Biología II›Genes y biotecnología

Regulación génica

Gene Regulation

¿Por qué las células difieren si comparten el mismo ADN?
🤔 Célula de piel vs neurona
①Todas las células somáticas comparten ~20.000 genes
②Pero la piel hace queratina y los glóbulos rojos hemoglobina
③El secreto: qué genes se "encienden/apagan" define la identidad celular
④Regulación génica = mecanismo que activa selectivamente los genes necesarios
⑤Es el principio de la "diferenciación"
Procariotas — modelo del operón lac
🧬 El ahorro inteligente de E. coli
①E. coli prefiere glucosa (la fuente más eficiente)
②Solo produce lactasa cuando hay lactosa — ¡ahorra energía!
③Si hay glucosa, no produce lactasa aunque haya lactosa
④Este sistema regulador es el "operón lac"
Condición ON del operón lac
Lactosa ✓ + Glucosa ✗ → represor inactivo → transcripción ON
ambas condiciones deben cumplirse para la expresión

Estados del operón lac

📊Expresión por combinación lactosa/glucosa
LactosaGlucosaOperón lacRazón
✗✗OFFno se necesita lactosa → represor bloquea operador
✗✓OFFse usa glucosa → no hace falta lactasa
✓✓OFFse prefiere glucosa (represión catabólica)
✓✗ONsólo hay lactosa → ¡debe digerirse!
Componentes del operón

Partes del operón

📋Funciones de cada componente del operón lac
Gen regulador
siempre expresado, produce el represor
codifica el represor
Promotor
la ARN polimerasa se une aquí para iniciar transcripción
sitio de unión de la ARN polimerasa
Operador
interruptor — si está bloqueado, no hay transcripción
sitio de unión del represor
Genes estructurales (Z, Y, A)
Z=β-galactosidasa, Y=permeasa, A=transacetilasa
codifican enzimas para la lactosa
Regulación génica eucariótica — sistema multinivel
🏗️ Procariota vs Eucariota: distinta complejidad
①Procariota: un operón = ON/OFF (interruptor simple)
②Eucariota: regulación a nivel ADN → ARNm → proteína
③Estructura intrón/exón, empaquetado por histonas — controles extra
④Esto permite la diferenciación compleja en organismos pluricelulares
Control a nivel transcripcional
factor de transcripción + promotor → unión de ARN polimerasa → inicio de transcripción
los TFs son los interruptores clave

Niveles de regulación

📋Niveles de control de expresión génica eucariótica
Pre-transcripción
estructura de la cromatina → accesibilidad génica
metilación del ADN, modificación de histonas
Transcripción
el nivel de regulación más importante
TF, enhancers, silencers
Post-transcripción
eliminación de intrones, splicing alternativo → varias proteínas de un gen
procesamiento del ARNm (splicing)
Traducción
vida útil del ARNm → cantidad de proteína
degradación de ARNm por miARN
Post-traducción
control de actividad/degradación de proteínas
fosforilación, ubiquitinación
Epigenética
metilación del ADN, acetilación de histonas → cambia la expresión sin cambiar la secuencia
el entorno puede alterar la expresión (¡heredable!)
Resumen
Esencia de la regulación génica
mismo ADN + distinta expresión = diferenciación celular
por qué células del mismo genoma se vuelven distintas
🎯 Puntos clave
①Operón lac ON: lactosa ✓ + glucosa ✗
②Gen regulador → represor / Operador = interruptor
③Lactosa se une al represor → deja el operador → comienza la transcripción
④Eucariotas: TF + promotor (multinivel)
⑤Epigenética: metilación/modificación de histonas → sin cambio de secuencia, sí de expresión