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REGULACIÓN GENÉTICA EN EL OPERÓN lac Díaz Muñiz Leonel, Monroy Reyes Berenice, Román Macorra Ivania, Serrano Ávila Marahy Palabras Clave: Regulación genética, Operon de la lactosa, represión catabólica. Resumen: Al haber ausencia de glucosa y presencia de otro carbohidrato la bacteria activa mecanismos si están expresados en sus genes que logran la utilización de estos, en este caso nuestra bacteria Escherichia coli tiene al operón lac que puede hidrolizar la lactosa para poder obtener glucosa que le sirva al microorganismo como fuente de carbono, en este experimento vimos como en presencia de lactosa el microorganismo sintetizo proteínas que lograban la síntesis de esta siempre y cuando no tuvieran glucosa de por medio. Esto se logró al incluir ONPG y este al ser un análogo de la lactosa fue hidrolizado por la βgalactosidasa.a ortonitrofenol provocando un color amarillo. Todos ellos se transcriben en una sola molécula Introducción. La regulación metabólica es el incremento o el decremento de una reacción enzimática o de toda una secuencia de reacciones enzimáticas de las rutas metabólicas. La regulación surge de la necesidad de la célula de estar en equilibrio. La célula logra el equilibrio entre sus reacciones enzimáticas a través, principalmente, de la modificación de la actividad de las enzimas que contiene. Uno de estos mecanismos globales de regulación involucra el aumento o disminución de la concentración de enzima por medio de la regulación de la expresión genética. El DNA de una célula puede contener miles de genes dependiendo de su complejidad. Sin embargo, sólo una parte de esta conformación genética es requerida por la célula en todo momento (expresión constitutiva).Existen genes con una función más especializada y cuya participación sólo es requerida por la célula bajo ciertas circunstancias. Por ello, todos los organismos son capaces de regular la expresión de sus genes. En el caso de las bacterias, la regulación de la expresión genética les permite responder metabólicamente a los cambios en su ambiente de manera rápida y precisa. 1. Un operón se define como un conjunto de genes que pueden regular su propia expresión dependiendo de la presencia o ausencia de un sustrato. El operón de la lactosa se requiere para el transporte y metabolismo del carbohidrato lactosa en Escherichia coli. El operón está formado por tres componentes: un gen regulador, un centro de control (operador y promotor) y los genes estructurales. El gen regulador (el gen lacI) no se encuentra adyacente al operón, y su producto proteico tiene función de represor al unirse al operador, localizado entre el promotor y lacZ. El operador es una secuencia de DNA que de hecho, se encuentra traslapada en la secuencia del promotor. 2 Cuando el represor o proteína represora está unido al operador, la RNA polimerasa no puede unirse al promotor y por lo tanto no hay transcripción de los genes estructurales. Los genes estructurales son lacZ, lacY y lacA, que codifican para las enzimas -galactosidasa, permeasa y transcetilasa respectivamente.

de RNA mensajero (RNA policistrónico, es decir, que contiene la información para codificar varias proteínas).3 Cuando hay lactosa presente, la bacteria toma unas pocas moléculas de ésta y las convierte en alolactosa que es capaz de unirse al represor, impidiendo que éste se pegue al operador. La subsecuente unión de la RNA polimerasa al promotor ocasiona la transcripción de los genes

estructurales y la posterior traducción en las enzimas necesarias para la utilización de la lactosa como fuente de carbono y energía. Cuando se termina la lactosa, el represor se vuelve a unir al operador bloqueando la expresión de los genes estructurales. La presencia o ausencia de la lactosa no es el único factor que influye sobre la expresión del operón de la lactosa. Si la célula tiene una fuente de glucosa suficiente para sus requerimientos energéticos, no necesita metabolizar lactosa aún cuando esté presente, entonces lleva a cabo un proceso denominado represión catabólica, que involucra a una segunda proteína reguladora, CAP (proteína activadora de catabolito), y un segundo sitio de unión, el sitio CAP, adyacente al promotor. 3

Fig ura 1. Imagen de la coloración de los Eppendorf de microfuga con el Operón Lac, el tubo E es el control del experimento (Sin E.coli).

Tubo Tono coloracíon amarilla

de

A

B

C

D

E

+

++ ++

+ + +

+ +

-

Tabla 1. Intensidad de color amarillo expresado en los tubos donde hay presencia de la β-galactosidasa.

Discusión. Tubo A: contenía solo Glucosa al 2%, al tener solo glucosa como fuente de carbono, la bacteria no requiere del uso de lactosa y no debió activarse el operón lac,

sin embargo hubo coloración amarilla lo que Hipótesis: Se observara una coloración amarilla en los tubos donde esté activo el operon lac el cual al expresar a la β -galactosidasa reaccionara con el ONPG dando como producto al ortonitrofenol el cual es el responsable de esta coloración la cual dependerá de la cantidad de βgalactosidasa. . Objetivos.: 1)Comprender la importancia de la regulación genética como mecanismo para controlar los niveles de enzimas en la célula. 2) Conocer los elementos que integran el operón de la lactosa.3) Entender el funcionamiento del operón de la lactosa en presencia y ausencia de este carbohidrato.

Resultados.

indica que se expresó el gen z para la expresión de β-galactosidasa que metabolizo el ONPG aunque el color fue muy tenue, esto podría deberse a que la solución de la glucosa estuviera contaminada con lactosa. El tubo B contenía únicamente lactosa al 2%, al ser la única fuente de carbono E.coli activó el operón lac que provoco la formación de la β-galactosidasa que metabolizo al ONPG, por ello la coloración amarilla es la más intensa de todos los tubos. El tubo C contiene Glucosa y Lactosa, ambas al 2%. Al haber presencia de glucosa, este fue el primer carbohidrato que la bacteria uso como fuente carbono, al agotarse la glucosa, se activó el operón lac que provoco la expresión de βgalactosidasa y comenzó a utilizar la lactosa restante. Es por ello que se observa una coloración amarilla no mayor a la que se tuvo en donde hubo solo lactosa (tubo B). El Tubo D contenía únicamente Glucosa al 2% por lo tanto fue el primer carbohidrato en metabolizarse por completo, sin embargo, se le agregó lactosa al 2% a los 7.5 minutos de incubación, tiempo al cual la bacteria ya había utilizado la glucosa al

haberse agotado y añadirle lactosa se activó la expresión de la β -galactosidasa y se observa una coloración amarilla menor a las anteriores (Tubo B y C). El tubo E solo carbohidratos y ONPG, al no haber bacteria no habrá expresión del operon lac y no se expresara el gen Z que hidroliza al ONPG por ende no habrá coloración en este tubo el cual se utilizó como control. Conclusión.

El operón lac es un gen inducible el cual se activara únicamente si es necesario, la glucosa es una fuente de carbono utilizada por la mayoría de las bacterias, al estar en ausencia este carbohidrato y tener lactosa en el medio si la bacteria tiene este operón se inducirá su activación el cual expresara genes (Z, Y y A) para la utilización de esta fuente de carbono, se utiliza un análogo de la lactosa (ONPG) para evidenciar en este caso la expresión del gen Z (β – galactosidasa) la cual hidrolizara a este análogo a ortonitrofenol y se observara una coloración amarilla.

Bibliografía. 1)

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Regulación de la expresión genética Visto el 29/10/14:http://www.uhu.es/08007/documentos %20de %20texto/apuntes/200607/tema_11regulacion_ge nica.pdf Regulación de la expresión génica en procariontes. Visto el 29/10/14 http://pendientedemigracion.ucm.es/info/ge netica/grupod/Operon/Operon.htm#Regulac ión en bacterias Presentación Operon Lac. Visto el 29/10/14: http://bioquimexperimental.wordpress.com/