AUXOTROPH: ASAL, CONTOH DAN APLIKASI - BIOLOGI - 2025

Sebuah auxotroph adalah mikroorganisme yang tidak mampu mensintesis jenis tertentu gizi atau organik komponen penting untuk pertumbuhan kata individu. Oleh karena itu, strain ini hanya dapat berkembang biak jika nutrisi ditambahkan ke media kultur. Kebutuhan nutrisi ini merupakan hasil mutasi pada materi genetik.

Definisi ini umumnya berlaku untuk kondisi tertentu. Sebagai contoh, kita katakan bahwa organisme adalah auksotrofik untuk valin, yang menunjukkan bahwa individu tersebut membutuhkan asam amino ini untuk diterapkan dalam media kultur, karena ia tidak mampu memproduksinya sendiri.

Sumber: pixabay.com

Dengan cara ini, kita dapat membedakan dua fenotipe: "mutan", yang sesuai dengan auksotrof valin - dengan mempertimbangkan contoh hipotesis kami sebelumnya, meskipun dapat menjadi auksotrof untuk nutrisi apa pun - dan "yang asli" atau liar, yang dapat mensintesis Asam amino. Yang terakhir disebut prototrof.

Auxotrophy disebabkan oleh beberapa mutasi spesifik yang menyebabkan hilangnya kemampuan untuk mensintesis suatu unsur, seperti asam amino atau komponen organik lainnya.

Dalam genetika, mutasi adalah perubahan atau modifikasi urutan DNA. Umumnya mutasi menonaktifkan enzim kunci dalam jalur sintetis.

Bagaimana organisme auksotrofik berasal?

Secara umum mikroorganisme membutuhkan rangkaian nutrisi penting untuk pertumbuhannya. Kebutuhan minimum Anda selalu merupakan sumber karbon, sumber energi, dan berbagai ion.

Organisme yang membutuhkan nutrisi tambahan untuk yang dasar adalah auksotrof untuk zat ini dan disebabkan oleh mutasi pada DNA.

Tidak semua mutasi yang terjadi pada materi genetik suatu mikroorganisme akan memengaruhi kemampuannya untuk tumbuh melawan nutrisi tertentu.

Mutasi dapat terjadi dan tidak berpengaruh pada fenotipe mikroorganisme - ini dikenal sebagai mutasi diam, karena tidak mengubah urutan protein.

Dengan demikian, mutasi memengaruhi gen yang sangat khusus yang mengkode protein esensial dari jalur metabolisme yang mensintesis zat penting bagi tubuh. Mutasi yang dihasilkan harus menonaktifkan gen atau memengaruhi protein.

Ini biasanya mempengaruhi enzim kunci. Mutasi harus menghasilkan perubahan urutan asam amino yang secara signifikan mengubah struktur protein dan dengan demikian menghilangkan fungsinya. Itu juga dapat mempengaruhi situs aktif enzim.

Contoh dalam

S. cerevisiae adalah jamur bersel tunggal yang dikenal sebagai ragi bir. Ini digunakan untuk pembuatan produk yang dapat dimakan untuk manusia seperti roti dan bir.

Berkat kegunaannya dan kemudahan pertumbuhannya di laboratorium, ini adalah salah satu model biologis yang paling banyak digunakan, itulah mengapa diketahui bahwa mutasi spesifik adalah penyebab auksotrofi.

Auxotrophs untuk histidin

Histidine (disingkat dalam satu huruf nomenklatur menjadi H dan tiga huruf sebagai His) adalah salah satu dari 20 asam amino yang menyusun protein. Gugus R molekul ini terdiri dari gugus imidazol bermuatan positif.

Meskipun pada hewan, termasuk manusia, ini adalah asam amino esensial - yaitu, mereka tidak dapat mensintesisnya dan harus menggabungkannya melalui makanan - mikroorganisme memiliki kemampuan untuk mensintesisnya.

Gen HIS3 dalam ragi ini mengkode enzim imidazole gliserol fosfat dehidrogenase, yang berpartisipasi dalam jalur sintesis asam amino histidin.

Mutasi pada gen ini (his3 ^- ) menghasilkan auksotrofi histidin. Dengan demikian, mutan ini tidak dapat berkembang biak di media yang kekurangan nutrisi.

Auxotrophs untuk triptofan

Demikian pula, triptofan merupakan asam amino hidrofobik yang memiliki gugus indol sebagai gugus R. Seperti asam amino sebelumnya, asam amino harus dimasukkan ke dalam makanan hewan, tetapi mikroorganisme dapat mensintesisnya.

Kode gen TRP1 untuk isomerase enzim phosphoribosyl anthranilate, yang terlibat dalam jalur anabolik triptofan. Ketika perubahan terjadi pada gen ini, mutasi trp1 diperoleh ^- yang menonaktifkan tubuh untuk mensintesis asam amino.

Auxotrophs untuk pirimidin

Pirimidin merupakan senyawa organik yang merupakan bagian dari materi genetik organisme hidup. Secara khusus, mereka ditemukan dalam basa nitrogen, membentuk bagian dari timin, sitosin, dan urasil.

Dalam jamur ini, kode gen URA3 untuk enzim orotidine-5'-phosphate dekarboksilase. Protein ini bertanggung jawab untuk mengkatalisasi langkah dalam sintesis de novo pirimidin. Oleh karena itu, mutasi yang mempengaruhi gen ini menyebabkan auksotrofi uridin atau urasil.

Uridine adalah senyawa yang dihasilkan dari penyatuan urasil basa nitrogen dengan cincin ribosa. Kedua struktur tersebut dihubungkan oleh ikatan glikosidik.

Aplikasi

Auxotrophy adalah karakteristik yang sangat berguna dalam studi yang berkaitan dengan mikrobiologi, untuk pemilihan organisme di laboratorium.

Prinsip yang sama ini dapat diterapkan pada tanaman, di mana dengan rekayasa genetika individu auksotrofik dibuat, baik untuk metionin, biotin, auksin, dll.

Aplikasi dalam rekayasa genetika

Mutan auksotrofik banyak digunakan di laboratorium tempat protokol rekayasa genetika dilakukan. Salah satu tujuan dari praktik molekuler ini adalah instruksi dari plasmid yang dibangun oleh peneliti dalam sistem prokariotik. Prosedur ini dikenal sebagai "komplementasi auksotrofi".

Plasmid adalah molekul DNA melingkar, tipikal bakteri, yang bereplikasi secara independen. Plasmid dapat berisi informasi berguna yang digunakan oleh bakteri, misalnya resistensi terhadap beberapa antibiotik atau gen yang memungkinkannya mensintesis nutrisi yang diinginkan.

Peneliti yang ingin memasukkan plasmid ke dalam bakteri dapat menggunakan strain auksotrofik untuk nutrisi tertentu. Informasi genetik yang diperlukan untuk sintesis nutrisi dikodekan dalam plasmid.

Dengan cara ini, media minimal (yang tidak mengandung nutrisi yang tidak dapat disintesis oleh strain mutan) dan bakteri disemai dengan plasmid.

Hanya bakteri yang memasukkan bagian DNA plasmid ini yang dapat tumbuh di media, sedangkan bakteri yang gagal menangkap plasmid akan mati karena kekurangan nutrisi.

Referensi

1. Benito, C., & Espino, FJ (2012). Genetika, 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). Pengantar analisis genetik. Macmillan.
4. Izquierdo Rojo, M. (2001). Rekayasa genetika dan transfer gen. Piramida.
5. Molina, JLM (2018). 90 memecahkan masalah Rekayasa Genetika. Universitas Miguel Hernández.
6. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengantar mikrobiologi. Editorial Médica Panamericana.