- Oksotrofik organizmalar nasıl ortaya çıkar?
- Örnekler
- Histidin için Oksotroflar
- Triptofan için Oksotroflar
- Pirimidinler için oksotroflar
- Uygulamalar
- Genetik mühendisliğinde uygulama
- Referanslar
Bir oksotrof büyümesi için besin veya organik bileşen Esansiyel belirli bir tür sentezleme yeteneğine sahip olmayan bir mikroorganizmanın tek tek söz konusu olan. Bu nedenle, bu tür yalnızca besleyici kültür ortamına eklenirse çoğalabilir. Bu beslenme gereksinimi, genetik materyaldeki bir mutasyonun sonucudur.
Bu tanım genellikle belirli koşullar için geçerlidir. Örneğin, organizmanın valin için oksotrofik olduğunu söylüyoruz, bu da söz konusu bireyin bu amino asidi kendi başına üretemediği için kültür ortamında uygulanmasına ihtiyaç duyduğunu gösterir.
Kaynak: Pixabay.com
Bu şekilde, iki fenotipi ayırt edebiliriz: valin oksotrofuna karşılık gelen "mutant" - önceki varsayımsal örneğimizi hesaba katarak - her ne kadar herhangi bir besin için bir oksotrof olabilir - ve "orijinal" veya vahşi, doğru şekilde sentezleyebilir. amino asit. İkincisine prototrof denir.
Oksotrofiye, bir amino asit veya başka bir organik bileşen gibi bir elementi sentezleme yeteneğinin kaybına yol açan bazı spesifik mutasyonlar neden olur.
Genetikte bir mutasyon, DNA dizisindeki bir değişiklik veya modifikasyondur. Genellikle mutasyon, sentetik bir yoldaki anahtar enzimi inaktive eder.
Oksotrofik organizmalar nasıl ortaya çıkar?
Genel olarak, mikroorganizmalar büyümeleri için bir dizi temel besine ihtiyaç duyar. Minimum ihtiyaçlarınız her zaman bir karbon kaynağı, bir enerji kaynağı ve çeşitli iyonlardır.
Temel besinlere ek besinlere ihtiyaç duyan organizmalar, bu madde için oksotroflardır ve DNA'daki mutasyonlardan kaynaklanır.
Bir mikroorganizmanın genetik materyalinde meydana gelen tüm mutasyonlar, mikroorganizmanın belirli bir besine karşı gelişme yeteneğini etkilemeyecektir.
Bir mutasyon meydana gelebilir ve mikroorganizmanın fenotipi üzerinde hiçbir etkisi yoktur - bunlar sessiz mutasyonlar olarak bilinir, çünkü proteinin sırasını değiştirmezler.
Bu nedenle mutasyon, vücut için temel bir maddeyi sentezleyen metabolik yolun temel bir proteinini kodlayan çok özel bir geni etkiler. Oluşturulan mutasyon, geni etkisiz hale getirmeli veya proteini etkilemelidir.
Genellikle anahtar enzimleri etkiler. Mutasyon, bir amino asit dizisinde, proteinin yapısını önemli ölçüde değiştiren ve böylece işlevselliğini ortadan kaldıran bir değişiklik üretmelidir. Ayrıca enzimin aktif bölgesini de etkileyebilir.
Örnekler
S. cerevisiae, popüler olarak bira mayası olarak bilinen tek hücreli bir mantardır. Ekmek, bira gibi insanlar için yenilebilir ürünlerin imalatında kullanılır.
Laboratuvarda kullanışlılığı ve kolay büyümesi sayesinde en çok kullanılan biyolojik modellerden biridir, bu nedenle spesifik mutasyonların oksotrofiye neden olduğu bilinmektedir.
Histidin için Oksotroflar
Histidin (tek harfli isimlendirmede H ve üç harfli His olarak kısaltılmıştır), proteinleri oluşturan 20 amino asitten biridir. Bu molekülün R grubu, pozitif yüklü bir imidazol grubundan oluşur.
İnsanlar da dahil olmak üzere hayvanlarda temel bir amino asit olmasına rağmen - yani onu sentezleyemezler ve diyet yoluyla dahil etmeleri gerekir - mikroorganizmalar onu sentezleme yeteneğine sahiptir.
Bu mayadaki HIS3 geni, amino asit histidinin sentezi için yola katılan imidazol gliserol fosfat dehidrojenaz enzimini kodlar.
Bu gendeki (his3 - ) mutasyonlar, histidin oksotrofiye neden olur. Bu nedenle, bu mutantlar, besin içermeyen bir ortamda çoğalamazlar.
Triptofan için Oksotroflar
Benzer şekilde triptofan, R grubu olarak bir indol grubuna sahip olan hidrofobik bir amino asittir. Önceki amino asit gibi, hayvanların diyetine dahil edilmelidir, ancak mikroorganizmalar onu sentezleyebilir.
TRP1 geni, anabolik triptofan yolağında yer alan enzim fosforibosil antranilat izomerazı kodlar. Bir değişiklik, bu genin ortaya çıktığında, bir trp 1 mutasyonu elde edilir - amino asidi sentezi için vücut devre dışı bırakır.
Pirimidinler için oksotroflar
Pirimidinler, canlı organizmaların genetik materyalinin bir parçası olan organik bileşiklerdir. Spesifik olarak, timin, sitozin ve urasilin bir parçasını oluşturan azotlu bazlarda bulunurlar.
Bu mantarda, URA3 geni, orotidin-5'-fosfat dekarboksilaz enzimini kodlar. Bu protein, pirimidinlerin de novo sentezinde bir basamağı katalize etmekten sorumludur. Bu nedenle, bu geni etkileyen mutasyonlar, üridin veya urasil oksotrofiye neden olur.
Üridin, nitrojen bazlı urasilin bir riboz halkası ile birleşmesinden kaynaklanan bir bileşiktir. Her iki yapı da bir glikosidik bağ ile bağlanır.
Uygulamalar
Oksotrofi, mikrobiyoloji ile ilgili çalışmalarda laboratuvardaki organizmaların seçimi için çok faydalı bir özelliktir.
Aynı ilke, genetik mühendisliği ile metiyonin, biyotin, oksin vb. İçin oksotrofik bir birey yaratıldığı bitkilere de uygulanabilir.
Genetik mühendisliğinde uygulama
Oksotrofik mutantlar, genetik mühendisliği protokollerinin uygulandığı laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu moleküler uygulamaların amaçlarından biri, araştırmacı tarafından prokaryotik bir sistemde inşa edilen bir plazmidin talimatıdır. Bu prosedür, "oksotrofi tamamlama" olarak bilinir.
Bir plazmid, bağımsız olarak çoğalan, tipik bir bakteri olan dairesel bir DNA molekülüdür. Plazmidler, bakteriler tarafından kullanılan yararlı bilgiler içerebilir, örneğin bazı antibiyotiğe direnç veya ilgi konusu bir besini sentezlemesine izin veren bir gen.
Bir bakteriye bir plazmid katmak isteyen araştırmacılar, belirli bir besin maddesi için oksotrofik bir tür kullanabilir. Besinin sentezi için gerekli olan genetik bilgi plazmidde kodlanmıştır.
Bu şekilde minimal bir ortam (mutant suşun sentezleyemediği besini içermeyen) hazırlanır ve bakteriler plazmid ile tohumlanır.
Yalnızca plazmit DNA'sının bu kısmını içeren bakteriler ortamda büyüyebilirken plazmidi yakalayamayan bakteriler besin eksikliğinden ölecektir.
Referanslar
- Benito, C. ve Espino, FJ (2012). Genetik, temel kavramlar. Editoryal Médica Panamericana.
- Brock, TD ve Madigan, MT (1993). Mikrobiyoloji. Prentice-Hall Hispanoamericana,.
- Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT ve Miller, JH (2005). Genetik analize giriş. Macmillan.
- Izquierdo Rojo, M. (2001). Genetik mühendisliği ve gen transferi. Piramit.
- Molina, JLM (2018). Genetik Mühendisliğinin 90 çözülmüş problemi. Miguel Hernández Üniversitesi.
- Tortora, GJ, Funke, BR ve Case, CL (2007). Mikrobiyolojiye giriş. Editoryal Médica Panamericana.