism ay nangangailangan ng isang serye ng mga mahahalagang nutrisyon para sa kanilang paglaki. Ang iyong minimum na pangangailangan ay palaging isang mapagkukunan ng carbon, isang mapagkukunan ng enerhiya, at iba't ibang mga ion.

Ang mga organismo na nangangailangan ng labis na nutrisyon sa mga pangunahing ay mga auxotroph para sa sangkap na ito at sanhi ng mga mutasyon sa DNA.

Hindi lahat ng mga mutasyon na nangyayari sa genetic material ng isang microorganism ay makakaapekto sa kakayahan nitong lumago laban sa isang partikular na nutrient.

Ang isang mutation ay maaaring mangyari at walang epekto sa phenotype ng microorganism - ang mga ito ay kilala bilang tahimik na mutasyon, dahil hindi nila binabago ang pagkakasunud-sunod ng protina.

Kaya, ang mutation ay nakakaapekto sa isang napaka partikular na gene na ang mga code para sa isang mahalagang protina ng isang metabolic pathway na synthesize isang mahalagang sangkap para sa katawan. Ang pagbuo ng mutation ay dapat na hindi aktibo ang gene o nakakaapekto sa protina.

Sa pangkalahatan nakakaapekto ito sa mga pangunahing enzymes. Ang mutation ay dapat gumawa ng isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng isang amino acid na makabuluhang nagbabago sa istraktura ng protina at sa gayon ay tinanggal ang pag-andar nito. Maaari rin itong makaapekto sa aktibong site ng enzyme.

Mga halimbawa sa

Ang S. cerevisiae ay isang single-celled fungus na kilala bilang beer lebadura. Ginagamit ito para sa paggawa ng nakakain na mga produkto para sa mga tao tulad ng tinapay at beer.

Salamat sa pagiging kapaki-pakinabang at madaling paglago sa laboratoryo, ito ay isa sa mga pinaka-malawak na ginagamit na mga biological na modelo, kung kaya't alam na ang mga tiyak na mutasyon ay ang sanhi ng auxotrophy.

Mga Auxotroph para sa histidine

Ang Histidine (pinaikling sa isang letra ng isang letra bilang H at tatlong letra bilang Kaniyang) ay isa sa 20 mga amino acid na bumubuo ng mga protina. Ang grupong R ng molekulang ito ay binubuo ng isang positibong sisingilin na imidazole group.

Bagaman sa mga hayop, kabilang ang mga tao, ito ay isang mahalagang amino acid - iyon ay, hindi nila mai-synthesize ito at dapat isama ito sa pamamagitan ng diyeta - ang mga microorganism ay may kakayahang synthesize ito.

Ang HIS3 gene sa lebadura na ito ay nag-encode ng enzyme imidazole glycerol phosphate dehydrogenase, na nakikilahok sa landas para sa synthesis ng amino acid histidine.

Ang mga mutasyon sa gene na ito (his3 ^- ) ay nagreresulta sa histidine auxotrophy. Kaya, ang mga mutants na ito ay hindi makapagpapalakas sa isang daluyan na kulang ang sustansya.

Mga Auxotroph para sa tryptophan

Katulad nito, ang tryptophan ay isang hydrophobic amino acid na mayroong isang indole group bilang R group. Tulad ng nakaraang amino acid, dapat itong isama sa diyeta ng mga hayop, ngunit ang mga microorganism ay maaaring synthesize ito.

Ang mga code ng gene ng TRP1 para sa enzyme phosphoribosyl anthranilate isomerase, na kung saan ay kasangkot sa anabolic tryptophan path. Kapag ang isang pagbabago ay nangyayari sa gene na ito, ang isang trp1 mutation ay nakuha ^- na hindi pinapagana ang katawan upang synthesize ang amino acid.

Mga Auxotroph para sa mga pyrimidines

Ang mga pyrimidines ay mga organikong compound na bahagi ng genetic na materyal ng mga nabubuhay na organismo. Partikular, matatagpuan ang mga ito sa mga base sa nitrogen, na bumubuo ng bahagi ng thymine, cytosine at uracil.

Sa fungus na ito, ang mga code ng gene ng URA3 para sa enzyme orotidine-5'-phosphate decarboxylase. Ang protina na ito ay may pananagutan para sa pag-catalyzing ng isang hakbang sa de novo synthesis ng pyrimidines. Samakatuwid, ang mga mutation na nakakaapekto sa gen na ito ay nagdudulot ng uridine o uracil auxotrophy.

Ang Uridine ay isang compound na nagreresulta mula sa unyon ng uracil ng nitrogen base na may singsing na ribose. Ang parehong mga istraktura ay naka-link sa pamamagitan ng isang glycosidic bond.

Aplikasyon

Ang Auxotrophy ay isang napaka-kapaki-pakinabang na katangian sa mga pag-aaral na may kaugnayan sa microbiology, para sa pagpili ng mga organismo sa laboratoryo.

Ang parehong prinsipyong ito ay maaaring mailapat sa mga halaman, kung saan sa pamamagitan ng genetic engineering isang indibidwal na auxotrophic ay nilikha, alinman sa methionine, biotin, auxin, atbp.

Application sa genetic engineering

Ang Auxotrophic mutants ay malawakang ginagamit sa mga laboratoryo kung saan isinasagawa ang mga protocol ng genetic engineering. Ang isa sa mga layunin ng mga gawaing molekular na ito ay ang pagtuturo ng isang plasmid na itinayo ng mananaliksik sa isang prokaryotic system. Ang pamamaraang ito ay kilala bilang "auxotrophy complementation".

Ang isang plasmid ay isang pabilog na molekula ng DNA, na tipikal ng bakterya, na nag-iisa nang nag-iisa. Ang mga plasmids ay maaaring maglaman ng kapaki-pakinabang na impormasyon na ginagamit ng bakterya, halimbawa ang paglaban sa ilang mga antibiotic o isang gene na nagpapahintulot sa ito upang synthesize ang isang pagkaing nakapagpalusog ng interes.

Ang mga mananaliksik na nais na magpakilala ng isang plasmid sa isang bakterya ay maaaring gumamit ng isang auxotrophic strain para sa isang tiyak na nutrient. Ang impormasyong genetic na kinakailangan para sa synthesis ng nutrient ay naka-encode sa plasmid.

Sa ganitong paraan, ang isang maliit na daluyan (na hindi naglalaman ng sustansya na hindi ma-synthesize ng mutant strain) ay inihanda at ang bakterya ay binubuo ng plasmid.

Ang mga bakterya lamang na isinasama ang bahaging ito ng plasmid DNA ay maaaring lumago sa daluyan, habang ang bakterya na nabigo upang makuha ang plasmid ay mamamatay mula sa kakulangan ng nutrient.

Mga Sanggunian

1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Mga genetika, mahahalagang konsepto. Editoryal na Médica Panamericana.
2. Brock, TD, & Madigan, MT (1993). Mikrobiology. Prentice-Hall Hispanoamericana ,.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Isang pagpapakilala sa genetic analysis. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Paglipat ng genetic engineering at gene. Pyramid.
5. Molina, JLM (2018). 90 nalutas ang mga problema ng Genetic Engineering. Pamantasan ng Miguel Hernández.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kaso, CL (2007). Panimula sa microbiology. Editoryal na Médica Panamericana.