Scarica LA REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI ed EUCARIOTI e più Appunti in PDF di Biologia solo su Docsity! LA REGOLAZIONE GENICA NEI PROCARIOTI La regolazione genica, ossia l'attivazione o la disattivazione dei geni, permette agli organismi di rispondere ai cambiamenti ambientali. Un gene (pezzo di dna che contiene un’informazione specifica) attivato è una sequenza di DNA che viene trascritta in mRNA, e poi tradotto. Il processo attraverso il quale l'informazione fluisce dai geni alle proteine è detto espressione genica. Il controllo di questa permette alle cellule di produrre specifiche proteine nel momento e nel luogo in cui sono necessarie, con l'attivazione e la disattivazione dei geni. Le prime informazioni sul controllo dei geni furono acquisite grazie al batterio E. coli. Questo può modificare le attività metaboliche adeguandole ai cambiamenti dell’ambiente, così quando una sostanza nutritiva è abbondante, il batterio non spreca risorse per sintetizzarla. Prendiamo una cellula di E. coli nel nostro intestino. Per rifornirsi di sostanze nutritive, dipenderà dalle nostre scelte alimentari. In una colazione può trovarsi in un ambiente ricco di zuccheri. Ore dopo, a pranzo può trovarsi in un ambiente modificato. Come fa ad adattarsi a un flusso vario? Quando una sostanza è presente in abbondanza, E. coli sintetizza gli enzimi necessari per digerirla e utilizzarla come fonte di energia. Quando scarseggia, il batterio non spreca energia per produrli. L'OPERONE LAC Nel 1961 i biologi Lwoff, Jacob e Monod proposero un modello per spiegare come una cellula di E. coli, a seconda della disponibilità di zucchero nell'ambiente, può attivare o disattivare i geni coinvolti nel metabolismo del lattosio. L’operone lac è un tratto di DNA che comprende: tre geni che codificano tre enzimi e attraverso un’azione coordinata permettono l’utilizzo del lattosio. Adiacenti a questi vi sono due sequenze di controllo contribuiscono alla loro regolazione: il promotore, ovvero il sito di inizio della trascrizione e l’operatore, che determina se l'RNA polimerasi può attaccarsi al promotore e iniziare la trascrizione. L'operatore è sotto il controllo di una proteina regolatrice, detta repressore, che si lega a esso impedendo il legame tra I'RNA polimerasi e il promotore. -l'operone lac è inattivo, quando il lattosio non è presente, qui la trascrizione è bloccata dal repressore. La sintesi del repressore è codificata da un gene regolatore, perciò, la cellula può contare in ogni momento su una piccola riserva di repressore. -l’operone lac è attivo, quando è presente il lattosio, ed è definito inducibile, ovvero è acceso in presenza di un induttore. In questo caso l'induttore è il lattosio che si lega al repressore e ne altera la forma, impedendogli di attaccarsi all'operatore, che di conseguenza rimane "acceso". I'RNA polimerasi può legarsi al promotore e procedere alla trascrizione per la digestione del lattosio. OPERONE TRP Esistono altri operoni, detti reprimibili che, sono normalmente accesi, ma possono essere spenti (repressi) quando una specifica molecola è presente in abbondanza nell'ambiente. È il caso dell'operone trp. Il triptofano è un amminoacido per la sintesi proteica. -L’operone trp è attivo quando il triptofano è assente. E. coli è in grado di sintetizzare il triptofano usando gli enzimi codificati dai geni dell'operone trp. -L’operone trp è inattivo se il triptofano è già presente, il batterio smette di sintetizzarlo e lo assorbe dall'ambiente circostante. Il triptofano, si lega al repressore dell'operone, il legame attiva il repressore (il triptofano agisce da corepressore), che cambia conformazione. Il repressore attivato può legarsi all'operone e bloccarlo, impedendo la sintesi del triptofano. -A confronto due tipi di operoni controllati da un repressore: il repressore dell'operone lac è attivo quando è libero, ma viene inattivato dal legame con il lattosio; al contrario, il repressore dell'operone trp è inattivo quando è libero e per attivarsi deve combinarsi con il triptofano. -Molti operoni sono controllati anche da speciali proteine, dette attivatori, che si legano al DNA.
