Control de la expresión génica en procariotas.  Lo que hoy se sabe al respecto, proviene de investigaciones, especialmente en la bacteria Escherichia coli.  La E. coli, siempre sintetiza las Ez. Necesarias para metabolizar glucosa.  Si se cultiva en un medio con lactosa en lugar de glucosa, su actividad metabólica se deprime, luego logra producir enzimas para metabolizar este disacárido y convertirlo en glucosa y galactosa.  ¿Cómo ocurre esta transformación metabólica?

. MODELO DEL OPERON. Este concepto (estructuras de los genes procariotas), fue planteado por los biólogos franceses: Francois y Jacque Monod, en 1960.

EL OPERÓN: puede ser definido como un conjunto de genes estrechamente ligados, compuesto de uno o mas genes estructurales, que determinan la estructura de la enzima en particular. Un operón comprende:  al promotor  los genes estructurales  el operador.

Gene procariotas: En el cromosoma bacteriano, un segmento de DNA que consiste en un promotor, un operador y un grupo de genes estructurales adyacentes que codifican para proteínas involucradas en una vía metabólica. Los genes estructurales se transcriben en una sola molécula de mRNA y su transcripción es regulada por una proteína represora.

Sistema operón El “operador”: controla la expresión de los genes estructurales. EL “promotor”:donde se incerta la Ez ARN polimerasa que inicia la síntesis del ARNm. Gen regulador: regula la actividad total del operón al interactuar con el gen operador.

EXPERIMENTO DE JACOB- MONOD  En 1960 Fracois y Jaques Monod, observaron que cuando se cultivaban E. coli en presencia de glucosa, disminuían las enzima que metabolizaba lactosa y al contrario para el cultivo en lactosa.

¿ Qué concluyeron de éste experimento?  Cuando la E. coli, se cultiva en lactosa, sintetiza tres enzimas para transformar este disacárido en glucosa y galactosa.  Los genes que codifican estas tres Ez son parte del genoma de esta bacteria, pero no se expresan a menos que exista lactosa en el medio.  Estas enzimas se denominan inducidas y la sustancia que causa la inducción es un inductor.

¿ Cómo ocurre la inducción de las enzimas que metabolizan lactosa (lac)?  Plantearon la teoría o modelo del operón para explicar la inducción de enzimas.  El operón puede ser definido como un conjunto de genes estrechamente ligados, compuesto de uno o mas genes estructurales, que determinan la estructura de la enzima en particular.  Un operón comprende al promotor, a los genes estructurales y al operador.

¿ QUÉ PUEDES DEDUCIR DE ESTAS IMÁGENES?

 En ausencia de lactosa: la E. coli no necesita de Ez. que metabolicen este disacárido.  El represor se fija al segmento del gene operador e impide que la ARN polimeriza avance hacia los genes estructurales.  Se bloquea la expresión de los genes estructurales y no habrá trascripción de estos genes. INHIBICIÓN DE LA TRANCRIPCIÓN DE LOS GENES ESTRUCTURALES: OPERÓN INDUCIBLE

 Una pequeña cantidad de este disacárido penetra a la bacteria formando un producto intermedio (alolactosa) que se une al represor.  Esto determina que se altere esta proteína represora lo que le impide unirse a operador.  La ARN poli es desbloqueada y queda en condiciones para transcribir los genes estructurales para formar los ARNm correspondiente.  Este experimento permitió conocer la estructura de los genes procariotas y sus mecanismos regulatorios. ¿CÓMO FUNCIONA EL OPERÓN LAC EN PRESENCIA DE LACTOSA?.

1 EN PRESENCIA DE LACTOSA LA E. COLI, FORMA UN PRODUCTO INTEMEDIO: (INDUCTOR) 1 EN PRESENCIA DE LACTOSA LA E. COLI, FORMA UN PRODUCTO INTEMEDIO: ALOLACTOSA (INDUCTOR) 2 INDUCTOR, SE UNE AL, ÉSTE SE SEPARA DEL. 2 INDUCTOR, SE UNE AL REPRESOR, ÉSTE SE SEPARA DEL OPERADOR. 3 LA EZ ARN POLI SE FIJA AL PARA TRASCRIBIR GENES ESTRUCTURALES. 3 LA EZ ARN POLI SE FIJA AL PROMOTOR PARA TRASCRIBIR GENES ESTRUCTURALES. 4 SE SINTETIZAN LAS PARA METABOLIZAR LA LACTOSA. 4 SE SINTETIZAN LAS ENZIMAS PARA METABOLIZAR LA LACTOSA. En Síntesis:

correpresor se une al represor

¿CÓMO OPERA EL OPERÓN REPRESIBLE? -EL CORREPRESOR TRIPTOFANO, SE UNE AL REPRESOR, ESTE SE ACTIVA, SE UNE AL OPERADOR, LA EZ ARN POLI, NO PUEDE COPIAR LOS GENES ESTRUCTURALES. -EL CORREPRESOR, SE SEPARA DEL REPRESOR, ÉSTE, SI INACTIVA (SE SEPARA DEL OPERADOR) - LA EZ. ARN POLI, SE UNE AL OPERADOR PARA COPIAR LOS GENES ESTRUCTURALES.

EN SÍNTESIS: 1.En un operón, la síntesis de proteínas está regulada por interacciones que involucran a un represor y a un inductor o bien a un represor y a un correpresor. 2.El operón lac es un ejemplo de un operón inducible. Pasa de "desconectado" a "conectado" cuando un inductor se une al represor y lo inactiva. 3. En los sistemas represibles, como el operón triptofano, el represor se activa sólo cuando se combina con el correpresor.