AUXOTROPH: NGUỒN GỐC, VÍ DỤ VÀ CÁC ỨNG DỤNG - SINH HỌC - 2025

Một auxotroph là một vi sinh vật không có khả năng tổng hợp một loại chất dinh dưỡng hoặc hữu cơ thành phần thiết yếu cho sự phát triển của cá nhân nói. Do đó, chủng này chỉ có thể sinh sôi nếu bổ sung chất dinh dưỡng vào môi trường nuôi cấy. Nhu cầu dinh dưỡng này là kết quả của một đột biến trong vật liệu di truyền.

Định nghĩa này thường áp dụng cho các điều kiện cụ thể. Ví dụ, chúng tôi nói rằng sinh vật được hỗ trợ cho valine, điều này cho thấy rằng cá thể được đề cập cần axit amin này được sử dụng trong môi trường nuôi cấy, vì nó không có khả năng tự sản xuất ra nó.

Nguồn: pixabay.com

Bằng cách này, chúng ta có thể phân biệt hai kiểu hình: "đột biến", tương ứng với valine auxotroph - có tính đến ví dụ giả thuyết trước đây của chúng tôi, mặc dù nó có thể là auxotroph cho bất kỳ chất dinh dưỡng nào - và "gốc" hoặc hoang dã, có thể tổng hợp chính xác axit amin. Sau này được gọi là một prototroph.

Dị dưỡng là do một số đột biến cụ thể dẫn đến mất khả năng tổng hợp một nguyên tố, chẳng hạn như axit amin hoặc thành phần hữu cơ khác.

Trong di truyền học, đột biến là sự thay đổi hoặc sửa đổi trình tự DNA. Nói chung, đột biến làm bất hoạt một enzym quan trọng trong con đường tổng hợp.

Làm thế nào để sinh vật tự dưỡng có nguồn gốc?

Nói chung, vi sinh vật đòi hỏi một loạt các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của chúng. Nhu cầu tối thiểu của bạn luôn là nguồn carbon, nguồn năng lượng và các ion khác nhau.

Những sinh vật cần thêm chất dinh dưỡng cho những chất cơ bản là những sinh vật phụ dưỡng cho chất này và do đột biến trong DNA.

Không phải tất cả các đột biến xảy ra trong vật chất di truyền của vi sinh vật sẽ ảnh hưởng đến khả năng phát triển của nó đối với một chất dinh dưỡng cụ thể.

Một đột biến có thể xảy ra và nó không ảnh hưởng đến kiểu hình của vi sinh vật - những đột biến này được gọi là đột biến thầm lặng, vì chúng không thay đổi trình tự của protein.

Do đó, đột biến ảnh hưởng đến một gen rất đặc biệt mã cho một loại protein thiết yếu của con đường trao đổi chất tổng hợp một chất cần thiết cho cơ thể. Đột biến được tạo ra phải làm bất hoạt gen hoặc ảnh hưởng đến protein.

Nó thường ảnh hưởng đến các enzym quan trọng. Đột biến phải tạo ra một sự thay đổi trong trình tự của một axit amin làm thay đổi đáng kể cấu trúc của protein và do đó loại bỏ chức năng của nó. Nó cũng có thể ảnh hưởng đến vị trí hoạt động của enzym.

Ví dụ trong

S. cerevisiae là một loại nấm đơn bào thường được gọi là nấm men bia. Nó được sử dụng để sản xuất các sản phẩm ăn được cho con người như bánh mì và bia.

Nhờ tính hữu ích và dễ dàng phát triển trong phòng thí nghiệm, nó là một trong những mô hình sinh học được sử dụng rộng rãi nhất, đó là lý do tại sao người ta biết rằng các đột biến cụ thể là nguyên nhân gây ra bệnh dị ứng.

Auxotrophs cho histidine

Histidine (được viết tắt theo danh pháp một chữ cái là H và ba chữ cái là His) là một trong 20 axit amin tạo nên protein. Nhóm R của phân tử này được tạo thành từ một nhóm imidazole tích điện dương.

Mặc dù ở động vật, bao gồm cả con người, nó là một axit amin thiết yếu - tức là chúng không thể tổng hợp được và phải kết hợp nó thông qua chế độ ăn uống - vi sinh vật có khả năng tổng hợp nó.

Gen HIS3 trong nấm men này mã hóa enzym imidazole glycerol phosphate dehydrogenase, tham gia vào con đường tổng hợp axit amin histidine.

Các đột biến ở gen này (his3 ^- ) dẫn đến chứng loạn dưỡng histidine. Do đó, những đột biến này không thể sinh sôi trong môi trường thiếu chất dinh dưỡng.

Auxotrophs cho tryptophan

Tương tự, tryptophan là một axit amin kỵ nước có nhóm indole là nhóm R. Giống như axit amin trước đây, nó phải được đưa vào chế độ ăn của động vật, nhưng vi sinh vật mới có thể tổng hợp được.

Gen TRP1 mã hóa cho enzyme phosphoribosyl anthranilate isomerase, có liên quan đến con đường đồng hóa tryptophan. Khi một thay đổi xảy ra trong gen này, đột biến trp1 sẽ gây ra ^- làm mất khả năng tổng hợp axit amin của cơ thể.

Auxotrophs cho pyrimidine

Pyrimidines là các hợp chất hữu cơ là một phần của vật chất di truyền của các sinh vật sống. Cụ thể, chúng được tìm thấy trong các bazơ nitơ, tạo thành một phần của thymine, cytosine và uracil.

Ở loài nấm này, gen URA3 mã hóa cho enzyme orotidine-5'-phosphate decarboxylase. Protein này chịu trách nhiệm xúc tác một bước trong quá trình tổng hợp pyrimidines de novo. Do đó, các đột biến ảnh hưởng đến gen này gây ra uridine hoặc uracil auxotrophy.

Uridine là một hợp chất tạo ra từ sự liên kết của uracil bazơ nitơ với một vòng ribose. Cả hai cấu trúc được liên kết bởi một liên kết glycosidic.

Các ứng dụng

Auxotrophy là một đặc tính rất hữu ích trong các nghiên cứu liên quan đến vi sinh, để lựa chọn các sinh vật trong phòng thí nghiệm.

Nguyên tắc tương tự này có thể được áp dụng cho thực vật, nơi mà bằng kỹ thuật di truyền, một cá thể hỗ trợ được tạo ra, cho methionine, biotin, auxin, v.v.

Ứng dụng trong công nghệ gen

Các đột biến phụ dưỡng được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nơi thực hiện các quy trình kỹ thuật di truyền. Một trong những mục tiêu của các thực hành phân tử này là hướng dẫn của một plasmid do nhà nghiên cứu xây dựng trong hệ thống sinh vật nhân sơ. Thủ tục này được gọi là “bổ sung chất dinh dưỡng”.

Plasmid là một phân tử DNA tròn, đặc trưng của vi khuẩn, sao chép độc lập. Plasmid có thể chứa thông tin hữu ích được vi khuẩn sử dụng, chẳng hạn như khả năng kháng một số loại kháng sinh hoặc một gen cho phép vi khuẩn tổng hợp một chất dinh dưỡng quan tâm.

Các nhà nghiên cứu muốn đưa một plasmid vào vi khuẩn có thể sử dụng một dòng phụ dưỡng cho một chất dinh dưỡng cụ thể. Thông tin di truyền cần thiết cho quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng được mã hóa trong plasmid.

Bằng cách này, một môi trường tối thiểu (không chứa chất dinh dưỡng mà dòng đột biến không thể tổng hợp được) được chuẩn bị và vi khuẩn được cấy plasmid.

Chỉ những vi khuẩn kết hợp phần DNA plasmid này mới có thể phát triển trong môi trường, trong khi vi khuẩn không bắt được plasmid sẽ chết vì thiếu chất dinh dưỡng.

Người giới thiệu

1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Di truyền học, những khái niệm cần thiết. Biên tập Médica Panamericana.
2. Brock, TD và Madigan, MT (1993). Vi trùng học. Prentice-Hall Hispanoamericana ,.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005). Giới thiệu về phân tích di truyền. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Kỹ thuật gen và chuyển gen. Kim tự tháp.
5. Molina, JLM (2018). 90 bài toán đã giải của Kỹ thuật di truyền. Đại học Miguel Hernández.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Giới thiệu về vi sinh vật học. Biên tập Médica Panamericana.