Regulación de la expresión génica: inducción y represión enzimática

Resumen

El documento explica cómo las células regulan la formación de enzimas según la presencia de sustratos y productos. Describe los sistemas inducibles y represibles, con ejemplos como la lactasa y la triptófano sintasa en E. coli. También recoge los aportes de Jacob y Monod y la función de los genes reguladores, estructurales y operadores.

Puntos clave

La inducción enzimática es el proceso por el que se forman proteínas a partir de los genes apropiados.
En un sistema inducible, la presencia de sustrato (como la lactosa) induce la fabricación de la enzima.
En un sistema represible, la presencia de producto (como el triptófano) reprime la fabricación de la enzima.
Sustrato es lo que la célula no puede fabricar y debe obtener del medio; producto es lo que puede obtener del medio o fabricar.
Jacob y Monod observaron que E. coli deja de producir triptófano sintasa cuando hay abundante triptófano.
Los experimentos genéticos demostraron un gen estructural y un gen regulador en puntos separados del cromosoma bacteriano.

Ponte a prueba

1. Inducción Enzimática

Mecanismo mediante el cual se forman las proteínas, requiriendo la presencia de los genes apropiados.

2. Descubrimiento y Mecanismos de Regulación

Descubrimiento por Dienert

Microorganismo: Levadura
Conclusión: La presencia de lactosa induce la formación de la enzima lactasa, lo que permite la fermentación.

Sistema Inducible

Modalidad: Inducción

Hay sustrato → (la célula fabrica) → Enzima

Ejemplo: Hay lactosa (azúcar) → (la célula fabrica) → Enzima lactasa (que descompone la lactosa para obtener energía).

Modalidad: Represión

No hay sustrato → (la célula no fabrica) → Enzima

Ejemplo: No hay lactosa → (la célula no fabrica) → Enzima lactasa.

Sistema Represible

Modalidad: Inducción

No hay producto → (la célula fabrica) → Enzima

Ejemplo: No hay triptófano → (la célula fabrica) → Triptófano Sintasa (para la síntesis de triptófano - anabolismo).

Modalidad: Represión

Hay producto → (la célula no fabrica) → Enzima

Ejemplo: Hay triptófano → (la célula no fabrica) → Triptófano Sintasa.

3. Inhibición por Presencia de Producto

La presencia de producto es la señal de que la enzima no es necesaria.

Sistema Represible → Modalidad: Represión

4. Aportes de Jacob y Monod

Jacob y Monod trabajaron con la triptófano sintasa.

Cuando E. coli crece en un medio con abundante triptófano, deja de producir la enzima triptófano sintasa. Este es un ejemplo de sistema represible.

Definiciones Clave

Sustrato: Es todo aquello que la célula necesita para vivir, que no puede fabricar por sí misma y, por lo tanto, debe ser suministrado continuamente del medio ambiente.
Producto: Es todo aquello que la célula necesita para vivir, que puede ser suministrado del medio ambiente o, en caso contrario, la célula SÍ puede fabricar.

5. Mutación en E. coli

Una mutación puede eliminar el control de la síntesis de la enzima lactasa en relación con la lactosa.

Los mutantes producen la enzima lactasa tanto en presencia como en ausencia de lactosa.

6. Experimentos Genéticos y Tipos de Genes

Los experimentos genéticos demostraron la existencia de un gen estructural y un gen regulador en puntos separados del cromosoma bacteriano.

Gen Regulador Mutante: Característica: Recesivo.
Gen Regulador: Controla la actividad del gen estructural.
Gen Estructural: Responsable directo de la formación de la proteína.
Gen Operador: Controla los genes estructurales que se encuentran cercanos a él en el mismo cromosoma.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la inducción enzimática?

Es el mecanismo mediante el cual se forman las proteínas, requiriendo la presencia de los genes apropiados. En un sistema inducible, la presencia de sustrato induce la fabricación de la enzima.

¿Cuál es la diferencia entre sustrato y producto?

El sustrato es todo lo que la célula necesita para vivir y no puede fabricar por sí misma, por lo que debe suministrarse del medio. El producto es lo que la célula necesita y puede obtener del medio o fabricar ella misma.

¿Qué ocurre en E. coli cuando hay abundante triptófano?

Según Jacob y Monod, la bacteria deja de producir la enzima triptófano sintasa. Es un ejemplo de sistema represible.