AUXOTROPH: ต้นกำเนิดตัวอย่างและการใช้งาน - ชีววิทยา - 2026

auxotrophเป็นจุลินทรีย์ที่ไม่เป็นความสามารถในการสังเคราะห์บางประเภทของสารอาหารที่จำเป็นหรืออินทรีย์ส่วนประกอบสำหรับการเจริญเติบโตของบุคคลกล่าวว่า ดังนั้นสายพันธุ์นี้จะแพร่กระจายได้ก็ต่อเมื่อมีการเติมสารอาหารลงในอาหารเลี้ยงเชื้อ ความต้องการทางโภชนาการนี้เป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ในสารพันธุกรรม

คำจำกัดความนี้โดยทั่วไปใช้กับเงื่อนไขเฉพาะ ตัวอย่างเช่นเราบอกว่าสิ่งมีชีวิตนั้นเป็นออกโซโทรฟิกสำหรับวาลีนซึ่งบ่งชี้ว่าบุคคลที่มีปัญหาต้องการกรดอะมิโนนี้เพื่อนำไปใช้ในอาหารเลี้ยงเชื้อเนื่องจากไม่สามารถผลิตได้ด้วยตัวเอง

ที่มา: pixabay.com

ด้วยวิธีนี้เราสามารถแยกความแตกต่างของฟีโนไทป์สองชนิด: "มิวแทนต์" ซึ่งสอดคล้องกับวาลลีนออกโซโทรฟ - โดยคำนึงถึงตัวอย่างสมมุติก่อนหน้านี้ของเราแม้ว่ามันจะเป็นสารเสริมใด ๆ ก็ตาม - และ "ดั้งเดิม" หรือป่าซึ่งสามารถสังเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง กรดอะมิโน. หลังเรียกว่าโปรโตโทรฟ

Auxotrophy เกิดจากการกลายพันธุ์เฉพาะบางอย่างที่นำไปสู่การสูญเสียความสามารถในการสังเคราะห์องค์ประกอบเช่นกรดอะมิโนหรือส่วนประกอบอินทรีย์อื่น ๆ

ในทางพันธุศาสตร์การกลายพันธุ์คือการเปลี่ยนแปลงหรือแก้ไขลำดับดีเอ็นเอ โดยทั่วไปการกลายพันธุ์จะปิดใช้งานเอนไซม์หลักในทางเดินสังเคราะห์

สิ่งมีชีวิตในกลุ่ม Auxotrophic เกิดขึ้นได้อย่างไร?

โดยทั่วไปจุลินทรีย์ต้องการสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโต ความต้องการขั้นต่ำของคุณมักจะเป็นแหล่งคาร์บอนแหล่งพลังงานและไอออนต่างๆ

สิ่งมีชีวิตที่ต้องการสารอาหารพิเศษเป็นพื้นฐานคือ auxotrophs สำหรับสารนี้และเกิดจากการกลายพันธุ์ในดีเอ็นเอ

ไม่ใช่การกลายพันธุ์ทั้งหมดที่เกิดขึ้นในสารพันธุกรรมของจุลินทรีย์จะส่งผลต่อความสามารถในการเจริญเติบโตของสารอาหารบางชนิด

การกลายพันธุ์อาจเกิดขึ้นและไม่มีผลต่อฟีโนไทป์ของจุลินทรีย์ - สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการกลายพันธุ์แบบเงียบเนื่องจากไม่ได้เปลี่ยนลำดับของโปรตีน

ดังนั้นการกลายพันธุ์จึงส่งผลกระทบต่อยีนโดยเฉพาะซึ่งเป็นรหัสสำหรับโปรตีนที่จำเป็นของวิถีการเผาผลาญที่สังเคราะห์สารที่จำเป็นสำหรับร่างกาย การกลายพันธุ์ที่สร้างขึ้นจะต้องปิดการทำงานของยีนหรือส่งผลกระทบต่อโปรตีน

โดยทั่วไปมีผลต่อเอนไซม์หลัก การกลายพันธุ์จะต้องทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในลำดับของกรดอะมิโนที่เปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนอย่างมีนัยสำคัญและทำให้การทำงานของมันลดลง นอกจากนี้ยังสามารถส่งผลต่อบริเวณที่ทำงานของเอนไซม์

ตัวอย่างใน

S. cerevisiae เป็นเชื้อราเซลล์เดียวที่รู้จักกันในชื่อเบียร์ยีสต์ ใช้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่กินได้สำหรับมนุษย์เช่นขนมปังและเบียร์

ด้วยประโยชน์และการเจริญเติบโตที่ง่ายในห้องปฏิบัติการจึงเป็นหนึ่งในแบบจำลองทางชีววิทยาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายซึ่งเป็นที่ทราบกันดีว่าการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงเป็นสาเหตุของการขยายตัว

Auxotrophs สำหรับฮิสติดีน

Histidine (ย่อมาจากศัพท์ตัวอักษรเดียวว่า H และอักษรสามตัวเป็น His) เป็นหนึ่งในกรดอะมิโน 20 ชนิดที่ประกอบเป็นโปรตีน กลุ่ม R ของโมเลกุลนี้ประกอบด้วยกลุ่มอิมิดาโซลที่มีประจุบวก

แม้ว่าในสัตว์รวมทั้งมนุษย์เป็นกรดอะมิโนที่จำเป็นกล่าวคือไม่สามารถสังเคราะห์ได้และต้องรวมเข้ากับอาหาร แต่จุลินทรีย์มีความสามารถในการสังเคราะห์ได้

ยีน HIS3 ในยีสต์นี้เข้ารหัสเอนไซม์อิมิดาโซลกลีเซอรอลฟอสเฟตดีไฮโดรจีเนสซึ่งมีส่วนร่วมในเส้นทางการสังเคราะห์กรดอะมิโนฮิสทิดีน

การกลายพันธุ์ในยีนนี้ (his3 ^- ) ส่งผลให้เกิด histidine auxotrophy ดังนั้นการกลายพันธุ์เหล่านี้จึงไม่สามารถแพร่กระจายในอาหารที่ขาดสารอาหารได้

Auxotrophs สำหรับทริปโตเฟน

ในทำนองเดียวกันทริปโตเฟนเป็นกรดอะมิโนที่ไม่ชอบน้ำที่มีหมู่อินโดลเป็นกลุ่ม R เช่นเดียวกับกรดอะมิโนก่อนหน้านี้ต้องรวมอยู่ในอาหารของสัตว์ แต่จุลินทรีย์สามารถสังเคราะห์ได้

รหัสยีน TRP1 สำหรับเอนไซม์ phosphoribosyl anthranilate isomerase ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องกับวิถีทาง anabolic tryptophan เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในยีนนี้กลายพันธุ์ trp1 จะได้รับ^-ซึ่งจะปิดใช้ร่างกายในการสังเคราะห์กรดอะมิโน

Auxotrophs สำหรับ pyrimidines

ไพริมิดีนเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่เป็นส่วนหนึ่งของสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะพบในฐานไนโตรเจนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของไทมีนไซโตซีนและยูราซิล

ในเชื้อรานี้รหัสยีน URA3 สำหรับเอนไซม์ orotidine-5'-phosphate decarboxylase โปรตีนนี้มีหน้าที่เร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์ pyrimidines ของ de novo ดังนั้นการกลายพันธุ์ที่มีผลต่อยีนนี้จึงทำให้เกิด uridine หรือ uracil auxotrophy

ยูริดีนเป็นสารประกอบที่เกิดจากการรวมตัวของยูราซิลฐานไนโตรเจนกับแหวนไรโบส โครงสร้างทั้งสองเชื่อมโยงกันด้วยพันธะไกลโคซิดิก

การประยุกต์ใช้งาน

Auxotrophy เป็นลักษณะที่มีประโยชน์มากในการศึกษาเกี่ยวกับจุลชีววิทยาสำหรับการคัดเลือกสิ่งมีชีวิตในห้องปฏิบัติการ

หลักการเดียวกันนี้สามารถนำไปใช้กับพืชได้โดยที่พันธุวิศวกรรมจะมีการสร้างตัวออกโซโทรฟิคสำหรับเมไทโอนีนไบโอตินออกซินเป็นต้น

การประยุกต์ใช้ในพันธุวิศวกรรม

Auxotrophic mutants ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการที่มีการทำโปรโตคอลพันธุวิศวกรรม หนึ่งในเป้าหมายของการปฏิบัติในระดับโมเลกุลเหล่านี้คือคำสั่งของพลาสมิดที่นักวิจัยสร้างขึ้นในระบบโปรคาริโอต ขั้นตอนนี้เรียกว่า“ การเสริมสร้างเสริมสร้างเสริม”

พลาสมิดเป็นโมเลกุลดีเอ็นเอแบบวงกลมตามแบบฉบับของแบคทีเรียที่จำลองแบบอิสระ พลาสมิดสามารถมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ที่แบคทีเรียใช้เช่นความต้านทานต่อยาปฏิชีวนะบางชนิดหรือยีนที่ช่วยให้สังเคราะห์สารอาหารที่สนใจได้

นักวิจัยที่ต้องการนำพลาสมิดเข้าสู่แบคทีเรียสามารถใช้สายพันธุ์ auxotrophic สำหรับสารอาหารเฉพาะได้ ข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารอาหารจะถูกเข้ารหัสในพลาสมิด

ด้วยวิธีนี้จึงมีการเตรียมตัวกลางขั้นต่ำ (ซึ่งไม่มีสารอาหารที่สายพันธุ์กลายพันธุ์ไม่สามารถสังเคราะห์ได้) และแบคทีเรียจะถูกเพาะด้วยพลาสมิด

เฉพาะแบคทีเรียที่รวมส่วนของดีเอ็นเอพลาสมิดนี้เท่านั้นที่จะสามารถเจริญเติบโตได้ในตัวกลางในขณะที่แบคทีเรียที่จับพลาสมิดไม่สำเร็จจะตายจากการขาดสารอาหาร

อ้างอิง

1. Benito, C. , & Espino, FJ (2012). พันธุศาสตร์แนวคิดที่สำคัญ บทบรรณาธิการMédica Panamericana
2. Brock, TD และ Madigan, MT (1993) จุลชีววิทยา Prentice-Hall Hispanoamericana,.
3. Griffiths, AJ, Wessler, SR, Lewontin, RC, Gelbart, WM, Suzuki, DT, & Miller, JH (2005) ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการวิเคราะห์ทางพันธุกรรม Macmillan
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). พันธุวิศวกรรมและการถ่ายทอดยีน. ปิรามิด
5. โมลินา, JLM (2018). 90 แก้ไขปัญหาของพันธุวิศวกรรม มหาวิทยาลัยมิเกลเฮอร์นันเดซ
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). จุลชีววิทยาเบื้องต้น. บทบรรณาธิการMédica Panamericana