La regolazione genica nei procarioti e negli eucarioti, Appunti di Biologia

Scarica La regolazione genica nei procarioti e negli eucarioti e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! Regolazione genica nei procarioti 
 Nei procarioti, la regolazione dell’espressione genica avviene essenzialmente a livello della trascrizione, cioè vengono trascritti in mRNA solo i tratti di DNA corrispondenti alle sequenze geniche che devono essere tradotte in proteine. La trascrizione è controllata da specifiche proteine di regolazione, codificate da geni regolatori. La proteina di regolazione può agire da repressore (quando si lega al DNA bloccando la trascrizione del gene) oppure come attivatore (quando facilita l’attacco dell’RNA polimerasi al promotore e quindi la trascrizione del gene). Il modello dell’operone Il sistema di regolazione genica nei procarioti più noto è il modello dell’operone. Un operone è un tratto del DNA del cromosoma batterico costituito da geni regolati in modo coordinato e raggruppati insieme. Gli operoni vengono “spenti” o “accesi” in risposta alle condizioni ambientali mediante le proteine regolatrici, codificate da geni regolatori. Sono noti due tipi di operoni: 1) operoni inducibili; 2) operoni reprimibili. L’operone Un operone regola l’espressione genica nei batteri e comprende: uno o più geni strutturali, cioè geni che sono regolati in modo coordinato e che codificano proteine implicate nel funzionamento di una stessa via metabolica; 
 • un tratto di DNA promotore, posto a monte dell’operone stesso; 
 • un operatore a cui si lega il repressore, corta sequenza di basi che funge da interruttore consentendo o impedendo la trascrizione; • gene regolatore che codifica una proteina regolatrice, detta repressore, che, legandosi all’operatore, blocca la trascrizione dell’operone stesso, mantenendo “spento” il sistema, come succede negli operoni inducibili. 
 Per “accendere” questi operoni e consentire la trascrizione dei geni strutturali, bisogna inattivare il repressore; questo compito è svolto da una sostanza detta induttore, che si lega al repressore modificandone la forma. Il repressore, così, non può legarsi all’operatore e si ha la trascrizione Operoni inducibili: lac Un esempio di operone inducibile è l’operone lattosio. In assenza di lattosio, gli enzimi implicati nella sua utilizzazione non devono essere prodotti e quindi il sistema viene mantenuto “spento” dal repressore. In presenza di lattosio (induttore), alla cellula servono gli enzimi implicati nella sua utilizzazione e quindi devono essere sintetizzati. Il lattosio rimuove il blocco alla trascrizione dei geni strutturali, legandosi al repressore. I geni strutturali vengono trascritti in blocco. Grazie a questo sistema gli enzimi vengono sintetizzati solo quando è necessario. Il controllo operatore- repressore induce la trascrizione. Gli operoni lac regolano le vie cataboliche il cui substrato funziona da induttore. Operoni reprimibili: trp Un operone reprimibile, come l’operone triptofano, è normalmente acceso. La proteina repressore viene infatti sintetizzata in forma inattiva e non si può legare all’operatore. Un metabolita funge da corepressore. Il corepressore, legandosi al repressore, lo attiva e si ha quindi il blocco della trascrizione dei geni strutturali. In assenza del triptofano, l’operone è attivo e i geni che codificano gli enzimi necessari per la sintesi del triptofano sono trascritti. In presenza di triptofano non sono più necessari gli enzimi che lo sintetizzano. Il triptofano funge da corepressore e attiva il repressore, bloccando la trascrizione. Il controllo operatore-repressore reprime la trascrizione. Gli operoni trp regolano le vie anaboliche il cui substrato funziona da corepressore. Il genoma eucariotico l È più grande di quello dei procarioti (contenuto aploide). Quasi tutti gli organismi eucarioti sono pluricellulari e contengono cellule specializzate per forma e funzioni e svolgono molteplici attività e richiedono un gran numero di proteine, tutte codificate dal DNA 
 2 È organizzato in cromosomi e possiede i telomeri. I telomeri sono sequenze ripetute, poste all’estremità dei cromosomi. A ogni replicazione del DNA, il telomero si accorcia, a meno che nella cellula non sia presente l’enzima telomerasi, che ripristina la lunghezza originale. Questo enzima normalmente è presente nelle cellule riproduttive e staminal e nelle cellule tumorali, cui garantisce la possibilità di replicazione illimitata e l’immortalità. 3 Contiene sequenze ripetitive. Sono sequenze presenti in più copie; la maggior parte di tali sequenze non viene tradotta in proteine. Il genoma eucariotico contiene sia sequenze codificanti che non codificanti. 4 Possiede molti geni interrotti. I geni interrotti contengono sequenze codificanti alternate a sequenze non codificanti. 
 5 Trascrizione e traduzione avvengono in ambienti separati. La sintesi dell’mRNA è nel nucleo, la sintesi proteica è nel citoplasma. Inoltre mRNA prima di essere tradotto subisce un processo di maturazione. 6 Contiene sequenze regolatrici. L’enorme complessità degli eucarioti richiede un elevato livello di regolazione. Le sequenze ripetitive Il genoma degli eucarioti contiene sequenze ripetitive, che non codificano proteine: l sequenze altamente ripetitive; il loro ruolo non è chiaro. Comprendono due tipi di sequenze: minisatelliti e microsatelliti. I minisatelliti corrispondono a 10-40 coppie di basi che si ripetono fino a diverse migliaia di volte. Sono utilizzati come marcatori gentici. I microsatelliti sono sequenze molto brevi (da 1 a 3 paia di basi) che si trovano in piccoli gruppi disseminati nel genoma 2 sequenze moderatamente ripetitive sono veri e propri geni, integrati con il genoma, che codificano i tRNA e gli rRNA utilizzati nella sintesi proteica