AUXOTROPH: ASAL, CONTOH DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2026

An auxotroph ialah mikroorganisma yang tidak mampu mensintesis jenis tertentu penting komponen nutrien atau organik untuk pertumbuhan berkata individu. Oleh itu, ketegangan ini hanya dapat berkembang biak sekiranya nutrien ditambahkan ke medium kultur. Keperluan pemakanan ini adalah hasil mutasi pada bahan genetik.

Definisi ini secara amnya berlaku untuk keadaan tertentu. Sebagai contoh, kita mengatakan bahawa organisma itu bersifat auxotrophic untuk valine, yang menunjukkan bahawa individu tersebut memerlukan asid amino ini untuk digunakan dalam medium kultur, kerana ia tidak mampu menghasilkannya sendiri.

Sumber: pixabay.com

Dengan cara ini, kita dapat membezakan dua fenotip: "mutan", yang sesuai dengan auxotroph valine - dengan mengambil kira contoh hipotetis kita sebelumnya, walaupun ia boleh menjadi pembantu untuk nutrien - dan "yang asli" atau liar, yang dapat mensintesis dengan betul asid amino. Yang terakhir ini disebut prototrof.

Auxotrophy disebabkan oleh beberapa mutasi spesifik yang menyebabkan hilangnya keupayaan untuk mensintesis unsur, seperti asid amino atau komponen organik lain.

Dalam genetik, mutasi adalah perubahan atau pengubahsuaian urutan DNA. Secara amnya mutasi tidak aktifkan enzim utama dalam jalur sintetik.

Bagaimanakah organisma auxotrophic berasal?

Secara amnya, mikroorganisma memerlukan serangkaian nutrien penting untuk pertumbuhannya. Keperluan minimum anda selalu menjadi sumber karbon, sumber tenaga, dan pelbagai ion.

Organisma yang memerlukan nutrien tambahan daripada yang asas adalah auxotrophs untuk bahan ini dan disebabkan oleh mutasi dalam DNA.

Tidak semua mutasi yang berlaku pada bahan genetik mikroorganisma akan mempengaruhi kemampuannya tumbuh terhadap nutrien tertentu.

Mutasi mungkin berlaku dan tidak berpengaruh pada fenotip mikroorganisma - ini dikenali sebagai mutasi senyap, kerana mereka tidak mengubah urutan protein.

Oleh itu, mutasi mempengaruhi gen yang sangat khusus yang memberi kod untuk protein penting dari jalan metabolik yang mensintesis bahan penting untuk tubuh. Mutasi yang dihasilkan mesti mematikan gen atau mempengaruhi protein.

Secara amnya mempengaruhi enzim utama. Mutasi mesti menghasilkan perubahan dalam urutan asid amino yang secara signifikan mengubah struktur protein dan dengan itu menghilangkan fungsinya. Ia juga boleh mempengaruhi tapak aktif enzim.

Contoh dalam

S. cerevisiae adalah kulat sel tunggal yang dikenali sebagai ragi bir. Ia digunakan untuk pembuatan produk yang boleh dimakan untuk manusia seperti roti dan bir.

Berkat kegunaannya dan pertumbuhannya yang mudah di makmal, ia adalah salah satu model biologi yang paling banyak digunakan, sebab itulah diketahui bahawa mutasi spesifik menyebabkan auxotrophy.

Auxotrophs untuk histidin

Histidine (disingkat dalam nomenklatur satu huruf sebagai H dan tiga huruf sebagai His) adalah salah satu daripada 20 asid amino yang membentuk protein. Kumpulan R molekul ini terdiri daripada kumpulan imidazol bermuatan positif.

Walaupun pada haiwan, termasuk manusia, ia adalah asid amino penting - iaitu, mereka tidak dapat mensintesisnya dan mesti memasukkannya melalui diet - mikroorganisma mempunyai kemampuan untuk mensintesisnya.

Gen HIS3 dalam ragi ini memberi kod untuk enzim imidazole gliserol fosfat dehidrogenase, yang mengambil bahagian dalam proses sintesis histidin asid amino.

Mutasi dalam gen ini (his3 ^- ) menghasilkan histoksin auxotrophy. Oleh itu, mutan ini tidak dapat berkembang biak dalam medium yang kekurangan nutrien.

Auxotrophs untuk triptofan

Begitu juga, tryptophan adalah asid amino hidrofobik yang mempunyai kumpulan indole sebagai kumpulan R. Seperti asid amino sebelumnya, ia mesti dimasukkan ke dalam makanan haiwan, tetapi mikroorganisma dapat mensintesisnya.

Gen TRP1 memberi kod untuk enzim fosforibosil anthranilate isomerase, yang terlibat dalam jalur anabolik triptofan. Apabila perubahan berlaku pada gen ini, mutasi trp1 diperoleh ^- yang melumpuhkan badan untuk mensintesis asid amino.

Auxotrophs untuk piramidin

Pyrimidines adalah sebatian organik yang merupakan sebahagian daripada bahan genetik organisma hidup. Secara khusus, mereka terdapat dalam asas nitrogen, membentuk sebahagian daripada timin, sitosin dan urasil.

Dalam kulat ini, gen URA3 memberi kod untuk enzim orotidine-5'-phosphate decarboxylase. Protein ini bertanggungjawab untuk mengkatalisis langkah dalam sintesis de novo pyrimidines. Oleh itu, mutasi yang mempengaruhi gen ini menyebabkan uridin atau uracil auxotrophy.

Uridine adalah sebatian yang terhasil dari penyatuan uracil asas nitrogen dengan cincin ribosa. Kedua-dua struktur dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

Permohonan

Auxotrophy adalah ciri yang sangat berguna dalam kajian yang berkaitan dengan mikrobiologi, untuk pemilihan organisma di makmal.

Prinsip yang sama ini dapat diterapkan pada tanaman, di mana dengan teknik genetik dibuat individu auxotrophic, baik untuk metionin, biotin, auxin, dll.

Aplikasi dalam kejuruteraan genetik

Mutan Auxotrophic banyak digunakan di makmal di mana protokol kejuruteraan genetik dilakukan. Salah satu tujuan amalan molekul ini adalah arahan plasmid yang dibina oleh penyelidik dalam sistem prokariotik. Prosedur ini dikenali sebagai "pelengkap auxotrophy".

Plasmid adalah molekul DNA bulat, khas bakteria, yang mereplikasi secara bebas. Plasmid dapat berisi informasi berguna yang digunakan oleh bakteria, misalnya ketahanan terhadap beberapa antibiotik atau gen yang memungkinkannya mensintesis nutrien yang diminati.

Penyelidik yang ingin memasukkan plasmid ke dalam bakteria boleh menggunakan strain auxotrophic untuk nutrien tertentu. Maklumat genetik yang diperlukan untuk sintesis nutrien dikodkan dalam plasmid.

Dengan cara ini, medium minimum (yang tidak mengandungi nutrien yang tidak dapat disintesis oleh strain mutan) disediakan dan bakteria disemai dengan plasmid.

Hanya bakteria yang menggabungkan bahagian DNA plasmid ini yang dapat tumbuh dalam medium, sementara bakteria yang gagal menangkap plasmid akan mati kerana kekurangan nutrien.

Rujukan

1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Genetik, konsep penting. Editorial Médica Panamericana.
2. Brock, TD, & Madigan, MT (1993). Mikrobiologi. Prentice-Hall Hispanoamericana ,.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Pengenalan kepada analisis genetik. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Kejuruteraan genetik dan pemindahan gen. Piramid.
5. Molina, JLM (2018). 90 menyelesaikan masalah Kejuruteraan Genetik. Universiti Miguel Hernández.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengenalan mikrobiologi. Editorial Médica Panamericana.