- איך מקורם של אורגניזמים אוקסוטרופיים?
- דוגמאות ב
- אמצעי עזר להיסטידין
- אמצעי עזר לטרפטופן
- אמצעי עזר לצילומי פירמידינים
- יישומים
- יישום בהנדסה גנטית
- הפניות
Auxotroph הוא מיקרואורגניזם כי איננו מסוגל לסנתז סוג מסוים של חיוניות מרכיב מזינה או אורגנית לצמיחה אמר פרט. לכן זן זה יכול להתרבות רק אם החומר המזין מתווסף למדיום התרבות. דרישה תזונתית זו היא תוצאה של מוטציה בחומר הגנטי.
הגדרה זו חלה בדרך כלל על תנאים ספציפיים. לדוגמא, אנו אומרים כי האורגניזם הוא אקוטרופי לוואלין, מה שמצביע על כך שהאדם המדובר זקוק לחומצה אמינית זו כדי להיות מיושם במדיום התרבות, מכיוון שהוא אינו מסוגל לייצר אותה בעצמו.
מקור: pixabay.com
בדרך זו אנו יכולים להבדיל בין שני פנוטיפים: "המוטאנט", אשר תואם את האקסוטרוף הוואליני - תוך התחשבות בדוגמה ההיפותטית הקודמת שלנו, אם כי היא יכולה להיות אוקסוטרוף לכל חומר מזין - ו"המקורי "או הפראי, שיכול לסנתז נכון את חומצת אמינו. האחרון נקרא פרוטרופ.
האקסוטרופיה נגרמת על ידי מוטציה ספציפית כלשהי שמובילה לאובדן היכולת לסנתז יסוד, כמו חומצה אמינית או מרכיב אורגני אחר.
בגנטיקה, מוטציה היא שינוי או שינוי של רצף ה- DNA. בדרך כלל המוטציה מבטלת אנזים מפתח במסלול סינתטי.
איך מקורם של אורגניזמים אוקסוטרופיים?
באופן כללי, מיקרואורגניזמים דורשים סדרה של חומרים מזינים חיוניים לצמיחתם. צרכי המינימום שלך הם תמיד מקור פחמן, מקור אנרגיה ויונים שונים.
אורגניזמים הזקוקים לחומרים מזינים נוספים לבסיסיים הם עזרוטרופים לחומר זה ונגרמים על ידי מוטציות ב- DNA.
לא כל המוטציות המתרחשות בחומר הגנטי של מיקרואורגניזם ישפיעו על יכולתו לצמוח כנגד חומר מזין מסוים.
מוטציה עשויה להתרחש ואין לה כל השפעה על הפנוטיפ של המיקרואורגניזם - אלה ידועים כמוטציות שקטות, מכיוון שהם אינם משנים את רצף החלבון.
לפיכך, המוטציה משפיעה על גן מסוים מאוד הקודד חלבון חיוני של מסלול מטבולי שמסנתז חומר חיוני לגוף. המוטציה שנוצרת חייבת להפעיל את הגן או להשפיע על החלבון.
בדרך כלל זה משפיע על אנזימי מפתח. על המוטציה לייצר שינוי ברצף של חומצת אמינו המשנה באופן משמעותי את מבנה החלבון ובכך מבטל את הפונקציונליות שלו. זה יכול להשפיע גם על האתר הפעיל של האנזים.
דוגמאות ב
S. cerevisiae הוא פטריה חד תאית הידועה בכינויה שמרים בירה. הוא משמש לייצור מוצרים אכילים לבני אדם כמו לחם ובירה.
בזכות השימושיות והגידול הקל שלה במעבדה, זהו אחד המודלים הביולוגיים הנפוצים ביותר, וזו הסיבה שידוע כי מוטציות ספציפיות הן הגורם לאקסוטרופיה.
אמצעי עזר להיסטידין
היסטידין (מקוצר במינוף האותיות האחת כ- H ושלוש אותיות כשלו) הוא אחת מ -20 חומצות האמינו המרכיבות חלבונים. קבוצת R של מולקולה זו מורכבת מקבוצה imidazole טעונה חיובית.
למרות שבבעלי חיים, כולל בני אדם, מדובר בחומצת אמינו חיונית - כלומר, הם אינם יכולים לסנתז אותה וחייבים לשלב אותה באמצעות התזונה - למיקרואורגניזמים יש יכולת לסנתז אותה.
גן HIS3 בשמרים זה מקודד לאנזים imidazole glycerol phosphate dehydrogenase, שמשתתף במסלול הסינתזה של חומצת האמינו היסטידין.
מוטציות בגן זה (his3 - ) גורמות לאקסוטרופיה של היסטידין. לפיכך, מוטציות אלה אינן מסוגלות להתרבות במדיום חסר החומר התזונתי.
אמצעי עזר לטרפטופן
באופן דומה, טריפטופן היא חומצה אמינית הידרופובית שיש לה אינדול כקבוצה R. כמו חומצת האמינו הקודמת, יש לשלב אותה בתזונה של בעלי חיים, אך מיקרואורגניזמים יכולים לסנתז אותה.
הגן TRP1 קודי עבור האנזים זרחן אנתרנילאט אנזראז, המעורב במסלול הטריפטופן האנאבולי. כאשר מתרחש שינוי בגן זה, מתקבלת מוטציה trp1 - מה שמאפשר לגוף לסנתז את חומצת האמינו.
אמצעי עזר לצילומי פירמידינים
פירמידינים הם תרכובות אורגניות המהוות חלק מהחומר הגנטי של אורגניזמים חיים. באופן ספציפי, הם נמצאים בבסיסים חנקניים, המהווים חלק מתמין, ציטוזין ואורציל.
בפטריה זו, הגן URA3 מקודד לאנזים orotidine-5'-phosphate decarboxylase. חלבון זה אחראי לזרז שלב בסינתזת דה נובו של הפירימידינים. לכן, המוטציות המשפיעות על גן זה גורמות לאוקסוטרופיה של uridine או uracil.
אורדין הוא תרכובת הנובעת מאיחוד האורציל בסיס החנקן עם טבעת ריבוז. שני המבנים מקושרים על ידי קשר גליקוזידי.
יישומים
איקסוטרופיה היא מאפיין שימושי מאוד במחקרים הקשורים למיקרוביולוגיה, לבחירת אורגניזמים במעבדה.
ניתן להחיל את אותו עיקרון על צמחים, שבהם באמצעות הנדסה גנטית נוצר אדם עזרוטרופי, בין אם למתיונין, ביוטין, אוקסין וכו '.
יישום בהנדסה גנטית
מוטציות אוקסוטרופיות נמצאות בשימוש נרחב במעבדות בהן מבוצעות פרוטוקולים להנדסה גנטית. אחת המטרות של פרקטיקות מולקולריות אלה היא הדרכה של פלסמיד שנבנה על ידי החוקר במערכת פרוקריוטית. הליך זה ידוע בשם "השלמה של האקסוטרופיה".
פלסמיד הוא מולקולת DNA מעגלית, האופיינית לחיידקים, המשכפלת באופן עצמאי. פלסמידים יכולים להכיל מידע שימושי שמשמש את החיידקים, למשל עמידות לאנטיביוטיקה כלשהי או גן המאפשר לו לסנתז חומר מזין שמעניין אותו.
חוקרים המעוניינים להכניס פלסמיד לחיידק יכולים להשתמש בזן עזרוטרופי לתזונה ספציפית. המידע הגנטי הדרוש לסינתזה של החומר המזין מקודד בפלסמיד.
בדרך זו, מכינים מדיום מינימלי (שאינו מכיל את החומר המזין שהזן המוטנטי אינו מסוגל לסנתז) ומכינים את החיידק בפלסמיד.
רק חיידקים ששילבו חלק זה של DNA פלסמיד יוכלו לצמוח במדיום ואילו חיידקים שלא הצליחו לתפוס את הפלזמיד ימותו מחוסר התזונה.
הפניות
- בניטו, סי, ואספינו, FJ (2012). גנטיקה, מושגים חיוניים. העריכה של מדיקה פאנמריקנה.
- ברוק, TD, ומדיגן, MT (1993). מִיקרוֹבִּיוֹלוֹגִיָה. פרנטיס-הול היספנואמריקנה,.
- גריפית'ס, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). מבוא לניתוח גנטי. מקמילן.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). הנדסה גנטית והעברת גנים. פִּירָמִידָה.
- מולינה, JLM (2018). 90 פתרו בעיות של הנדסה גנטית. אוניברסיטת מיגל הרננדז.
- טורטורה, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). מבוא למיקרוביולוגיה. העריכה של מדיקה פאנמריקנה.