UNIDAD 8

INTRODUCCIÓN

La transmisión de la información genética (transcripción), posibilita la formación de proteínas, cuyas funciones van a caracterizar la actividad y morfología de las células; pero la regulación de los tipos y cantidades de proteínas presentes en cada momento constituye un tema de tanta relevancia como el propio hecho de la síntesis. Las células son estructuras muy organizadas cuyas moléculas se ordenan de forma rigurosa.

En un organismo no se necesitan todos  los  productos  génicos  de  forma  simultánea,  ni  a  los mismos niveles, con lo cual el sistema de regulación va a servir para ajustar el uso del depósito de información de los ácidos nucleícos a los requerimientos de cada célula o de cada organismo. A la regulación de la síntesis de las macromoléculas se la denomina regulación de la expresión genética o génica.

En un organismo procariota, muy dependiente de las condiciones de su entorno, la regulación debe permitirle responder rápidamente a las modificaciones medioambientales con el objeto de garantizar su supervivencia. La utilización de una parte u otra de su dotación genética le facilitará adaptarse adecuadamente a su entorno. En una célula de Escherichia coli  se  pueden  medir niveles diferentes de concentraciones proteicas; hay proteínas muy escasas, que se encuentran en número de una decena; y hay proteínas muy abundantes, de las que pueden medirse miles de copias. En una célula de mamífero pueden existir 1010 moléculas  de  proteínas pertenecientes a unos 10.000 a 20.000 tipos diferentes. Esta enorme variación entre el número y tipo de moléculas presentes es posible por los cambios controlados en la producción y en la degradación de los productos génicos.

La diferenciación celular que existe en los organismos pluricelulares, se fundamenta en que aunque todas las células disponen del mismo ADN, se distinguen unas de otras porque sintetizan distintos tipos de moléculas de ARN y de proteínas. Si se compara un eritrocito y una neurona las diferencias son tan amplias que resulta difícil pensar que ambas comparten la misma dotación génica. Y si, además, se observa que la diferenciación es un proceso irreversible, aún se hace más indispensable el proceso de regulación de la expresión de diferentes genes.

Esta regulación puede llevarse a cabo en cualquier etapa de la síntesis o de la maduración de las macromoléculas, y atendiendo a muchas variables se desarrollará en el punto más adecuado. La vía que conduce desde el ADN hasta las proteínas está formada por múltiples etapas, y existen pruebas de que todas ellas se pueden controlar. Uno de los puntos de regulación más importantes se realiza a nivel de la transcripción, ya que al ser ésta la etapa inicial de trasvase de información genética se consigue el control en el inicio, lo que supone la mejor pauta de actuación, ya que se consigue el máximo ahorro energético.

Existen una serie de genes que se expresan constantemente,  que se denominan genes constitutivos, el producto de su expresión son moléculas necesarias  de  forma  continua  en  todos  los momentos de existencia de la célula o del organismo. Por otro lado, existen otros genes, denominados regulables, cuya expresión estará ajustada por las necesidades variables de la célula, aumentando o disminuyendo la expresión génica según se necesite aumentar o disminuir la concentración del producto génico.

CONTROL DE LA EXPRESIÓN GENÉTICA NIVEL DE LA TRANSCRIPCIÓN

El control de los genes regulables se realiza mediante proteínas que van a desarrollar un control activador o inhibidor sobre el mecanismo de la transcripción. Las células contienen un conjunto de proteínas que al unirse a secuencias específicas del ADN activan o desactivan los genes. Cada una de estas proteínas reguladoras de genes se encuentra en un número pequeño de copias y reconoce una secuencia de ocho a quince nucleótidos de la cadena del ADN. La unión puede facilitar (regulación positiva) o inhibir (regulación negativa) la transcripción de un gen adyacente.

En el caso de células procariotas, la mayoría de los ARNm son policistrónicos y pueden llevar transcritos de 2 a 6 genes. Los genes regulables que codifican proteínas de una ruta metabólica concreta no se encuentran dispersos en el genoma, sino que están normalmente adyacentes, agrupados en unidades de funcionamiento u operación denominadas operones, y su transcripción está bajo el control de proteínas activadoras y represoras. La región del ADN donde se unen estas proteínas recibe el nombre de operador y está muy próxima, si no solapada, con la región del promotor.

El ADN de Escherichia coli consta de un único cromosoma circular que contiene información para unas 4000 proteínas distintas; sin embargo, en un momento dado sólo se sintetizan algunas de ellas. Al ser un organismo procariota, regula la expresión de muchos de sus genes en función de los niveles intracelulares de metabolitos específicos, que varían según el medio ambiente que rodea a la célula. Los estudios genéticos sobre la utilización de lactosa como fuente alimenticia permitieron describir un modelo de regulación de expresión génica, el operón lactosa (lac), que es uno de los ejemplos mejor caracterizados de regulación a nivel de la transcripción.

OBJETIVOS

Integrará los conocimientos anteriores con los mecanismos de regulación genética para entender a nivel molecular los procesos metabólicos.

METODOLOGÍA

Los apuntes de esta unidad serán ordenados conforme lo marca el temario, las investigaciones,  tareas y ensayos  se anexaran de acuerdo a la fecha de entrega, exigencias del profesor o si es posible acorde al temario, la bibliografía la expondré al final de la unidad en orden cronológico a los temas, al igual las conclusiones se incorporaran al final.