หุ้น:
แหล่งกำเนิด Auxotrophic ตัวอย่างและการใช้งาน
auxotroph เป็นจุลินทรีย์ที่ไม่สามารถสังเคราะห์สารอาหารหรือสารประกอบอินทรีย์บางชนิดที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของบุคคลดังกล่าว ดังนั้นสายพันธุ์นี้สามารถแพร่กระจายได้เฉพาะเมื่อมีการเพิ่มสารอาหารลงในอาหารเลี้ยงเชื้อ ความต้องการทางโภชนาการนี้เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในสารพันธุกรรม.
โดยทั่วไปคำจำกัดความนี้ใช้กับเงื่อนไขเฉพาะ ยกตัวอย่างเช่นเราบอกว่าสิ่งมีชีวิตนั้นมีชื่อเรียกว่า auxotrophic สำหรับ valine ซึ่งบ่งชี้ว่าบุคคลที่มีปัญหาต้องการกรดอะมิโนนี้ที่จะนำไปใช้ในอาหารเลี้ยงเชื้อเนื่องจากมันไม่สามารถผลิตได้เอง.
ด้วยวิธีนี้เราสามารถแยกความแตกต่างฟีโนไทป์สองอย่าง: "การกลายพันธุ์" ซึ่งสอดคล้องกับ auxotroph สำหรับวาลีน - โดยคำนึงถึงตัวอย่างสมมุติฐานก่อนหน้าของเราแม้ว่ามันจะเป็น auxotrophic สำหรับสารอาหารใด ๆ - และ "ดั้งเดิม" หรือป่าซึ่งสามารถสังเคราะห์ กรดอะมิโน หลังเรียกว่า prototroph.
auxotrophy เกิดจากการกลายพันธุ์เฉพาะบางอย่างที่นำไปสู่การสูญเสียความสามารถในการสังเคราะห์องค์ประกอบบางอย่างเช่นกรดอะมิโนหรือองค์ประกอบอินทรีย์อื่น ๆ.
ในพันธุศาสตร์การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขลำดับดีเอ็นเอ โดยทั่วไปการกลายพันธุ์จะหยุดการทำงานของเอนไซม์สำคัญในเส้นทางสังเคราะห์.
ดัชนี
- 1 สิ่งมีชีวิตที่เกิดจาก auxotrophic?
- 2 ตัวอย่างใน Saccharomyces cerevisiae
- 2.1 Auxotrophs สำหรับฮิสติดีน
- 2.2 Auxotrophs สำหรับทริปโตเฟน
- 2.3 Auxotrophs สำหรับ pyrimidines
- 3 แอปพลิเคชัน
- 3.1 การประยุกต์ใช้ในพันธุวิศวกรรม
- 4 อ้างอิง
สิ่งมีชีวิตมาจาก auxotrophic?
โดยทั่วไปจุลินทรีย์ต้องการสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต ความต้องการขั้นต่ำของคุณมักเป็นแหล่งคาร์บอนแหล่งพลังงานและไอออนต่าง ๆ.
สิ่งมีชีวิตที่ต้องการสารอาหารพิเศษสำหรับสารพื้นฐานคือสารออกซิโตฟสำหรับสารนี้และมีต้นกำเนิดมาจากการกลายพันธุ์ใน DNA.
ไม่ใช่การกลายพันธุ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสารพันธุกรรมของจุลินทรีย์จะส่งผลกระทบต่อความสามารถในการเติบโตของสารอาหารบางชนิด.
การกลายพันธุ์อาจเกิดขึ้นและสิ่งนี้ไม่มีผลต่อฟีโนไทป์ของจุลินทรีย์ - สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการกลายพันธุ์ที่เงียบเนื่องจากพวกมันไม่ได้เปลี่ยนแปลงลำดับโปรตีน.
ดังนั้นการกลายพันธุ์จะส่งผลกระทบต่อยีนที่เฉพาะเจาะจงมากซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีนที่จำเป็นของเส้นทางการเผาผลาญที่สังเคราะห์สารที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต การกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นจะต้องหยุดยีนหรือส่งผลกระทบต่อโปรตีน.
มันมักจะมีผลต่อเอนไซม์ที่สำคัญ การกลายพันธุ์จะต้องสร้างการเปลี่ยนแปลงในลำดับของกรดอะมิโนที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนอย่างมีนัยสำคัญและการทำงานของมันจะหายไป นอกจากนี้ยังสามารถส่งผลกระทบต่อเว็บไซต์ที่ใช้งานของเอนไซม์.
ตัวอย่างใน Saccharomyces cerevisiae
S. cerevisiae มันเป็นเชื้อราที่มีเซลล์เดียวที่รู้จักกันแพร่หลายว่าเป็นยีสต์ของเบียร์ มันถูกใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่บริโภคได้สำหรับมนุษย์เช่นขนมปังและเบียร์.
ต้องขอบคุณอรรถประโยชน์และการเติบโตที่ง่ายในห้องปฏิบัติการเป็นหนึ่งในแบบจำลองทางชีวภาพที่ใช้มากที่สุดดังนั้นจึงเป็นที่ทราบกันดีว่าการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงทำให้เกิด auxotrophy.
Auxotrophs สำหรับฮิสติดีน
ฮิสทิดีน (ตัวย่อในอักษรย่อของตัวอักษร H และตัวอักษรสามตัวเป็นของเขา) เป็นหนึ่งใน 20 กรดอะมิโนที่สร้างโปรตีน กลุ่ม R ของโมเลกุลนี้เกิดขึ้นจากกลุ่ม imidazole ที่มีประจุบวก.
แม้ว่าในสัตว์รวมถึงมนุษย์มันเป็นกรดอะมิโนที่จำเป็น - นั่นคือมันไม่สามารถสังเคราะห์ได้และจะต้องรวมอยู่ในอาหาร - จุลินทรีย์มีความสามารถในการสังเคราะห์.
ยีนนั้น HIS3 ในยีสต์นี้มันเป็นรหัสสำหรับเอนไซม์ imidazolglicerol phosphate dehydrogenase ซึ่งมีส่วนร่วมในเส้นทางการสังเคราะห์ฮิสทิดีนของกรดอะมิโน.
การกลายพันธุ์ในยีนนี้ (his3-) ส่งผลให้ auxotrophy ของฮิสติดีน ดังนั้นการกลายพันธุ์เหล่านี้ไม่สามารถแพร่กระจายในสื่อที่ขาดสารอาหาร.
Auxotrophs สำหรับทริปโตเฟน
เช่นเดียวกันทริปโตเฟนเป็นกรดอะมิโนที่มีลักษณะไม่ชอบน้ำที่มีกลุ่ม R เป็นกลุ่มอินโดล เช่นเดียวกับกรดอะมิโนก่อนหน้านั้นจะต้องรวมอยู่ในอาหารของสัตว์ แต่จุลินทรีย์สามารถสังเคราะห์ได้.
ยีนนั้น TRP1 มันเข้ารหัสเอนไซม์ phosphoribosyl anthranilate isomerase ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในเส้นทาง anabolic ของโพรไบโอ เมื่อการเปลี่ยนแปลงของยีนนี้เกิดขึ้นจะมีการกลายพันธุ์ trp1-ทำให้ร่างกายไม่สามารถสังเคราะห์กรดอะมิโนได้.
Auxotrophs สำหรับ pyrimidines
Pyrimidines เป็นสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะพวกมันจะถูกพบในฐานไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไทมีนไซโตซีนและ uracil.
ในรานี้มียีน URA3 มันรหัสสำหรับเอนไซม์ orotidine-5'-phosphate decarboxylase โปรตีนนี้มีหน้าที่ในการเร่งขั้นตอนในการสังเคราะห์ เดอโนโว ของ pyrimidines ดังนั้นการกลายพันธุ์ที่ส่งผลกระทบต่อยีนนี้ทำให้เกิด auxotrophy ต่อ uridine หรือ uracil.
Uridine เป็นสารประกอบที่เกิดจากการรวมตัวกันของ uracil ฐานไนโตรเจนกับวงแหวนของ ribose โครงสร้างทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิค.
การใช้งาน
Auxotrophy เป็นคุณสมบัติที่มีประโยชน์มากในการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับจุลชีววิทยาสำหรับการเลือกสิ่งมีชีวิตในห้องปฏิบัติการ.
หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับพืชได้โดยที่พันธุวิศวกรรมจะมีการสร้างสารไอโซโทฟฟิคไม่ว่าจะเป็นเมไทโอนีนไบโอตินออกซินหรืออื่น ๆ.
การประยุกต์ทางพันธุวิศวกรรม
สายพันธุ์กลายพันธุ์ auxotrophic มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการที่มีการดำเนินการทางวิศวกรรมพันธุวิศวกรรม หนึ่งในวัตถุประสงค์ของการปฏิบัติเกี่ยวกับโมเลกุลเหล่านี้คือการสอนพลาสมิดที่สร้างโดยนักวิจัยในระบบโปรคาริโอต ขั้นตอนนี้เรียกว่า "การเสริม auxotrophy".
พลาสมิดเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอแบบวงกลมซึ่งเป็นแบบฉบับของแบคทีเรียที่ทำซ้ำอย่างอิสระ พลาสมิดอาจมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ที่แบคทีเรียใช้เช่นความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะหรือยีนที่ช่วยให้สามารถสังเคราะห์สารอาหารที่น่าสนใจ.
นักวิจัยที่ต้องการแนะนำพลาสมิดเข้าไปในแบคทีเรียสามารถใช้สายพันธุ์ auxotrophic สำหรับสารอาหารที่เฉพาะเจาะจง ข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอาหารจะถูกเข้ารหัสในพลาสมิด.
ด้วยวิธีนี้สื่อขนาดเล็กที่สุด (ซึ่งไม่ได้มีสารอาหารที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ไม่สามารถสังเคราะห์ได้) ถูกจัดทำขึ้นและแบคทีเรียจะถูกหว่านด้วยพลาสมิด.
มีเพียงแบคทีเรียที่รวมดีเอ็นเอพลาสมิดในส่วนนี้เท่านั้นที่จะสามารถเจริญเติบโตได้ในขณะที่แบคทีเรียที่ไม่สามารถจับพลาสมิดจะตายเพราะขาดสารอาหาร.
การอ้างอิง
- เบนิโต, C. , & Espino, F. J. (2012). พันธุศาสตร์แนวคิดที่สำคัญ. บรรณาธิการ Panamericana การแพทย์.
- เบอร์ทรัมออบรีย์ D. , & Madigan, M. T. (1993). จุลชีววิทยา. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Griffiths, A.J. , Wessler, S.R. , Lewontin, R.C. , Gelbart, W.M. , Suzuki, D.T. , & Miller, J.H (2005). การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมเบื้องต้น. Macmillan.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). พันธุวิศวกรรมและการถ่ายโอนยีน. ปิรามิด.
- Molina, J. L. M. (2018). 90 แก้ไขปัญหาของพันธุวิศวกรรม. มหาวิทยาลัย Miguel Hernández.
- Tortora, G. J. , Funke, B. R. , และ Case, C. L. (2007). จุลชีววิทยาเบื้องต้น. บรรณาธิการ Panamericana การแพทย์.