Te conviene dominar: La expresión génica (7.° grado (Tercer Ciclo de Educación Básica))
Te conviene dominar: El ADN y el ARN (7.° grado (Tercer Ciclo de Educación Básica))
Nota: las secciones sobre epigenética y sobre la paradoja del valor C amplían el programa de Ciencia y Tecnología de 2.° año de bachillerato (Unidad 3, Bases genéticas de la evolución).
Una bacteria intestinal, como las que viven en el intestino de cualquier persona en Santa Tecla, no gasta energía en fabricar las enzimas que digieren la lactosa hasta que alguien toma un vaso de leche: ¿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. Explicá 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. Explicá a qué se debe esta diferencia haciendo referencia a la expresión génica.
¿Qué es un gen constitutivo y qué es un gen regulable? Poné un ejemplo de cada tipo y explicá por qué le conviene a la célula regular algunos de sus genes.
¿Qué es un gen constitutivo y qué es un gen regulable? Poné un ejemplo de cada tipo y explicá por qué le conviene a la célula regular algunos de sus genes.
El esquema representa el operón lac de Escherichia coli en dos situaciones (A y B). Indicá en cuál de ellas hay lactosa en el medio, nombrá los elementos señalados (P,…
El esquema representa el operón lac de Escherichia coli en dos situaciones (A y B). Indicá en cuál de ellas hay lactosa en el medio, nombrá los elementos señalados (P, O, Z-Y-A y ?) y explicá qué ocurre con la expresión de los genes estructurales en cada situación.
Una cepa de E. coli crece en un medio con glucosa y sin lactosa. Explicá cuál será el estado del operón lac en esas condiciones y describí qué ocurrirá con la expresión…
Una cepa de E. coli crece en un medio con glucosa y sin lactosa. Explicá cuál será el estado del operón lac en esas condiciones y describí qué ocurrirá con la expresión de sus genes estructurales cuando se agote la glucosa y se añada lactosa al medio.
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? Explicá 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? Explicá qué puede ocurrir si una mutación inutiliza el promotor de un gen.
Compará 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…
Compará 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 razoná 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
Definí intrón y exón, e indicá qué les ocurre a los unos y a los otros durante la maduración del ARNm en las células eucariotas.
Definí intrón y exón, e indicá qué les ocurre a los unos y a los otros durante la maduración del ARNm en las células eucariotas.
¿Qué significa que un gen está silenciado en una célula? Explicá 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? Explicá una forma en la que la célula puede impedir que un gen determinado llegue a transcribirse.
La cebolla (Allium cepa) que comprás 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
Nombrá dos diferencias generales entre el genoma de una célula procariota y el de una célula eucariota (localización, forma del ADN, presencia de intrones).
Nombrá 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. Indicá 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. Indicá 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. Calculá 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. Calculá a cuántos pares de bases equivale ese porcentaje en un genoma de $3 \times 10^9$ pares de bases y explicá qué se sabe hoy del resto del genoma (secuencias reguladoras, intrones, elementos móviles, repeticiones).
El tamaño del genoma no es lo único que cambia entre especies: también varía la ploidía, el número de juegos completos de cromosomas en una célula. Una célula haploide (n) tiene un solo juego, como los gametos humanos. Una célula diploide (2n) tiene dos juegos, uno de cada progenitor, como las células del cuerpo de una persona (2n = 46). Una célula poliploide tiene tres o más juegos: muchas plantas cultivadas lo son, por ejemplo el trigo del pan (hexaploide, 6n) y la caña de azúcar.
Buscar una secuencia corta en una base de datos
Los genomas se guardan en bases de datos biológicas públicas, como GenBank del NCBI. Sirven para comparar secuencias y averiguar de qué gen u organismo proceden.
Volvé al principio: la cebolla tiene más ADN que nosotros, pero casi todo es ADN no codificante; el tamaño del genoma no mide la complejidad.
Resumen
¡A practicar! 5 ejercicios de nivel medio en este apartado