ANO ANG ISANG PROTOTROPH AT ANO ANG MGA APLIKASYON NITO? - BIOLOGY - 2026

Ang mga prototroph ay mga organismo o mga selula na may kakayahang gumawa ng mga amino acid na nangangailangan para sa kanilang mga proseso sa buhay. Ang terminong ito ay karaniwang ginagamit na may kaugnayan sa isang partikular na sangkap. Kabaligtaran ito ng term na auxotroph.

Ang huling term na ito ay ginagamit upang tukuyin ang isang microorganism na may kakayahang lumaki at dumarami sa isang medium medium kung ang isang tiyak na nutrient ay naidagdag dito. Sa kaso ng prototroph, maaari itong umunlad nang walang ganoong sangkap sapagkat may kakayahang gumawa ito mismo.

Simpleng paghahambing sa pagitan ng auxotroph at prototroph. Kinuha at na-edit mula sa: Akardoust, mula sa Wikimedia Commons.

Ang isang organismo o isang pilay, halimbawa, ay hindi maaaring lumago sa kawalan ng lysine, ay tatawaging auxotrophic lysine. Ang pilay ng prototrophic lysine, para sa bahagi nito, ay lalago at magparami nang nakapag-iisa ng pagkakaroon o kawalan ng lysine sa medium ng kultura.

Karaniwan, ang isang auxotrophic strain ay nawalan ng isang functional metabolic pathway na pinapayagan itong synthesize ang isang pangunahing sangkap, mahalaga para sa mga mahahalagang proseso nito.

Ang kakulangan na ito sa pangkalahatan ay dahil sa isang mutation. Ang mutation ay bumubuo ng isang null allele na walang biological na kakayahan upang makabuo ng isang sangkap na naroroon sa prototroph.

Aplikasyon

Biochemistry

Ang Auxotrophic genetic marker ay madalas na ginagamit sa molekulang genetika. Ang bawat gene ay naglalaman ng impormasyon na mga code para sa isang protina. Ipinakita ito ng mga mananaliksik na George Beadle at Edward Tatum, sa kanilang trabaho na nakakuha sa kanila ng Nobel Prize.

Ang pagtutukoy ng mga gene na ito ay nagbibigay-daan sa pagmamapa ng biosynthetic o biochemical path. Ang isang mutation ng isang gene ay humahantong sa isang mutation ng isang protina. Sa ganitong paraan, maaari itong matukoy sa mga auxotrophic strain ng mga bakterya sa ilalim ng pag-aaral kung aling mga enzyme ay dysfunctional dahil sa mga mutation.

Ang isa pang pamamaraan upang matukoy ang mga biosynthetic na landas ay ang paggamit ng mga auxotrophic strains ng mga tiyak na amino acid. Sa mga kasong ito, ang pangangailangan ng mga galaw para sa naturang mga amino acid ay sinamantala upang magdagdag ng hindi likas na amino acid analogs ng mga protina sa media media.

Halimbawa, ang pagpapalit ng phenylalanine para para-azido phenylalanine sa mga kultura ng Escherichia coli strains auxotrophic para sa phenylalanine.

Mga marker ng Auxotrophic

Ang mga mutasyon sa loob ng mga gen na naka-encode ng mga enzymes na nakikilahok sa mga landas para sa biosynthesis ng metabolic na mga molekula ng gusali ay ginagamit bilang mga marker sa karamihan ng mga eksperimentong genetic na may lebadura.

Ang kakulangan sa nutrisyon na dulot ng mutation (auxotrophy) ay maaaring mabayaran sa pamamagitan ng pagbibigay ng kinakailangang nutrient sa medium ng paglaki.

Gayunpaman, ang nasabing kabayaran ay hindi kinakailangang dami dahil ang mga mutasyon ay nakakaimpluwensya sa iba't ibang mga parameter ng physiological at maaaring kumilos nang magkakasabay.

Dahil dito, isinasagawa ang mga pag-aaral upang makakuha ng mga prototrophic strains na may pagtingin upang maalis ang mga marker ng auxotrophic at pagbabawas ng bias sa mga pag-aaral sa physiological at metabolic.

Ang pagsubok Ames

Ang pagsubok ng Ames, na tinawag ding pagsubok na Salmonella mutagenesis, ay binuo ni Bruce N. Ames noong 1970s upang malaman kung ang isang kemikal ay isang mutagen.

Ito ay batay sa prinsipyo ng reverse mutation o posterior mutation. Gumagamit ito ng maraming mga strain ng Salmonella typhimurium auxotrophic sa histidine.

Ang kapangyarihan ng isang kemikal upang maging sanhi ng mutation ay sinusukat sa pamamagitan ng paglalapat nito sa bakterya sa isang plato na naglalaman ng histidine. Ang bakterya ay kasunod na inilipat sa isang bagong plato sa histidine-mahina.

Kung ang sangkap ay hindi mutagenic, ang bakterya ay hindi magpapakita ng paglaki sa bagong plaka. Sa isa pang kaso, ang histidine auxotrophic bacteria ay muling mutate sa mga prototrophic histidine strains.

Kultura ng prototrophic bacterium Salmonella typhimurium. Kinuha at na-edit mula sa: Sun14916, mula sa Wikimedia Commons

Ang paghahambing ng proporsyon ng paglaki ng bakterya sa mga plato na may at walang paggagawang posible upang matukoy ang mutagenic na kapangyarihan ng compound sa bakterya.

Ang posibleng mutagenic na epekto sa bakterya ay nagpapahiwatig ng posibilidad na magdulot ng parehong mga epekto sa iba pang mga organismo, kabilang ang mga tao.

Ito ay pinaniniwalaan na ang isang compound na may kakayahang magdulot ng isang mutation sa bacterial DNA ay maaari ding may kakayahang gumawa ng mga mutation na maaaring magdulot ng cancer.

Iba pang mga aplikasyon sa pagsubok ng Ames

Pag-unlad ng mga bagong strain

Ang pagsubok ng Ames ay inilapat upang makakuha ng mga bagong strain ng bakterya. Halimbawa, ang mga nababagay na kulang sa nitroreductase-deficiency.

Ang mga strain na ito ay ginagamit upang pag-aralan ang xenobiotic metabolismo at mga sistema ng pag-aayos ng DNA. Naging kapaki-pakinabang din ang mga ito upang masuri ang metabolic mekanismo ng mga nitrogroup upang makabuo ng mga aktibong mutagens, pati na rin ang mga mekanismo ng nitration ng mga genotoxic compound.

Antimutagenesis

Ang pagsubok na Ames ay ginamit din bilang isang tool upang pag-aralan at pag-uri-uri ng mga natural na antimutagens. Ang mga antimutagens ay mga compound na maaaring mabawasan ang mga mutagenic lesyon sa DNA, pangunahin sa pamamagitan ng pagpapabuti ng kanilang mga sistema ng pag-aayos.

Sa ganitong paraan, iniiwasan ng naturang mga compound ang mga unang hakbang ng pag-unlad ng cancer. Mula noong unang bahagi ng 1980 (ika-20 siglo), nagsagawa ng mga pag-aaral ang Ames et al. Upang suriin ang mga pagbawas ng genotoxin at mga panganib sa kanser sa pamamagitan ng isang diyeta na mayaman sa antimutagens.

Napansin nila na ang mga populasyon na mayroong mga diyeta na may mataas na antas ng antimutagens ay may mas mababang mga panganib sa pagbuo ng gastroenteric cancer.

Ang pagsubok ng Ames ay malawak na ginagamit upang pag-aralan ang iba't ibang mga extract ng halaman na kilala upang mabawasan ang mutagenicity. Ipinakita rin sa mga pag-aaral na ang mga sangkap ng halaman ay hindi palaging ligtas. Maraming nakakain na halaman ang naipakita na magkaroon ng mga genotoxic effects.

Ang pagsubok ng Ames ay ipinakita din na maging kapaki-pakinabang sa pag-alis ng nakakalason o antimutagenic na epekto ng mga likas na compound na madalas na ginagamit sa alternatibong gamot.

Mga pag-aaral ng genotoxic metabolism

Ang isa sa mga kahinaan ng pagsubok ng Ames ay ang kawalan ng metabolic activation ng genotoxic compound. Gayunpaman, ang problemang ito ay nalutas sa pamamagitan ng pagdaragdag ng CYP-sapilitan na mga homogenates ng atay na inihanda mula sa mga rodents.

Ang CYP ay isang hemoprotein na nauugnay sa metabolismo ng iba't ibang mga sangkap. Ang pagbabago na ito ay nagdagdag ng mga bagong kakayahan sa pagsubok ng Ames. Halimbawa, ang iba't ibang mga inducer ng CYPs ay nasuri, na nagpakita na ang mga enzyme na ito ay naudyok ng iba't ibang uri ng mga compound.

Ang pagsusuri ng mutagens sa biological fluid

Ang mga pagsubok na ito ay gumagamit ng mga sample ng ihi, plasma at suwero. Maaari silang maging kapaki-pakinabang upang suriin ang pagbuo ng mga compound ng N-nitroso sa vivo mula sa mga gamot na amino.

Maaari rin silang maging kapaki-pakinabang sa mga pag-aaral ng epidemiological ng mga populasyon ng tao na nakalantad sa mga mutational ng trabaho, mga gawi sa paninigarilyo, at pagkakalantad sa mga pollutant sa kapaligiran.

Ang mga pagsubok na ito ay ipinakita, halimbawa, na ang mga manggagawa na nakalantad sa mga produkto ng basura ay may mas mataas na antas ng mga mutagens ng ihi kaysa sa mga nagtrabaho sa mga pasilidad ng paggamot sa tubig.

Naglingkod din ito upang ipakita na ang paggamit ng mga guwantes ay binabawasan ang mga konsentrasyon ng mga mutagens sa mga manggagawa ng pandayan na nakalantad sa mga polycyclic aromatic compound.

Ang mga pag-aaral ng mutagens sa ihi ay isang mahalagang tool din para sa pagsusuri ng antimutagenic, dahil, halimbawa, ang pagsubok na ito ay ipinapakita na ang pangangasiwa ng bitamina C ay pumipigil sa pagbuo ng mga compound na N-nitroso.

Nagsilbi rin ito upang ipakita na ang pag-ubos ng berdeng tsaa sa isang buwan ay binabawasan ang konsentrasyon ng mga mutagens ng ihi.

Mga Sanggunian

1. BN Ames, J. McCann, E. Yamasaki (1975). Mga pamamaraan para sa pagtuklas ng carcinogens at mutagens kasama ang salmonella / mammalian-mikrosome mutagenicity test. Pananaliksik sa Mutation / Kapaligiran na Mutagenesis at Kaugnay na Paksa.
2. B. Arriaga-Alba, R. Montero-Montoya, JJ Espinosa (2012). Ang Ames Pagsubok sa Dalawampu't unang Siglo. Pananaliksik at Mga Review: Isang Journal of Toxicology.
3. Auxotrophy. Sa Wikipedia. Nabawi mula sa https://en.wikipedia.org/wiki/Auxotrophy.
4. S. Benner (2001). Encyclopedia ng Genetics. Akademikong Press.
5. F. Fröhlich, R. Christiano, TC Walther (2013). Katutubong SILAC: Metabolic label na mga protina sa prototroph microorganism batay sa regulasyon ng lysine synthesis. Molekular at Cellular Proteomics.
6. M. Mülleder, F. Capuano, P. Pir, S. Christen, U. Sauer, SG Oliver, M. Ralser (2012). Isang koleksyon ng prototrophic na pagtanggal ng mutant para sa lebadura na metabolismo at biology system. Kalikasan Biotechnology.