ZA auksotrof Jest to mikroorganizm, który nie jest zdolny do syntezy określonego rodzaju składników odżywczych lub organicznych niezbędnych do rozwoju tego osobnika. Dlatego szczep ten może rozmnażać się tylko wtedy, gdy do pożywki hodowlanej zostanie dodany składnik odżywczy. To zapotrzebowanie żywieniowe jest wynikiem mutacji w materiale genetycznym.
Ta definicja ma ogólne zastosowanie do określonych warunków. Na przykład mówimy, że organizm jest auksotroficzny dla waliny, co wskazuje, że dana osoba potrzebuje tego aminokwasu do podania w pożywce hodowlanej, ponieważ nie jest w stanie samodzielnie go wytworzyć..
W ten sposób możemy rozróżnić dwa fenotypy: „mutanta”, który odpowiada auksotrofowi walinowemu - biorąc pod uwagę nasz poprzedni hipotetyczny przykład, chociaż może być auksotrofem dla dowolnego składnika odżywczego - oraz „oryginalny” lub dziki, który może prawidłowo syntetyzować aminokwas. Ten ostatni nazywany jest prototrofem.
Auksotrofia jest spowodowana specyficzną mutacją, która prowadzi do utraty zdolności do syntezy pierwiastka, takiego jak aminokwas lub inny składnik organiczny..
W genetyce mutacja to zmiana lub modyfikacja sekwencji DNA. Zwykle mutacja dezaktywuje kluczowy enzym na szlaku syntezy.
Indeks artykułów
Ogólnie rzecz biorąc, mikroorganizmy wymagają do wzrostu szeregu niezbędnych składników odżywczych. Twoje minimalne potrzeby to zawsze źródło węgla, źródło energii i różne jony..
Organizmy, które potrzebują dodatkowych składników odżywczych niż te podstawowe, są auksotrofami dla tej substancji i są spowodowane mutacjami w DNA.
Nie wszystkie mutacje, które występują w materiale genetycznym mikroorganizmu, wpłyną na jego zdolność do wzrostu w stosunku do określonego składnika odżywczego.
Może wystąpić mutacja i nie ma ona wpływu na fenotyp mikroorganizmu - są to tzw. Ciche mutacje, ponieważ nie modyfikują sekwencji białka.
W związku z tym mutacja wpływa na bardzo szczególny gen, który koduje niezbędne białko szlaku metabolicznego, które syntetyzuje istotną dla organizmu substancję. Wytworzona mutacja musi dezaktywować gen lub wpływać na białko.
Na ogół wpływa na kluczowe enzymy. Mutacja musi powodować zmianę sekwencji aminokwasu, która znacząco zmienia strukturę białka, a tym samym zanika jego funkcjonalność. Może również wpływać na miejsce aktywne enzymu.
S. cerevisiae jest jednokomórkowym grzybem popularnie zwanym drożdżami piwnymi. Służy do produkcji produktów jadalnych dla ludzi, takich jak chleb i piwo..
Dzięki swojej użyteczności i łatwemu rozwojowi w laboratorium jest jednym z najczęściej stosowanych modeli biologicznych, dlatego wiadomo, że przyczyną auksotrofii są określone mutacje..
Histydyna (w jednoliterowej nomenklaturze w skrócie H, a trzyliterowa jako His) jest jednym z 20 aminokwasów tworzących białka. Grupa R tej cząsteczki składa się z dodatnio naładowanej grupy imidazolowej.
Chociaż u zwierząt, w tym ludzi, jest aminokwasem egzogennym - to znaczy nie mogą go syntetyzować i muszą go włączać z pożywieniem - mikroorganizmy mają zdolność do jego syntezy.
Gen HIS3 w tych drożdżach koduje enzym dehydrogenazę fosforanu imidazolo-glicerolu, który uczestniczy w szlaku syntezy aminokwasu histydyny.
Mutacje w tym genie (his3-) powodują auksotrofię histydynową. Zatem te mutanty nie są w stanie rozmnażać się w pożywce pozbawionej składnika odżywczego.
Podobnie tryptofan jest aminokwasem hydrofobowym, który ma grupę indolową jako grupę R. Podobnie jak poprzedni aminokwas, musi być włączony do diety zwierząt, ale mikroorganizmy mogą go syntetyzować.
Gen TRP1 koduje enzym izomerazę antranilanu fosforybozylu, który bierze udział w anabolicznym szlaku tryptofanu. Kiedy następuje zmiana w tym genie, uzyskuje się mutację trp1- który uniemożliwia organizmowi syntezę aminokwasu.
Pirymidyny to związki organiczne wchodzące w skład materiału genetycznego organizmów żywych. W szczególności występują w zasadach azotowych, tworząc część tyminy, cytozyny i uracylu.
W tym grzybie gen URA3 koduje enzym dekarboksylazę orotydyno-5'-fosforanową. Białko to jest odpowiedzialne za katalizowanie etapu syntezy de novo pirymidyn. Dlatego mutacje wpływające na ten gen powodują auksotrofię urydyny lub uracylu..
Urydyna jest związkiem powstającym w wyniku połączenia uracylu na bazie azotu z pierścieniem rybozy. Obie struktury są połączone wiązaniem glikozydowym.
Auksotrofia jest cechą bardzo przydatną w badaniach mikrobiologicznych przy selekcji organizmów w laboratorium.
Tę samą zasadę można zastosować do roślin, w przypadku których w wyniku inżynierii genetycznej tworzy się osobnik auksotroficzny, albo dla metioniny, biotyny, auksyny itp..
Mutanty auksotroficzne są szeroko stosowane w laboratoriach, w których przeprowadza się protokoły inżynierii genetycznej. Jednym z celów tych praktyk molekularnych jest nauczenie plazmidu skonstruowanego przez badacza w systemie prokariotycznym. Ta procedura jest znana jako „komplementacja auksotrofii”.
Plazmid to kolista cząsteczka DNA, typowa dla bakterii, która replikuje się niezależnie. Plazmidy mogą zawierać przydatne informacje, które są wykorzystywane przez bakterię, na przykład oporność na antybiotyk lub gen, który umożliwia jej syntezę interesującego składnika odżywczego..
Naukowcy, którzy chcą wprowadzić plazmid do bakterii, mogą użyć szczepu auksotroficznego jako określonego składnika odżywczego. W plazmidzie zakodowana jest informacja genetyczna niezbędna do syntezy składnika odżywczego.
W ten sposób przygotowuje się minimalną pożywkę (która nie zawiera składnika odżywczego, którego zmutowany szczep nie może zsyntetyzować), a bakterie wysiewa się plazmidem..
Tylko bakterie, które włączyły tę część plazmidowego DNA, będą mogły rosnąć w pożywce, podczas gdy bakterie, którym nie udało się wychwycić plazmidu, umrą z powodu braku składnika odżywczego..
Jeszcze bez komentarzy