¿ Cómo regulan las células la expresión de sus genes?

Hola estimados alumnos del curso cuarto medio.

Al parecer los temas de Transcripción y traducción ya han sido suficientemente tratados ( hasta el cansancio diría yo...), lo mismo que los procesos de maduración del ARN primario y su posterior tradución en los ribosomas con el código genético en las manos.

Entonces ya es tiempo de intentar explicarnos como hacen las bacterias ( y más específicamente E. Coli ) para regular el momemto en que expresan sus genes; es decir como se decide transcribir encendiendo genes o como E. coli que no es el tiempo para invertir energía en transcribir los genes alojados en el ADN.

La respuesta a esta necesidad de regulación tiene su base en mantener una elevada eficacia energética; es claro que transcribir ADN en ARNm. luego madurarlo, llevarlo al citoplasma, traducirlo en cadenas polipeptídicas son todos procesos que tienen su costo energético; la célula es ante todo un sistema organizado para ahorrar energía y aquí radica la necesidad de regulación de estos procesos.

Para responder a la pregunta que da inico a esta entrada debe considerar un nuevo concepto llamado OPERÓN. Un operón es un conjunto de genes que trabajan con el fin de fabricar una cadena polipeptídica sólo cuando es necesario.

Dos tipos de operones se estudian en este capítulo :

1 Modelo de operón inducible ( por ejemplo el operón Lac ) en E. coli
2 Modelo de operón reprimible ( por ejemplo el operón Trp) también en E. coli.

El operón inducible enciende la transcripción sólo si hay una sustancia inductora ( la lactosa) que es capaz de inactivar una molécula de represor que normalmente se produce en forma activa. si el represor se produce normalmente en forma activa, normalmente el operon Lac estará apagado ( sin transcribir ). Sin embargo si se agrega lactosa al medio en que crece E. coli, la misma lactosa vuelve inactivo al represor, que en este estado NO puede unirse al sitio operador y permite que ARN pol II transcriba los genes que permiten fabricar las enzimas necesarias para metabolizar la lactosa. Así E. Coli se asegura de invertir energía sólo cuando hay lactosa que metabolizar.

El operón reprimible funciona de modo totalmente opuesto: sólo se apaga si no existe triptófano en el medio en que crece E. coli. La razón es lógica: si hay triptófano en el medio lo más lógico es que E. coli no lo produzca; esto es sólo enciende el operón que le permite fabricar triptófano si no hay triptófano en el medio; así, el operón Trp está normalmente encendido si E. coli crece en un ambiente sin triptófano; sin embargo si se agrega Trp al medio E. coli responde apagando su operón Trp para ahorrar energía mientras pueda ( esta condición permanece hasta que el Trp adicionado al medio se acaba). Así es posible deducir que este operón Trp siempre produce un represor inactivo incapaz de unirse al sitio operador; Entonces el triptófano actúa como co - represor pues causa que el represor inactivo pase a su forma activa. Uff.....

Recuerda: un operon es un conjunto de genes que regula cuando transcribir ADN y cuando es mejor no transcribir.

Genes Componentes de un sistema operón:

Gen regulador : Transcribe la molécula de un represor ( activo en el caso del operón Lac e inactivo para el operón Trp)
Gen promotor : Gen al que se une ARN pol II.
Gen operador : ubicado SIEMPRE entre el gen promotor y el o los genes estructurales, al que se une la forma activa del represor del sistema.
Gen(es) estructural(es) : Aquel(los) que se transcribe(n).

Para más información visita:

Para una clarísima explicación del modo de acción del operon lac ( haz clic para continuar con la siguiente etapa de la presentación PPT)

http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T404_TRAS_TRADU/animaciones/operon_lac.pps

operon lac en acción ( youtube video)

http://nz.youtube.com/watch?v=oBwtxdI1zvk&feature=related

Excelente animacion de Mac Graw Hill sobre el represor Trp

http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0072437316/120080/bio26.swf

Tutorial de freemann sobre el operon Trp muy bueno ( en inglés con evaluación) pincha sobre animation para ver la animación.
http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp13/1302002.html

y sobre el operon lac del mismo autor. (pincha sobre chapter 13.1 Lac operon

http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/pages/bcs-main.asp?v=category&s=00020&n=01000&i=01020.01&o=005100057000520005300054000550005800013000PRS00560005900001000020000300004000050000600007000120000800009000100001100100002000030000400005000060000700008000090001000011000120001300014000150001600017000180001900020000210002200023000240002500026000270002800029000300003100032000330003400035000360003700038000390004000041000420004300044000450004600047000480004900050000510005200053000540005500056000570005800099000

Chao y nos vemos en el Colegio...