АУКОТРОПХ: ПОРЕКЛО, ПРИМЕР И АПЛИКАЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Ауксотроф је микроорганизам који није способан за синтетизовање одређену врсту нутријената или органском есенцијална компонента за раст поменутом појединцу. Стога се овај сој може размножавати само ако се храњиво средство дода у медијум за културу. Ова нутритивна потреба резултат је мутације генетског материјала.

Ова дефиниција се углавном односи на посебне услове. На пример, кажемо да је организам ауксотрофан за валин, што указује да дотичној јединки треба да се та аминокиселина примени у медијуму за културу, јер није у стању да је произведе сам.

Извор: пикабаи.цом

На овај начин можемо разликовати два фенотипа: "мутант", што одговара валином аукотропху - узимајући у обзир наш претходни хипотетички пример, иако може бити аксотроф за било који нутријент - и "оригинални" или дивљи, који може правилно синтетизовати амино киселина. Потоњи се назива прототроф.

Ауксотрофија је узрокована неком специфичном мутацијом која доводи до губитка способности синтетизације елемента, попут аминокиселине или друге органске компоненте.

У генетици, мутација је промена или модификација ДНК секвенце. Мутација опћенито инактивира кључни ензим у синтетском путу.

Како настају ауксотрофни организми?

Микроорганизмима је за њихов раст потребан низ неопходних хранљивих материја. Ваше минималне потребе су увек извор угљеника, извор енергије и разни јони.

Организми којима су потребни додатни хранљиви састојци од основних су ауксотрофи ове супстанце и узроковани су мутацијама у ДНК.

Неће све мутације које се јављају у генетском материјалу микроорганизма утицати на његову способност да расте против одређеног хранљивог састојка.

Може доћи до мутације и нема утицаја на фенотип микроорганизма - они су познати као тихе мутације, јер не мењају редослед протеина.

Тако мутација утиче на веома одређени ген који кодира за есенцијални протеин метаболичког пута који синтетише есенцијалну супстанцу за тело. Настала мутација мора инактивирати ген или утицати на протеин.

Генерално утиче на кључне ензиме. Мутација мора да произведе промену секвенце аминокиселине која значајно мења структуру протеина и тако елиминише његову функционалност. Такође може утицати на активно место ензима.

Примери у

С. церевисиае је једноцелична гљива популарно позната и као пивски квас. Користи се за производњу јестивих производа за људе као што су хлеб и пиво.

Захваљујући корисности и лаганом расту у лабораторији, то је један од најчешће коришћених биолошких модела, због чега је познато да су специфичне мутације узрок аксотрофије.

Ауксотрофи за хистидин

Хистидин (скраћено у номенклатури с једним словом као Х и тро слово као Хис) једна је од 20 аминокиселина које чине протеине. Р групу овог молекула састоји се од позитивно наелектрисане имидазолне групе.

Иако је у животињама, укључујући људе, есенцијална аминокиселина - то не могу да је синтетишу и морају је уградити кроз исхрану - микроорганизми имају способност да је синтетишу.

ХИС3 ген овог квасца кодира ензим имидазол глицерол фосфат дехидрогеназа, који учествује у путу за синтезу аминокиселине хистидин.

Мутације у овом гену (хис3 ^- ) резултирају у хистидин-аксотрофији. Дакле, ови мутанти нису у стању да се размножавају у медију којем недостаје хранљивих састојака.

Аукзотрофи за триптофан

Слично томе, триптофан је хидрофобна аминокиселина која има индола као Р група. Као и претходна аминокиселина, она се мора уградити у исхрану животиња, али микроорганизми могу да је синтетишу.

ТРП1 ген кодира за ензим фосфорибозил-антранилат изомераза, који је укључен у пут анаболичког триптофана. Када се промени овај ген, добије се мутација трп1 ^- која онемогућава тело да синтетише аминокиселину.

Ауксотрофи за пиримидине

Пиримидини су органска једињења која су део генетског материјала живих организама. Тачније, налазе се у азотним базама, који су део тимина, цитозина и урацила.

У овој гљиви, УРА3 ген кодира ензим оротидин-5'-фосфат декарбоксилаза. Овај протеин је одговоран за катализацију корака де ново синтезе пиримидина. Стога мутације које утичу на овај ген изазивају уридин или ауксотрофију урацила.

Уридин је једињење које је резултат спајања азотне базе урацила са рибозним прстеном. Обје структуре су повезане гликозидном везом.

Апликације

Ауксотрофија је веома корисна карактеристика у студијама везаним за микробиологију, за селекцију организама у лабораторији.

Тај исти принцип може се применити на биљке, где се генетским инжењерингом ствара ауксотрофична индивидуа, било за метионин, биотин, ауксин, итд.

Примена у генетском инжењерингу

Ауксотрофни мутанти се широко користе у лабораторијама у којима се обављају протоколи за генетски инжењеринг. Један од циљева ових молекуларних пракси је упутства о плазмиду који је истраживач конструисао у прокариотском систему. Овај поступак је познат и као „комплементација ауксотрофије“.

Плазмид је кружни молекул ДНК, типичан за бактерије, који се независно размножава. Плазмиди могу да садрже корисне информације које користи бактерија, на пример, отпорност на неки антибиотик или ген који му омогућава да синтетише хранљиве састојке који су од интереса.

Истраживачи који желе увести плазмид у бактерију могу користити ауксотрофни сој за одређено храњиво. Генетске информације неопходне за синтезу хранљивих састојака кодирају се у плазмиду.

На овај начин се припрема минималан медијум (који не садржи храњиве материје које мутантни сој не може да синтетише) и бактерије су засијане плазмидом.

Само бактерије које су уградиле овај део плазмидне ДНК моћи ће да расту у медијуму, док ће бактерије које нису успеле да ухвате плазмид умрети од недостатка хранљивих састојака.

Референце

1. Бенито, Ц., и Еспино, ФЈ (2012). Генетика, основни појмови. Уредништво Медица Панамерицана.
2. Броцк, ТД, и Мадиган, МТ (1993). Микробиологија. Прентице-Халл Хиспаноамерицана,.
3. Гриффитхс, АЈ, Весслер, СР, Левонтин, РЦ, Гелбарт, ВМ, Сузуки, ДТ, и Миллер, ЈХ (2005). Увод у генетску анализу. Мацмиллан.
4. Изкуиердо Ројо, М. (2001). Генетски инжењеринг и трансфер гена. Пирамида.
5. Молина, ЈЛМ (2018). 90 решено проблема генетског инжењеринга. Универзитет Мигуел Хернандез.
6. Тортора, ГЈ, Функе, БР, & Цасе, ЦЛ (2007). Увод у микробиологију. Уредништво Медица Панамерицана.