Una bacteria intestinal no gasta energía en fabricar las enzimas que digieren la lactosa hasta que un niño toma un vaso de leche en una finca de Matagalpa: ¿cómo sabe cuándo hacerlo? Tener un gen en el ADN no implica expresarlo siempre ni en todas las células. Las células encienden y apagan genes según sus necesidades y según su tipo celular, con mecanismos que actúan en distintos puntos del camino ADN → ARNm → proteína. Aquí veremos cómo se regula la expresión génica, tomando como modelo el operón lac bacteriano, y cómo se organiza la información en genomas de tamaños muy distintos.
La expresión génica es diferencial
Una neurona transmite impulsos eléctricos y una célula muscular se contrae con fuerza, pero ambas derivan del mismo cigoto y tienen el mismo ADN: ¿cómo pueden dos células con las mismas instrucciones ser tan distintas?
Practica★☆☆Sin empezar
Todas las células de tu cuerpo poseen el mismo ADN, sin embargo una neurona y una célula muscular son muy diferentes. Explica a qué se debe esta diferencia haciendo…
Todas las células de tu cuerpo poseen el mismo ADN, sin embargo una neurona y una célula muscular son muy diferentes. Explica a qué se debe esta diferencia haciendo referencia a la expresión génica.
¿Qué es un gen constitutivo y qué es un gen regulable? Pon un ejemplo de cada tipo y explica por qué le conviene a la célula regular algunos de sus genes.
¿Qué es un gen constitutivo y qué es un gen regulable? Pon un ejemplo de cada tipo y explica por qué le conviene a la célula regular algunos de sus genes.
A finales del siglo XIX, August Weismann propuso que la diferenciación celular durante el desarrollo embrionario se producía por una pérdida selectiva y progresiva de…
A finales del siglo XIX, August Weismann propuso que la diferenciación celular durante el desarrollo embrionario se producía por una pérdida selectiva y progresiva de genes: cada estirpe celular conservaría únicamente el ADN necesario para desempeñar su función especializada.
a) Describe el fundamento de un experimento histórico (como la transferencia nuclear en anfibios de Gurdon o la clonación de la oveja Dolly) y razona cómo sus resultados refutaron definitivamente la hipótesis de Weismann.
b) Si una neurona y un hepatocito de un mismo individuo humano adulto poseen exactamente el mismo genoma, justifica qué mecanismos moleculares (factores de transcripción específicos y modificaciones epigenéticas como la metilación del ADN y la acetilación de histonas) permiten que cada una exprese un conjunto de proteínas en gran parte diferente y mantenga su identidad de manera estable.
En el esquema, el panel A es la situación sin lactosa y el panel B la situación con lactosa. La elipse bajo el promotor es la ARN polimerasa.
Vuelve al principio: la bacteria intestinal fabrica las enzimas de la lactosa solo cuando la lactosa está presente, porque esta inactiva al represor.
La regulación en células eucariotas
En bacterias la transcripción se activa o reprime junto al promotor, pero en nuestras células una secuencia a decenas de miles de pares de bases puede encender un gen: ¿cómo se coordina esa activación a través de la cromatina?
Practica★★☆Sin empezar
¿Qué es un promotor y qué papel desempeña en la regulación de la transcripción? Explica qué puede ocurrir si una mutación inutiliza el promotor de un gen.
¿Qué es un promotor y qué papel desempeña en la regulación de la transcripción? Explica qué puede ocurrir si una mutación inutiliza el promotor de un gen.
Compara la regulación de la expresión génica en procariotas y en eucariotas (número de niveles de control, velocidad de respuesta al medio, organización de los genes) y…
Compara la regulación de la expresión génica en procariotas y en eucariotas (número de niveles de control, velocidad de respuesta al medio, organización de los genes) y razona por qué en las células eucariotas existen más puntos posibles de regulación.
Maduración del ARNm y genes eucariotas en bacterias
Un laboratorio quiere que una bacteria fabrique una proteína humana. El gen humano tiene intrones y la bacteria no sabe eliminarlos: ¿qué hay que hacer?
Practica★☆☆Sin empezar
Define intrón y exón, e indica qué les ocurre a unos y a otros durante la maduración del ARNm en las células eucariotas.
Define intrón y exón, e indica qué les ocurre a unos y a otros durante la maduración del ARNm en las células eucariotas.
¿Qué significa que un gen está silenciado en una célula? Explica una forma en la que la célula puede impedir que un gen determinado llegue a transcribirse.
¿Qué significa que un gen está silenciado en una célula? Explica una forma en la que la célula puede impedir que un gen determinado llegue a transcribirse.
La cebolla (Allium cepa) que compras en el mercado tiene unos $16{,}000$ millones de pares de bases de ADN, cinco veces más que una persona ($3{,}000$ millones): ¿significa que una cebolla necesita un manual biológico cinco veces más complejo que el nuestro?
Practica★☆☆Sin empezar
Nombra dos diferencias generales entre el genoma de una célula procariota y el de una célula eucariota (localización, forma del ADN, presencia de intrones).
Nombra dos diferencias generales entre el genoma de una célula procariota y el de una célula eucariota (localización, forma del ADN, presencia de intrones).
El genoma humano contiene unos $20000$ genes codificantes de proteínas, pero estos ocupan solo una pequeña parte del ADN total. Indica qué otros tipos de secuencias…
El genoma humano contiene unos $20000$ genes codificantes de proteínas, pero estos ocupan solo una pequeña parte del ADN total. Indica qué otros tipos de secuencias contiene el genoma y qué funciones se atribuyen a algunas de las regiones no codificantes.
Solo alrededor del $1.5\ \%$ del genoma humano corresponde a secuencias codificantes de proteínas. Calcula a cuántos pares de bases equivale ese porcentaje en un genoma…
Solo alrededor del $1.5\ \%$ del genoma humano corresponde a secuencias codificantes de proteínas. Calcula a cuántos pares de bases equivale ese porcentaje en un genoma de $3 \times 10^9$ pares de bases y explica qué se sabe hoy del resto del genoma (secuencias reguladoras, intrones, elementos móviles, repeticiones).