LICEO “TAJAMAR”
PROVIDENCIA
Depto. BIOLOGIA
GUIA DE APRENDIZAJE “INTEGRACIÓN CÉLULA – ORGANISMO”
SECTOR: Ciencias Biológicas.
NIVEL: NM4. Plan Electivo.
PROFESOR(A): Alfaro Juana.
FECHA: Noviembre 2011.
UNIDAD TEMÁTICA: Integración Célula – Organismo.
CONTENIDO: Regulación génica en procariontes. Operon Lactosa
OBJETIVO DE APRENDIZAJE: Comprender los mecanismo de regulación génica en bacterias, con respecto
al operon lactosa
TIEMPO DE DESARROLLO DE LA GUIA DE TRABAJO:
-Tiempo estimado para la resolución de las actividades:
FECHA DE CONSULTAS Y RETROALIMENTACIÓN:
- Envío de pauta de corrección a plataforma:
- Tiempo para consultas:
FECHA LIMITE DE RECEPCIÓN:
CORREO ELECTRÓNICO DONDE REENVÍEN RESPUESTAS:
[email protected](provisorio)
INSTRUCCIONES:
- Utilizando los apuntes tomados y las actividades desarrolladas en clases, resuelva la actividad propuesta.
- En los próximos días se enviará la pauta de corrección para que pueda comparar sus respuestas con dicha
pauta.
- En caso de tener dudas y/o consultas sobre el contenido o las respuestas, envíe un e-mail a la profesora
encargada.
- Trabajo individual o grupal (máx. 5 alumnas). ENVIAR EXCLUSIVAMENTE HOJA DE RESPUESTA
GUÍA DE GENOMA
ADN
Contiene toda la información genética de la célula

En la célula animal encontramos: ADN nuclear (99,995 % ADN lineal) y ADN mitocondrial (0,0005 %
ADN circular).

Mientras que en las células vegetal encontramos ADN en el núcleo, en las mitocondrias y en los
cloroplastos.
Tamaño
El ADN nuclear tiene un tamaño de 33.000 Mega bases, codificando para 32.000 genes
El ADN mitocondrial presenta un tamaño de 16,6 Kilo bases, codificando 37 genes.
Genoma Nuclear
Genes y secuencias génicas
Relacionadas
10% ADN codificante para ARN
ADN no codificante 90%
Funcionales y polipéptidos
Pseudo genes
Fragmentados
Intrones y secuencias
No traducidas
Pseudo genes: son genes que antes eran activos, tuvieron una mutación y no se expresan ni transcriben.
ADN Procarionte:
Se transcribe en un único transcrito que luego se procesa y da como resultado diferentes polipéptidos.
Policistrónico (Da origen a más de una proteína)
ADN EUCARIONTE
Se caracteriza por ser monocistrónico, es decir que codifica sólo para una proteína
Se divide en:


ADN codificante: Encontramos genes que codifican para una proteína de una copia única.
ADN No codificante
ADN PROCARIONTE
Presentan un solo cromosoma involucrando 3000 genes funcionales, dado que pueden vivir en diferentes hábitat
con distintas temperaturas, pH, humedad, carencia de nutrientes, etc.
Su sistema de control genético obedece a 2 grandes mecanismos
•
Control (-): El producto de algún gen impide la expresión génica
•
Control (+): El estado normal donde uno o más genes se transcriben
En procariontes el ADN se organiza en unidades estructurales llamadas operones en los cuales se encuentran los
genes para funciones interrelacionadas
OPERÓN
Genes reguladores: Codifican para una proteína que se une a la secuencia obstruyendo al promotor y por tanto
impide la transcripción de los genes estructurales, los genes reguladores no tienen que estar adyacentes a los otros
genes en el operón.
Secuencias Reguladoras
•
Secuencia Operador: Controla el acceso de la ARNpol al promotor
•
Secuencia Promotor: Donde la ARNpol reconoce el sitio de inicio de la transcripción
Genes Estructurales: Codifican las enzimas relacionadas a las proteínas estructurales
OPERÓN
Análisis en E. coli evidenciaron la existencia de dos operones diferentes:
Operón Inducible: Son aquellos que en condiciones normales no se expresan, sino que lo hacen en respuesta a un
agente inductor transcribiendo los genes estructurales.
Ejemplo: La lactosa, maltosa, arabinosa.
La lactosa, azúcar de la leche, es hidrolizada por la enzima -Galactosidasa. Esta enzima es inducible solo se
sintetiza en grandes cantidades, en presencia de lactosa que es el sustrato sobre el cual opera.
Operón Reprimible: Sintetiza moléculas necesarias para la célula, al aumentar las concentraciones de estas
moléculas ellas mismas actúan como un agente represor, inhibiendo la transcripción de los genes estructurales.
Ejemplo: Operón Tritrofano- Histidina
Experimento de Jacob y Monod (1961)
Estudiando el fenómeno de mutación bacteriana, en diferentes fuentes carbonadas con cultivos de E. coli, se
observaron las siguientes cinéticas:
Gráficos
Cinética exponencial
Cinética diauxica
Análisis de los resultados:
• En la gráfica de la glucosa, se observa un crecimiento exponencial.
• La gráfica de la lactosa, el cultivo responde tardíamente presentando una fase de latencia.
• La grafica de lactosa + glucosa, nos indica que las bacterias metabolizan inmediatamente la glucosa, mientras
que la lactosa es metabolizada tardíamente.
¿Por qué ocurre esto?
Todas las enzimas que participan en el metabolismo de la glucosa, se encuentran en el citoplasma, mientras que
en un medio con lactosa, se debe ocupar la maquinaria metabólica para sintetizar las enzimas necesarias, que la
degradaran en glucosa + galactosa.
OPERON LACTOSA
El operón lac es un ejemplo de un operón inducible. Al igual que todos los operones está constituido por genes
reguladores, secuencias reguladoras y genes estructurales.
Los genes estructurales codifican para la síntesis de:
Genes
Proteína
Función
Z
 - Galactosidasa
Hidrolizar la lactosa
Y
Permeasa
Permite el ingreso de la lactosa
a
Transacetilasa
Desconocida
La síntesis de proteínas está regulada por interacciones que involucran a un represor y a un inductor. Pasa de
"desconectado" a "conectado" cuando un inductor se une al represor y lo inactiva.
El gen regulador tiene como función, sintetizar la proteína pR (represor) que se une al operador impidiendo la
transcripción.
Cuando en el medio existe la presencia de lactosa o de algún análogo de ella como el IPTG (Isopropil B-D
tiogaloctósido), estos funcionan como inductores. El inductor se une la proteína represora (pR), cambiando su
forma, disminuyendo su afinidad por el operador, permitiendo que la ARNpol se una al promotor transcribiendo
los genes estructurales.
Además de los genes que lleva el cromosoma bacteriano, estas Pueden contener otros genes, llevados en los
plásmidos. Son moléculas de ADN de doble cadena mucho más pequeña
Los científicos han analizado diversos tipos de cepas bacterianas mutantes para observar el comportamiento
Del Operón lac, que se muestran, en el siguiente cuadro:
 - Galactosidasa
Cepa
Genoma
Permeasa
No Inducida
Inducida
No Inducida
Inducida
1
I+ Z+ Y+
-
+
-
+
2
I+ Z+ Y+/ F I- Z+ Y+
-
+
-
+
3
I- Z- Y+/ F I- Z+ Y+
+
+
+
+
CONTROL POSITIVO DEL OPERÓN Lac
Cuando se cultivan bacterias en un medio con lactosa + glucosa. Las bacterias degradan en primer lugar la
glucosa, una vez que se agota se sintetiza un nucleótido llamado AMPc, a partir del ATP, por una enzima
denominada Adenilato ciclasa.
El aumento del AMPc, se comporta como una señal de alerta, que indica una baja concentración de glucosa.
Las bacterias E.coli, presentan una proteína llamada CAP (proteína activadora del gen del catabolito), ésta se une
al promotor del operón cuando se asocia al AMPc, para aumentar la síntesis de  - Galactosidasa.
Guía de Trabajo
Actividades 1. Selección Múltiple
1.- El promotor de un gen es una secuencia de nucleótidos que permite la unión:
a) De la ARN polimerasa al ADN
b) De la ADN polimerasa al ADN
c) Del ARNm al ribosoma.
2.- ¿Qué ocurre con el funcionamiento del operón lactosa si ocurre una mutación en el gen regulador que
provoca la pérdida de afinidad por la lactosa?
a) La ARN pol transcribirá activamente los genes estructurales.
b) El represor se uniría permanentemente al operador.
c) Se acumularían grandes cantidades de ARN policistronico.
3.- A diferencia de los eucariotas, en la transcripción de los procariotas.
a) Se utilizan tres tipos de ADN polimerasas diferentes.
b) Pueden generarse moléculas de ARNm policistronico.
c) Se requieren factores basales de transcripción.
4.- Un gen de una bacteria puede contener información para:
a) Exones e intrones y para una sola cadena polipeptídica
b) Exones, intrones y para varias cadenas polipeptídicas
c) Varias cadenas polipeptídicas, sin exones ni intrones
5.- ¿Cuál (es) de las siguientes enzimas permiten el ingreso de la lactosa, al interior de la bacteria?
a) Beta galactosidasa.
b) Permeasa.
c) ARNpol II.
6.- En organismo procarionte, la presencia de lactosa:
a) Induce la síntesis de una proteína inductora.
b) Inhibe la síntesis de la proteína represora.
c) Se une a la proteína represora y la inactiva.
7.- La cinética exponencial utiliza como medio de cultivo
a) Glucosa.
b) Lactosa.
c) Glucosa + Lactosa.
8.- Un operón está constituido por:
I. Un gen regulador
II. Secuencias promotoras y operadoras
III. Genes estructurales
a) Sólo I.
b) Sólo II.
c) I, II y III.
9.- ¿Cuál de las siguientes alternativas es correcta?
a) Operon inducible – Histidina.
b) Operon reprimible – Arabinosa.
c) Operon reprimible – Triptófano.
10.- Una de las funciones de los genes reguladores codifican para:
a) Proteínas que se unen al operador impidiendo la trascripción.
b) Enzimas relacionadas con la trascripción.
c) Controlar el acceso de la ARNpol.
11.- Una mutación del gen regulador del operón- Lac que disminuye su afinidad con el operador causa:
a) Síntesis continua de un inductor
b) Unión irreversible del represor al promotor
c) Una transcripción continua de los genes estructurales
12.- En el operón lactosa, el represor es:
a) La lactosa.
b) Una proteína codificada por la región reguladora.
c) Una proteína codificada por la región operadora.
13.- Si el producto de algún gen impide la expresión génica, entonces
a) Es un control (-).
b) Es un control (+).
c) Es un control (+/-).
14.- Son secuencias reguladoras
a) Promotor y operador.
b) Genes reguladores.
c) Genes estructurales.
15.- La cinética diauxica utiliza como medio de cultivo
a) Glucosa.
b) Lactosa.
c) Glucosa + Lactosa.
16.- Es función de la β. Galactosidasa:
a) Hidrolizar la glucosa.
b) Hidrolizar la lactosa.
c) Permitir el ingreso de la lactosa.
17.- En escherichia coli, la presencia de lactosa:
a) Induce la síntesis de una proteína inductora.
b) Inhibe la síntesis de la proteína represora.
c) Se une a la proteína represora y la inactiva.
18.- Es función de la Transacetilasa:
a) Hidrolizar la glucosa.
b) Hidrolizar la lactosa.
c) Desconocida.
Actividades 2. Basándose en el genoma de cada cepa bacteriana, complete la siguiente tabla, colocando un signo
+ cuando la bacteria sintetice la enzima y un signo – cuando no lo haga. (4 puntos)
 - Galactosidasa
Cepa
1
I- Z- Y-
2
I+ Z- Y-
3
I- Z- Y-/ F I+ Z+ Y-
4
I- Z- Y- / F I- Z- Y-
No Inducida
Inducida
Permeasa
No Inducida
Inducida
HOJA DE RESPUESTA.
Actividad.1
Preg
Actividad.2
 - Galactosidasa
Respuestas
1
Cepa
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
I- Z- Y-
2
I+ Z- Y-
3
I- Z- Y-/ F I+ Z+ Y-
4
I- Z- Y- / F I- Z- Y-
No
Inducida
Inducida
Permeasa
No
Inducida
Inducida
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