¡Descarga Tema 2.1 de microbiologia y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity!
2.1. Organització gènica,
expressió i regulació
Transcripció i traducció
Procariotes: es realitza la replicació, transcripció i traducció al citoplasma. No hi ha processament de missatgers (no hi ha introns). El RNAm és policistrònic, porten informació per més d’una proteïna, es realitza una traducció simultània.
Eucariotes: Replicació i transcripció al nucli, la traducció es realitza al citoplasma i per tant no és simultània.
Regulació de l’expressió gènica en procariotes
Mecanismes per activar o desactivar l’expressió gènica en resposta a canvis ambientals “plasticitat → adaptabilitat.
Trobem dos tipus de gens:
- Constitutius: codifiquen per components cel·lulars que són necessaris per el normal funcionament de la cèl·lula (house Keeping Genes): - RNA ribosomal. - RNA de transferència. - DNA i RNA polimerases. - Proteïnes implicades en la síntesi proteica.
- No-constitutius: gens que s’expressen únicament quan els seus productes són necessaris pel creixement en determinades condicions i es troben agrupats en operons: - Utilització lactosa. - Síntesi de triptòfan.
Sistema inductible: quan el substrat sobre el qual actua l’enzim provoca la síntesi de l’enzim.
Sistema represible: quan el producte final de la reacció que catalitza l’enzim, impedeix la síntesi d’ella mateixa.
Organització gènica
Operons: conjunt de gens relacionats amb una activitat determinada i que tenen un control i regulació comú. S’expressen conjuntament i es comporten com una unitat d’expressió coordinada.
Gens de l’opero
Gens estructurals: codifiquen per enzims i són traduïts a partir de mRNA
Gen Promotor: regió d’unió de la RNA polimerasa
Gen operador: punt d’unió de la proteïna reguladora (Repressor)
Gen regulador: codifica per una proteïna repressora
Repressor/inductor: s’uneix a una seqüència específica de DNA per determinar si un
gen contret es transcriu o no (unió a l’Operador).
Opero lactosa
- Gens no-constitutius induïbles
L’expressió gènica és induïda quan la glucosa és absent i la lactosa present. Inducció per transcripció dels gens implicats en la utilització de la lactosa. Els gens implicats en vies catabòliques són generalment induïbles.
La proteína repressora serà activa i s’unirà al l’Operador, impedint la seva transcripció que l’ARN-Poli no pot accedir al promotor.
La repressió mai es completa, són necessàries els productes de l’opero lactosa per detectar si hi ha lactosa al medi.
- Quan hi ha lactosa al medi, la permeasa que està situada a la membrana, transporta la lactosa dins la cèl·lula.
- La B-Galacosidasa modifica la lactosa en l’inductor al·lolactose.
- L’al·lolactose s’uneix a la proteïna repressora, que sortirà de l’Operador i es podrà realitzar la transcripció.
Inducció i Repressió per catabòlit de l’operó lac:
Glucosa present Glucosa absent
Des repressió per absència de corepressor
- Quan el triptòfan és present:
- El ribosoma transcriu el gen trpL.
- Es forma aparellament de la regió d’atenuació (3-4).
Els gens funcionals de l’operó no es transcriuen.
Quan el triptòfan és absent
- El ribosoma transcriu parcialment el gentrpL.
- Es forma l’aparellament de la regió 2-3 evitant la formació de la regió d’atenuació 3-4.
- Els gens funcionals de l’operó es transcriuen.
Resum
Lac operon Trp operon Tipus d’operon Inductible Repressible Metabolisme Catabolisme Anabolisme Finalitat de la síntesi Beta-Galactosidasa Triptòfan Mecanisme de regulació Lac repressor i CAP-cAMP Triptòfan i atenuació Metabòlits Al·lolactosa (inductor) Triptòfan (corepressor)
Organització gènica
-Regulons: És un conjunt d’operons i/o gens regulats per una única proteïna. No tenen perquè estar agrupats al genoma, sinó que poden estar distribuïts en diferents regions.
EX: Sistema SOS: proteïna LexA (repressor):Reparació de doble cadena d’ADN per acció de la llum UV: s’utilitzen sistemes de reparació més complexes que fàcilment poden donar lloc a errors (reparació per recombinació). El sistema més conegut és el sistema SOS.
Sistema SOS
És un reguló, un conjunt de gens i operons relacionats que es regulen coordinadament però que es transcriuen separadament. El Sistema SOS es regula per dues proteïnes i s’activa a partir de dans en l’ADN. La resposta a aquestes lesions és l’activació de tot un seguit de mecanismes de reparació.
Proteïnes reguladores: LexA i RecA
- LexA: Proteïna repressora, en condicions normals reprimeix l’expressió dels gens de tot el sistema SOS.
- Rec A: canvia de conformació en contacte amb el DNA monocatenari danyat i indueix l’activitat auto catalítica de Lex A, permetent l’expressió coordinada de tots els gens del sistema. La llum UV activa els pròtomes de RecA.
- Una vegada corregides les lesions, el sistema SOS es reprimeix fins que torna a ser necessari.
Exemple en E.coli.: El dímer de LexA s’uneix uns 50 gens del sistema SOS en condicions normals. Alguns dels gens s’expressen a nivells baixos.
Quan hi ha dany a l’ADN, l’ADN monocatenari (SSDNA) s’acumula i s’uneix a RecA. Es forma un filament de nucleoproteïna a RecA, que podrà unir-se a LExA, que no pugui unir a l’operador i els gens SOS podran transcriure’s.
