Regulación génica

UNIDAD 2: EXPRESIÓN DE LA INFORMACIÓN GÉNICA

RECORDEMOS ALGUNOS ELEMENTOD IMPORTANTES DEL GENOMA

ADN Contiene toda la información genética de la célula

• En la célula animal encontramos: ADN nuclear (99,995 % ADN lineal) y ADN mitocondrial (0,0005 % ADN circular).

• Mientras que en las células vegetal encontramos ADN en el núcleo, en las mitocondrias y en los cloroplastos.

Tamaño

El ADN nuclear tiene un tamaño de 33.000 Mega bases, codificando para 32.000 genes

El ADN mitocondrial presenta un tamaño de 16,6 Kilo bases, codificando 37 genes.

Genoma Nuclear

Genes y secuencias génicas

Relacionadas

10% ADN codificante para ARN ADN no codificante 90%

Funcionales y polipéptidos

Pseudo genes Fragmentados Intrones y secuencias

No traducidas

Pseudo genes: son genes que antes eran activos, tuvieron una mutación y no se expresan ni transcriben.

ADN Procarionte:

Se transcribe en un único transcrito que luego se procesa y da como resultado diferentes polipéptidos.

Policistrónico (Da origen a más de una proteína)

ADN EUCARIONTE

Se caracteriza por ser monocistrónico, es decir que codifica sólo para una proteína

Se divide en:

• ADN codificante: Encontramos genes que codifican para una proteína de una copia única.

• ADN No codificante

ADN PROCARIONTE

Presentan un solo cromosoma involucrando 3000 genes funcionales, dado que pueden vivir en diferentes hábitat con distintas temperaturas, pH, humedad, carencia de nutrientes, etc.

Su sistema de control genético obedece a 2 grandes mecanismos

• Control (-): El producto de algún gen impide la expresión génica

• Control (+): El estado normal donde uno o más genes se transcriben

En procariontes el ADN se organiza en unidades estructurales llamadas operones en los cuales se encuentran los genes para funciones interrelacionadas

OPERÓN

Genes reguladores: Codifican para una proteína que se une a la secuencia obstruyendo al promotor y por tanto impide la transcripción de los genes estructurales, los genes reguladores no tienen que estar adyacentes a los otros genes en el operón.

Secuencias Reguladoras

• Secuencia Operador: Controla el acceso de la ARNpol al promotor

• Secuencia Promotor: Donde la ARNpol reconoce el sitio de inicio de la transcripción

Genes Estructurales: Codifican las enzimas relacionadas a las proteínas estructurales

OPERÓN

Análisis en E. coli evidenciaron la existencia de dos operones diferentes:

Operón Inducible: Son aquellos que en condiciones normales no se expresan, sino que lo hacen en respuesta a un agente inductor transcribiendo los genes estructurales.

Ejemplo: La lactosa, maltosa, arabinosa.

La lactosa, azúcar de la leche, es hidrolizada por la enzima -Galactosidasa. Esta enzima es inducible solo se sintetiza en grandes cantidades, en presencia de lactosa que es el sustrato sobre el cual opera.

Operón Reprimible: Sintetiza moléculas necesarias para la célula, al aumentar las concentraciones de estas moléculas ellas mismas actúan como un agente represor, inhibiendo la transcripción de los genes estructurales.

Ejemplo: Operón Tritrofano- Histidina

Experimento de Jacob y Monod (1961)

Estudiando el fenómeno de mutación bacteriana, en diferentes fuentes carbonadas con cultivos de E. coli, se observaron las siguientes cinéticas:

Gráficos

Análisis de los resultados:

• En la gráfica de la glucosa, se observa un crecimiento exponencial.

• La gráfica de la lactosa, el cultivo responde tardíamente presentando una fase de latencia.

• La grafica de lactosa + glucosa, nos indica que las bacterias metabolizan inmediatamente la glucosa, mientras que la lactosa es metabolizada tardíamente.

¿Por qué ocurre esto?

Todas las enzimas que participan en el metabolismo de la glucosa, se encuentran en el citoplasma, mientras que en un medio con lactosa, se debe ocupar la maquinaria metabólica para sintetizar las enzimas necesarias, que la degradaran en glucosa + galactosa.

OPERON LACTOSA

El operón lac es un ejemplo de un operón inducible. Al igual que todos los operones está constituido por genes reguladores, secuencias reguladoras y genes estructurales.

Los genes estructurales codifican para la síntesis de:

Genes Proteína Función

Z  - Galactosidasa Hidrolizar la lactosa

Y Permeasa Permite el ingreso de la lactosa

a Transacetilasa Desconocida

La síntesis de proteínas está regulada por interacciones que involucran a un represor y a un inductor. Pasa de "desconectado" a "conectado" cuando un inductor se une al represor y lo inactiva.

El gen regulador tiene como función, sintetizar la proteína pR (represor) que se une al operador impidiendo la transcripción.

Cuando en el medio existe la presencia de lactosa o de algún análogo de ella como el IPTG (Isopropil B-D tiogaloctósido), estos funcionan como inductores. El inductor se une la proteína represora (pR), cambiando su forma, disminuyendo su afinidad por el operador, permitiendo que la ARNpol se una al promotor transcribiendo los genes estructurales.

Además de los genes que lleva el cromosoma bacteriano, estas Pueden contener otros genes, llevados en los plásmidos. Son moléculas de ADN de doble cadena mucho más pequeña

Los científicos han analizado diversos tipos de cepas bacterianas

...