Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-345

Vista previa del material en texto

Regulación génica 311
la mayoría de los casos la señal molecular para la regulación de estos ge-
nes es el producto fi nal de una ruta anabólica. Cuando el suministro del 
producto fi nal (tal como un aminoácido) es bajo, todas las enzimas en la 
ruta se sintetizan activamente. Cuando los niveles intracelulares del pro-
ducto fi nal aumentan, la síntesis enzimática es reprimida. Debido a que 
la célula crece continuamente necesita compuestos como aminoácidos, 
el mecanismo más efi caz para la célula es mantener genes que controlan 
su producción activa, excepto cuando está disponible una gran cantidad 
del aminoácido. La capacidad de activar los genes inactivos previene a las 
células de una sobreproducción de aminoácidos y otras moléculas que 
son esenciales pero costosas de hacer en términos de energía.
El operón trp (operón triptófano) es un ejemplo de un sistema re-
primible. Tanto en la E. coli como en una bacteria relacionada, la Salmo-
nella, el operón trp consta de cinco genes estructurales que codifi can las 
enzimas que la célula necesita para sintetizar el aminoácido triptófano; 
estos genes se agrupan como una unidad transcripcional con un único 
promotor y un solo operador (FIGURA 14-4a). Un gen represor distante 
codifi ca una proteína represora difusible, que difi ere del represor de lac-
tosa en que la célula sintetiza una forma inactiva de éste, que no puede 
unirse a la región del operador del operón trp.
El sitio de unión al ADN del represor se hace efectivo sólo cuando 
el triptófano, su correpresor, se une a un sitio alostérico en el represor 
(FIGURA 14-4b). Cuando los niveles intracelulares de triptófano son ba-
jos, la proteína represora está inactiva y no se puede unir a la región del 
operador del ADN. Las enzimas necesarias para la síntesis de triptófano 
se producen y la concentración intracelular de triptófano aumenta. Algu-
producían moléculas represoras normales pero tenían secuencias de 
operador anormales incapaces de unirse al represor.
Un gen inducible no se transcribe a menos 
que un inductor específi co desactive a su represor
Los genetistas llaman al operón lac un operón inducible. Un represor 
normalmente controla un gen inducible u operón manteniéndolo “inac-
tivo”. La presencia de un inductor (en este caso, la alolactosa) inactiva al 
represor, permitiendo que el gen u operón sea transcrito. Los genes in-
ducibles u operones generalmente codifi can aquellas enzimas que hacen 
parte de las rutas catabólicas, las cuales descomponen moléculas para 
proporcionar tanto energía como componentes que se necesitan en las 
reacciones anabólicas. Este tipo de sistema de regulación le permite a 
la célula ahorrar el costo energético para hacer enzimas cuando no se 
dispone de sustratos sobre los que pueden actuar.
Un gen reprimible se transcribe a menos que un complejo 
represor-correpresor específi co esté unido al ADN
Otro tipo de sistema de regulación génica en las bacterias se asocia prin-
cipalmente con las rutas anabólicas, incluye aquellas en las que las cé-
lulas sintetizan aminoácidos, nucleótidos, y otras moléculas biológicas 
esenciales de materiales más simples. Las enzimas codifi cadas por los 
genes reprimibles normalmente regulan estas rutas.
Los genes y operones reprimibles están por lo común en su forma 
“activa”; solamente se apagan o desactivan bajo ciertas condiciones. En 
Jacob y Monod analizaron las propiedades de varias cepas mutantes de E. coli para deducir la estructura 
y función del operón lac.
La mutación afecta a una o a las tres enzimas
que intervienen en el metabolismo de la lactosa
CONCLUSIÓN:
La mutación ocurre en un gen estructural
β-galactosidasa
ausente
Lactosa
permeasa
ausente
Galactósido
transacetilasa
ausente
CONCLUSIÓN:
Mutación en
lacZ 
CONCLUSIÓN:
Mutación en
lacY 
CONCLUSIÓN:
Mutación en
lacA 
CONCLUSIÓN:
La mutación afecta la regulación génica
CONCLUSIÓN:
La cepa mutante no es constitutiva
CONCLUSIÓN:
La cepa mutante es constitutiva
La mutación se
localiza fuera del
operón lac
La mutación se
localiza fuera del
operón lac
La mutación se
localiza dentro del
operón lac
CONCLUSIÓN:
El represor defectuoso
no puede unirse al
inductor, pero se puede
unir al operador
CONCLUSIÓN:
El represor defectuoso
no puede unirse al
operador
CONCLUSIÓN:
El represor normal
no puede unirse a un
operador defectuoso
Sólo una enzima es afectada Las tres enzimas son afectadas por igual
Las enzimas nunca se producen, incluso
cuando la lactosa está presente
Las enzimas siempre están presentes,
incluso cuando la lactosa está ausente
FIGURA 14-3 Caracterización genética y bioquímica del operón lac
El diagrama muestra cómo Jacob y Monod infi rieron conclusiones basadas en sus resultados experimentales.
PUNTO CLAVE
14_Cap_14_SOLOMON.indd 31114_Cap_14_SOLOMON.indd 311 15/12/12 13:2715/12/12 13:27
	Parte 3 La continuidad de la vida: Genética 
	14 Regulación génica
	14.2 Regulación génica en las bacterias
	Los operones en las bacterias facilitan el control coordinado de genes relacionados funcionalmente
	Un gen inducible no se transcribe a menos que un inductor específico desactive a su represor
	Un gen reprimible se transcribe a menos que un complejo represor-correpresor específico esté unido al ADN