Asal Auxotrophic, contoh dan aplikasi



A auksotrofik adalah mikroorganisme yang tidak dapat mensintesis jenis nutrisi tertentu atau senyawa organik yang penting untuk pertumbuhan individu tersebut. Oleh karena itu, jenis ini hanya dapat berkembang biak jika nutrisi ditambahkan ke media kultur. Kebutuhan nutrisi ini adalah hasil mutasi pada materi genetik.

Definisi ini umumnya berlaku untuk kondisi tertentu. Sebagai contoh, kami mengatakan bahwa organisme bersifat auksotrofik untuk valin, yang menunjukkan bahwa individu yang bersangkutan membutuhkan asam amino ini untuk diaplikasikan dalam media kultur, karena ia tidak mampu memproduksinya sendiri..

Dengan cara ini, kita dapat membedakan dua fenotipe: "mutan", yang sesuai dengan auxotrof untuk valin - dengan mempertimbangkan contoh hipotetis kita sebelumnya, meskipun dapat menjadi auxotrofik untuk setiap nutrisi - dan "asli" atau liar, yang dapat mensintesis dengan benar asam amino Yang terakhir disebut prototrof.

Auxotrophy disebabkan oleh beberapa mutasi spesifik yang menyebabkan hilangnya kemampuan untuk mensintesis beberapa elemen, seperti asam amino atau komponen organik lainnya..

Dalam genetika, mutasi adalah perubahan atau modifikasi urutan DNA. Umumnya mutasi menonaktifkan enzim kunci dalam rute sintetis.

Indeks

  • 1 Bagaimana organisme auksotrofik berasal?
  • 2 Contoh di Saccharomyces cerevisiae
    • 2.1 Auxotrof untuk histidin
    • 2.2 Auxotrof untuk triptofan
    • 2.3 Auxotrof untuk pirimidin
  • 3 Aplikasi
    • 3.1 Aplikasi dalam rekayasa genetika
  • 4 Referensi

Bagaimana organisme auksotrofik berasal?

Secara umum, mikroorganisme membutuhkan serangkaian nutrisi penting untuk pertumbuhannya. Kebutuhan minimum Anda selalu merupakan sumber karbon, sumber energi, dan berbagai ion.

Organisme yang membutuhkan nutrisi tambahan untuk yang dasar adalah auxotrof untuk zat ini dan mereka berasal dari mutasi pada DNA..

Tidak semua mutasi yang terjadi pada materi genetik mikroorganisme akan memengaruhi kemampuannya untuk tumbuh melawan nutrisi tertentu.

Mutasi dapat terjadi dan ini tidak berpengaruh pada fenotip mikroorganisme - ini dikenal sebagai mutasi diam, karena mereka tidak mengubah urutan protein.

Dengan demikian, mutasi mempengaruhi gen yang sangat khusus yang mengkode protein esensial dari jalur metabolisme yang mensintesis zat penting untuk organisme. Mutasi yang dihasilkan harus menonaktifkan gen atau memengaruhi protein.

Ini biasanya mempengaruhi enzim kunci. Mutasi harus menghasilkan perubahan dalam urutan asam amino yang secara signifikan mengubah struktur protein dan dengan demikian fungsinya menghilang. Ini juga dapat mempengaruhi situs aktif enzim.

Contoh dalam Saccharomyces cerevisiae

S. cerevisiae Ini adalah jamur uniseluler yang dikenal sebagai ragi bir. Ini digunakan untuk pembuatan produk yang dapat dimakan untuk manusia seperti roti dan bir.

Berkat kegunaannya dan pertumbuhan yang mudah di laboratorium adalah salah satu model biologis yang paling banyak digunakan, sehingga diketahui bahwa mutasi spesifik menyebabkan auxotropi..

Auxotrophs untuk histidin

Histidine (disingkat nomenklatur huruf sebagai H dan tiga huruf sebagai miliknya) adalah salah satu dari 20 asam amino yang membentuk protein. Kelompok R dari molekul ini dibentuk oleh kelompok imidazol bermuatan positif.

Meskipun pada hewan, termasuk manusia, itu adalah asam amino esensial - yaitu, tidak dapat disintesis dan harus dimasukkan melalui makanan - mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mensintesisnya.

Gen HIS3 dalam ragi ini mengkode enzim imidazolglicerol phosphate dehydrogenase, yang berpartisipasi dalam jalur sintesis asam amino histidin.

Mutasi pada gen ini (miliknya3-) menghasilkan auxotropi histidin. Dengan demikian, mutan-mutan ini tidak dapat berkembang biak dalam media yang kekurangan nutrisi.

Auxotrophs untuk triptofan

Demikian juga, triptofan adalah asam amino yang bersifat hidrofobik yang memiliki gugus R sebagai gugus indol. Seperti asam amino sebelumnya, asam ini harus dimasukkan ke dalam makanan hewan, tetapi mikroorganisme dapat mensintesisnya.

Gen TRP1 itu mengkode enzim isomerase fosforibosyl anthranilate, yang terlibat dalam rute anabolik triptofan. Ketika perubahan gen ini terjadi, mutasi diperoleh trp1-yang melumpuhkan tubuh untuk mensintesis asam amino.

Auxotrophs untuk pirimidin

Pirimidin adalah senyawa organik yang merupakan bagian dari bahan genetik organisme hidup. Secara khusus, mereka ditemukan dalam basa nitrogen, membentuk bagian timin, sitosin dan urasil.

Dalam jamur ini, gen URA3 itu kode untuk enzim orotidine-5'-phosphate decarboxylase. Protein ini bertanggung jawab untuk mengkatalisasi langkah dalam sintesis de novo dari pirimidin. Karena itu, mutasi yang memengaruhi gen ini menyebabkan auxotrophy menjadi uridine atau urasil.

Uridine adalah senyawa yang dihasilkan dari penyatuan urasil basa nitrogen dengan cincin ribosa. Kedua struktur dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

Aplikasi

Auxotrophy adalah fitur yang sangat berguna dalam studi yang berkaitan dengan mikrobiologi, untuk pemilihan organisme di laboratorium.

Prinsip yang sama ini dapat diterapkan pada tanaman, di mana dengan rekayasa genetika individu auksotrofik dibuat, baik untuk metionin, biotin, auksin, dll..

Aplikasi dalam rekayasa genetika

Mutan auksotrofik banyak digunakan di laboratorium tempat protokol rekayasa genetika dilakukan. Salah satu tujuan dari praktik molekuler ini adalah instruksi dari plasmid yang dibangun oleh peneliti dalam sistem prokariotik. Prosedur ini disebut "pelengkap auksotropi".

Plasmid adalah molekul DNA sirkular, khas bakteri, yang bereplikasi secara independen. Plasmid mungkin mengandung informasi berguna yang digunakan oleh bakteri, misalnya, resistensi terhadap antibiotik atau gen yang memungkinkannya untuk mensintesis nutrisi yang menarik..

Para peneliti yang ingin memasukkan plasmid ke dalam bakteri dapat menggunakan strain auxotrophic untuk nutrisi tertentu. Informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis nutrisi dikodekan dalam plasmid.

Dengan cara ini, media minimal (yang tidak mengandung nutrisi yang tidak dapat disintesis oleh strain mutan) disiapkan dan bakteri ditaburkan dengan plasmid.

Hanya bakteri yang memasukkan bagian DNA plasmid ini yang akan mampu tumbuh dalam medium, sedangkan bakteri yang gagal menangkap plasmid akan mati karena kekurangan nutrisi..

Referensi

  1. Benito, C., & Espino, F. J. (2012). Genetika, konsep esensial. Editorial Panamericana Medical.
  2. Brock, T. D., & Madigan, M. T. (1993). Mikrobiologi. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
  3. Griffiths, A.J., Wessler, S.R., Lewontin, R.C, Gelbart, W.M., Suzuki, D.T., & Miller, J.H. (2005). Pengantar analisis genetik. Macmillan.
  4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Rekayasa genetika dan transfer gen. Piramida.
  5. Molina, J. L. M. (2018). 90 memecahkan masalah Rekayasa Genetika. Universitas Miguel Hernández.
  6. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Pengantar mikrobiologi. Editorial Panamericana Medical.