Regulación por Sustrato
Inducción y represión catabólica
Escalona morales irving josephfigueroa ayala andrea lizeth hernandez miranda maria lucero rosas gomez aida josefina sandoval trejo ana itzel
Inducciòn enzimatica
Es la sìntesis de ciertas enzimas (o aumento de su sìntesis) debida a la presencia en el medio de sustratos metabolizables adecuados, en tèrminos màs generales, por la existencis de determinados estìmulos ambientales (no necesariamente de tipo nutricional). Ejemplo tìpico : la produciòn de Beta-galactosidasa es inducible en determinadas bacterias cuando en el medio aparece un azùcar de tipo Beta-galactòsido (como la lactosa)
Operón
1. Se define como una unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. 2. En las bacterias, los genes para funciones relacionadas con un proceso metabólico, con frecuencia se localizan adyacentes entre sí y se transcriben como una molécula de ARNm. Este ARNm contiene secuencias interpuestas cortas no codificadoras. Este acomodo de genes se conoce como un operón. Por lo tanto, el ARNm simple puede producir varias proteínas relacionadas rápidamente en la traducción. La función del operón es regular la expresión genética en bacterias
Elementos que constituyen el operón
Promotor
El promotor de un gen es una región del ADN con unas características especiales que determina el punto en el que la ARN polimerasa comienza a transcribir un gen. Las características del promotor también influyen en la eficiencia de la transcripción. Esta región incluye las secuencias de unión a factores de transcripción y a otros elementos que participan en la transcripción.
Operador
Gen regulador
El operador permite la activación/desactivación del promotor a modo de "interruptor génico" por medio de su interacción con un compuesto inductor. Y de esta manera el promotor dará lugar a la expresión/represión del resto de los genes estructurales.
Secuencia de ADN que codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i.
Genes estructurales
Llevan información para polipéptidos. Se trata de los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen contener varios genes estructurales, son poligénicos o *policistrónicos. Hay algunos operones bacterianos que tienen un solo gene estructural.
Proteína reguladora: proteína codificada por el gen regulador. Está proteína se une a la región del operador.Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los genes.
*Molécula de RNA que es el producto de la transcripción de varios genes dispuestos en tándem, normalmente de función relacionada. Son típicos de procariotas y se forman en la transcripción de un operón.
Operón Lac en ausencia de lactosa
Las cepas normales de E. coli son inducibles, de manera que en ausencia del inductor (la lactosa), la proteína represora producto del gen i se encuentra unida a la región operadora e impide la unión de la ARN-polimerasa a la región promotora y, como consecuencia, no se transcriben los genes estructurales.
Operón Lac en presencia de lactosa
Sin embargo, en presencia del inductor (la lactosa), este se une a la proteína reguladora que cambia su conformación y se suelta de la región operadora dejando acceso libre a la ARNpolimerasa para que se una a la región promotora y se transcriban los genes estructurales. Por consiguiente, la presencia del inductor hace que se expresen los genes estructurales del operón, necesarios para metabolizar la lactosa.
Operones mas representativos en la inducción
- operon maltosa (mal)
- operon galactosa (gal)
Represión catabolica
La represión catabólica se observa generalmente en aquellos operones que están involucrados en la degradación de los componentes que se emplean como fuentes de energía. Dado que la glucosa es la fuente preferida en las bacterias, la capacidad de la glucosa para regular la expresión de otros operones, asegura que las bacterias utilizarán glucosa antes que cualquier otra fuente de carbono como fuente de energía.
En las bacterias existe una relación inversa entre los niveles de glucosa y los de AMP cíclico (AMPc). Cuando los niveles de glucosa son bajos, los niveles de AMPc son altos y viceversa.
Esta interrelación existe porque el transporte de glucosa al interior de la célula inhibe a la enzima adenilato ciclasa que es la que produce el AMPc. En las bacterias el AMPc se une a una proteína de unión con AMPc llamada CAP o CRP. El complejo AMPc-CAP y no la proteína CAP por sí sola, es capaz de unirse a un sitio en los promotores de los operones sensibles a la represión catabólica.
La unión con el complejo hace al promotor más eficiente, por lo tanto se llevarán a cabo más procesos de iniciación de la transcripción de ese promotor
Genes reprimibles
Son aquellos en los cuales la presencia de una sustancia (un co-represor) en el medio ambiente, apaga la expresión de uno o más genes (genes estructurales) involucrados en el metabolismo de una sustancia.
La represión es común en las rutas metabólicas que dan como resultado la biosíntesis de una substancia y el co-represor normalmente es el producto final de la ruta que está siendo regulada.
Genes reprimibles
Son aquellos en los cuales la presencia de una sustancia (un co-represor) en el medio ambiente, apaga la expresión de uno o más genes (genes estructurales) involucrados en el metabolismo de una sustancia.
La represión es común en las rutas metabólicas que dan como resultado la biosíntesis de una substancia y el co-represor normalmente es el producto final de la ruta que está siendo regulada.
Operón del Triptofano
El operón triptófano (operón trp) es un sistema de tipo represible, ya que el aminoácido
triptófano (Correpresor) impide la expresión de los genes necesarios para su propia síntesis
cuando hay niveles elevados de triptófano.
+190
países
Sin embargo, en ausencia de triptófano o a niveles
muy bajos se transcriben los genes del operón trp. Los elementos del operón trp son en esencia
semejantes a los del operón lactosa
Gen Regulador
Genes estructurales
El gen regulador puede estar cercano o lejano a los genes que están siendo regulados. Los genes reguladores codifican para un producto protéico específico llamado el REPRESOR. Cuando el represor se sintetiza es inactivo. Sin embargo, se puede activar al formar un complejo con el co-represor (por ejemplo: el triptofano).
El operón para el triptofano contiene cinco genes estructurales que codifican para las enzimas involucradas en la síntesis del triptofano. Estos genes se transcriben desde un promotor común dando lugar a un RNA mensajero (mRNA) policistrónico, el cual se traduce dando lugar a las cinco enzimas del operón.
Co-represor
Operador
La transcripción de los genes del triptofano está influenciada por la presencia o ausencia de un co-represor
El complejo represor/co-repressor actúa uniéndose a la región específica del DNA llamada operador el cual es una secuencia adyascente a los genes estructurales que se están regulando.
En presencia de triptófano, el triptófano se une a la proteína reguladora o represora cambiando
su conformación, de manera que ahora si puede unirse a la región operadora y como
consecuencia la ARN-polimerasa no puede unirse a la región promotora y no se transcriben los
genes estructurales del operón trp.
En ausencia de triptófano, o cuando hay muy poco, la proteína reguladora producto del gen
trpR no es capaz de unirse al operador de forma que la ARN-polimerasa puede unirse a la
región promtora y se transcriben los genes del operón triptófano.
Por tanto, la diferencia esencial entre el operón lac (inducible) y el operón trp (represible), es
que en este último el represor del triptófano solamente es capaz de unirse al operador cuando
previamente está unido al trp.
Diauxia
Observada cuando se utilizan más de una fuente de carbono Si el medio contiene dos fuentes de carbono diferentes, las bacterias tienden a utilizar la fuente de carbono segun su enzima constitutiva. Una vez que esta se acaba, hay un tiempo de adaptación al segundo sustrato, debido a que se estan sintetizando las enzimas para dicho sustrato.
Ejemplo
Escherichia coli en un medio con varias fuentes de carbono, sintetiza enzimas para degradar todas las fuentes de carbono presentes. E. coli sintetiza el sistema enzimático para la utilización del mejor sustrato, reprimiéndose la síntesis de los otros sistemas enzimáticos. La glucosa fué el primer sustrato estudiado que ocasionaba represión catabólica. Sólo cuando se agota el primer sustrato se sintetizan enzimas para la utilización del siguiente. La combinación de la inducción y represión aseguran una economía celular, sintetizandose solo enzimas indispensables. Evitando el uso de fuentes de carbono represoras en el medio de cultivo se puede aumentar la producción de enzimas sensibles a la represión catabólica.
países
Referencias
- Regulación de la expresión genética. Obtenido el 19 de abril del 2021 de http://depa.fquim.unam.mx/amyd/archivero/Clase21_21912.pdf
- Gonzalez, P.A; Robledo, S.D . Transcripción, concepto de operón y promotor. Obtenido el 19 de abril del 2021 de http://sgpwe.izt.uam.mx/files/users/uami/retana/Transcripcion_.pdf
- Gómez, A. H. (2014). Represión catabólica de la ruta de degradación de tetralina en Sphingopyxis macrogolitabida TFA. Tesis Doctoral. Universidad Pablo de Olavide. Sevilla
- Regulación génica. (2006). Obtenido el 20 de abril del 2021 de https://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/15regulacion.htm
- Mathews, C. K., Holde, K. V. E., & Ahern, K. G. (2000). Biochemistry (Har/Cdr Su ed.). Prentice Hall College Div.
Regulación por sustrato
musguita69
Created on April 19, 2021
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Regulación por Sustrato
Inducción y represión catabólica
Escalona morales irving josephfigueroa ayala andrea lizeth hernandez miranda maria lucero rosas gomez aida josefina sandoval trejo ana itzel
Inducciòn enzimatica
Es la sìntesis de ciertas enzimas (o aumento de su sìntesis) debida a la presencia en el medio de sustratos metabolizables adecuados, en tèrminos màs generales, por la existencis de determinados estìmulos ambientales (no necesariamente de tipo nutricional). Ejemplo tìpico : la produciòn de Beta-galactosidasa es inducible en determinadas bacterias cuando en el medio aparece un azùcar de tipo Beta-galactòsido (como la lactosa)
Operón
1. Se define como una unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes. 2. En las bacterias, los genes para funciones relacionadas con un proceso metabólico, con frecuencia se localizan adyacentes entre sí y se transcriben como una molécula de ARNm. Este ARNm contiene secuencias interpuestas cortas no codificadoras. Este acomodo de genes se conoce como un operón. Por lo tanto, el ARNm simple puede producir varias proteínas relacionadas rápidamente en la traducción. La función del operón es regular la expresión genética en bacterias
Elementos que constituyen el operón
Promotor
El promotor de un gen es una región del ADN con unas características especiales que determina el punto en el que la ARN polimerasa comienza a transcribir un gen. Las características del promotor también influyen en la eficiencia de la transcripción. Esta región incluye las secuencias de unión a factores de transcripción y a otros elementos que participan en la transcripción.
Operador
Gen regulador
El operador permite la activación/desactivación del promotor a modo de "interruptor génico" por medio de su interacción con un compuesto inductor. Y de esta manera el promotor dará lugar a la expresión/represión del resto de los genes estructurales.
Secuencia de ADN que codifica para la proteína reguladora que reconoce la secuencia de la región del operador. El gen regulador está cerca de los genes estructurales del operón pero no está inmediatamente al lado. Abreviadamente se le denomina gen i.
Genes estructurales
Llevan información para polipéptidos. Se trata de los genes cuya expresión está regulada. Los operones bacterianos suelen contener varios genes estructurales, son poligénicos o *policistrónicos. Hay algunos operones bacterianos que tienen un solo gene estructural.
Proteína reguladora: proteína codificada por el gen regulador. Está proteína se une a la región del operador.Inductor: sustrato o compuesto cuya presencia induce la expresión de los genes.
*Molécula de RNA que es el producto de la transcripción de varios genes dispuestos en tándem, normalmente de función relacionada. Son típicos de procariotas y se forman en la transcripción de un operón.
Operón Lac en ausencia de lactosa
Las cepas normales de E. coli son inducibles, de manera que en ausencia del inductor (la lactosa), la proteína represora producto del gen i se encuentra unida a la región operadora e impide la unión de la ARN-polimerasa a la región promotora y, como consecuencia, no se transcriben los genes estructurales.
Operón Lac en presencia de lactosa
Sin embargo, en presencia del inductor (la lactosa), este se une a la proteína reguladora que cambia su conformación y se suelta de la región operadora dejando acceso libre a la ARNpolimerasa para que se una a la región promotora y se transcriban los genes estructurales. Por consiguiente, la presencia del inductor hace que se expresen los genes estructurales del operón, necesarios para metabolizar la lactosa.
Operones mas representativos en la inducción
Represión catabolica
La represión catabólica se observa generalmente en aquellos operones que están involucrados en la degradación de los componentes que se emplean como fuentes de energía. Dado que la glucosa es la fuente preferida en las bacterias, la capacidad de la glucosa para regular la expresión de otros operones, asegura que las bacterias utilizarán glucosa antes que cualquier otra fuente de carbono como fuente de energía.
En las bacterias existe una relación inversa entre los niveles de glucosa y los de AMP cíclico (AMPc). Cuando los niveles de glucosa son bajos, los niveles de AMPc son altos y viceversa.
Esta interrelación existe porque el transporte de glucosa al interior de la célula inhibe a la enzima adenilato ciclasa que es la que produce el AMPc. En las bacterias el AMPc se une a una proteína de unión con AMPc llamada CAP o CRP. El complejo AMPc-CAP y no la proteína CAP por sí sola, es capaz de unirse a un sitio en los promotores de los operones sensibles a la represión catabólica.
La unión con el complejo hace al promotor más eficiente, por lo tanto se llevarán a cabo más procesos de iniciación de la transcripción de ese promotor
Genes reprimibles
Son aquellos en los cuales la presencia de una sustancia (un co-represor) en el medio ambiente, apaga la expresión de uno o más genes (genes estructurales) involucrados en el metabolismo de una sustancia.
La represión es común en las rutas metabólicas que dan como resultado la biosíntesis de una substancia y el co-represor normalmente es el producto final de la ruta que está siendo regulada.
Genes reprimibles
Son aquellos en los cuales la presencia de una sustancia (un co-represor) en el medio ambiente, apaga la expresión de uno o más genes (genes estructurales) involucrados en el metabolismo de una sustancia.
La represión es común en las rutas metabólicas que dan como resultado la biosíntesis de una substancia y el co-represor normalmente es el producto final de la ruta que está siendo regulada.
Operón del Triptofano
El operón triptófano (operón trp) es un sistema de tipo represible, ya que el aminoácido triptófano (Correpresor) impide la expresión de los genes necesarios para su propia síntesis cuando hay niveles elevados de triptófano.
+190
países
Sin embargo, en ausencia de triptófano o a niveles muy bajos se transcriben los genes del operón trp. Los elementos del operón trp son en esencia semejantes a los del operón lactosa
Gen Regulador
Genes estructurales
El gen regulador puede estar cercano o lejano a los genes que están siendo regulados. Los genes reguladores codifican para un producto protéico específico llamado el REPRESOR. Cuando el represor se sintetiza es inactivo. Sin embargo, se puede activar al formar un complejo con el co-represor (por ejemplo: el triptofano).
El operón para el triptofano contiene cinco genes estructurales que codifican para las enzimas involucradas en la síntesis del triptofano. Estos genes se transcriben desde un promotor común dando lugar a un RNA mensajero (mRNA) policistrónico, el cual se traduce dando lugar a las cinco enzimas del operón.
Co-represor
Operador
La transcripción de los genes del triptofano está influenciada por la presencia o ausencia de un co-represor
El complejo represor/co-repressor actúa uniéndose a la región específica del DNA llamada operador el cual es una secuencia adyascente a los genes estructurales que se están regulando.
En presencia de triptófano, el triptófano se une a la proteína reguladora o represora cambiando su conformación, de manera que ahora si puede unirse a la región operadora y como consecuencia la ARN-polimerasa no puede unirse a la región promotora y no se transcriben los genes estructurales del operón trp.
En ausencia de triptófano, o cuando hay muy poco, la proteína reguladora producto del gen trpR no es capaz de unirse al operador de forma que la ARN-polimerasa puede unirse a la región promtora y se transcriben los genes del operón triptófano.
Por tanto, la diferencia esencial entre el operón lac (inducible) y el operón trp (represible), es que en este último el represor del triptófano solamente es capaz de unirse al operador cuando previamente está unido al trp.
Diauxia
Observada cuando se utilizan más de una fuente de carbono Si el medio contiene dos fuentes de carbono diferentes, las bacterias tienden a utilizar la fuente de carbono segun su enzima constitutiva. Una vez que esta se acaba, hay un tiempo de adaptación al segundo sustrato, debido a que se estan sintetizando las enzimas para dicho sustrato.
Ejemplo
Escherichia coli en un medio con varias fuentes de carbono, sintetiza enzimas para degradar todas las fuentes de carbono presentes. E. coli sintetiza el sistema enzimático para la utilización del mejor sustrato, reprimiéndose la síntesis de los otros sistemas enzimáticos. La glucosa fué el primer sustrato estudiado que ocasionaba represión catabólica. Sólo cuando se agota el primer sustrato se sintetizan enzimas para la utilización del siguiente. La combinación de la inducción y represión aseguran una economía celular, sintetizandose solo enzimas indispensables. Evitando el uso de fuentes de carbono represoras en el medio de cultivo se puede aumentar la producción de enzimas sensibles a la represión catabólica.
países
Referencias