tp 6 - operon lac

INTRODUCCION
La célula cuenta con distintos mecanismos de regulación que le permiten optimizar su funcionamiento de acuerdo a los recursos disponibles en cada momento. Los controles son a muchos niveles siendo uno de los más importantes el control de la modulación de la actividad enzimática. Este control puede realizarse por ejemplo luego de la síntesis de la enzima o directamente regulando susíntesis. Relacionado con esta regulación, en la célula encontramos distintos ejemplos:
Inducción enzimática: activación de la transcripción de los genes estructurales de una enzima (ej: a través del IPTG)
Activación enzimática: la enzima se encuentra en el citoplasma sin actividad y mediante una molécula que se une a ella, se “activa” y comienza a mostrar actividad. (ej: CRP que se une a laadenilato ciclasa). El activador realiza un control positivo.
Un experimento que nos permitiría diferenciar estos ejemplos sería estudiar una misma enzima en presencia y ausencia de algún fármaco inhibidor de la transcripción y también en presencia o ausencia de dos sustratos sobre los que actúe esa enzima. Si en presencia de los sustratos y el fármaco no muestra actividad pero sí sin el fármaco,quiere decir que
Jacob y Monod decidieron estudiar la degradación de la lactosa en E. coli, de la cual se sabía que estaba controlada por tres enzimas cuyos genes se encuentran adyacentes en el cromosoma bacteriano. Una de estas enzimas era la β-galactosidasa, que hidroliza la lactosa. Cuando cultivaban bacterias en glucosa como fuente de carbono podían observar cómo la concentración deβ-galactosidasa era muy baja. Al sustituir glucosa por lactosa se observaba un rápido aumento en los niveles de β-galactosidasa y de las otras dos enzimas. Al retirar de nuevo la lactosa, los niveles de las tres enzimas disminuían rápida y drásticamente. Este hecho sugería que los moldes para la síntesis de estas enzimas eran muy inestables, sintetizándose y degradándose rápidamente, lo cual no encajabacon la elevada estabilidad de los rRNAs. Tras analizar numerosos mutantes de E. coli que presentaban un control defectuoso en la inducción de estas enzimas (inducción en ausencia de lactosa, no inducción en presencia de lactosa) propusieron la existencia de un represor que, uniéndose a una secuencia operadora específica del DNA, regularía la concentración de mRNA. Además estudiaron las células de E.coli en presencia de lactosa y glucosa al mismo tiempo, y los resultados mostraban que las bacterias utilizaban primero la glucosa y luego la lactosa, generando una curva con dos crecimientos a la que llamaron diauxia (dos fuentes de alimento).
Todos estos estudios, permitieron a Jacob y Monod proponer en 1961 una hipótesis unificadora para la regulación génica, llamada posteriormente modelodel operón.
El sistema que regula el aprovechamiento de la lactosa como fuente de energía consta de numerosos elementos. El primero de ellos consiste en un grupo de tres genes conectados, llamados lacY, lacZ y lacA, que codifican respectivamente las enzimas galactósido-permeasa, β-galactosidasa y tiogalactósido-transacetilasa. La primera de ellas permite el ingreso de la lactosa a la célula. Lasegunda hidroliza la lactosa en glucosa y galactosa. La tercera cataliza la transferencia del grupo acetilo del acetil Coenzima A al 6’-OH de un aceptor tiogalactósido, aunque esta función no parece estar relacionada con el metabolismo de la lactosa. Para estos tres genes, llamados estructurales, existe un único y débil promotor. La transcripción de los genes estructurales produce un mRNApolicistrónico, como es común en los genomas procariotas.
El sistema también incluye un gen de ubicación cercana a la de los estructurales y expresión constitutiva, llamado lacI, cuyo producto proteico (que se encuentra en aproximadamente 10 copias por célula) se une a una región del DNA solapada con el promotor y el inicio del gen lacZ. La proteína codificada por el gen lacI unida al DNA reprime la...