Operon Lac
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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. Todos ellos se transcriben en una sola molécula 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 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 β-galactosidasa. . 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. 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 A B C D E Tono de coloracíon amarilla + +++ + ++ + + + - 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, 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
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operón lac
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REGULACIN GENTICA EN EL OPERN lacDaz Muiz Leonel, Monroy Reyes Berenice, Romn Macorra Ivania, Serrano vila MarahyPalabras Clave: Regulacin gentica, Operon de la lactosa, represin catablica.
Resumen: Al haber ausencia de glucosa y presencia de otro carbohidrato la bacteria activa mecanismos si estn expresados en sus genes que logran la utilizacin de estos, en este caso nuestra bacteria Escherichia coli tiene al opern 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 protenas que lograban la sntesis de esta siempre y cuando no tuvieran glucosa de por medio. Esto se logr al incluir ONPG y este al ser un anlogo de la lactosa fue hidrolizado por la -galactosidasa.a ortonitrofenol provocando un color amarillo.
Introduccin. La regulacin metablica es el incremento o el decremento de una reaccin enzimtica o de toda una secuencia de reacciones enzimticas de las rutas metablicas. La regulacin surge de la necesidad de la clula de estar en equilibrio. La clula logra el equilibrio entre sus reacciones enzimticas a travs, principalmente, de la modificacin de la actividad de las enzimas que contiene. Uno de estos mecanismos globales de regulacin involucra el aumento o disminucin de la concentracin de enzima por medio de la regulacin de la expresin gentica. El DNA de una clula puede contener miles de genes dependiendo de su complejidad. Sin embargo, slo una parte de esta conformacin gentica es requerida por la clula en todo momento (expresin constitutiva).Existen genes con una funcin ms especializada y cuya participacin slo es requerida por la clula bajo ciertas circunstancias. Por ello, todos los organismos son capaces de regular la expresin de sus genes. En el caso de las bacterias, la regulacin de la expresin gentica les permite responder metablicamente a los cambios en su ambiente de manera rpida y precisa. 1. Un opern se define como un conjunto de genes que pueden regular su propia expresin dependiendo de la presencia o ausencia de un sustrato. El opern de la lactosa se requiere para el transporte y metabolismo del carbohidrato lactosa en Escherichia coli. El opern est 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 opern, y su producto proteico tiene funcin 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. 2Cuando el represor o protena represora est unido al operador, la RNA polimerasa no puede unirse al promotor y por lo tanto no hay transcripcin de los genes estructurales.Los genes estructurales son lacZ, lacY y lacA, que codifican para las enzimas -galactosidasa, permeasa y transcetilasa respectivamente. Todos ellos se transcriben en una sola molcula de RNA mensajero (RNA policistrnico, es decir, que contiene la informacin para codificar varias protenas).3Cuando hay lactosa presente, la bacteria toma unas pocas molculas de sta y las convierte en alolactosa que es capaz de unirse al represor, impidiendo que ste se pegue al operador. La subsecuente unin de la RNA polimerasa al promotor ocasiona la transcripcin de los genes
estructurales y la posterior traduccin en las enzimas necesarias para la utilizacin de la lactosa como fuente de carbono y energa. Cuando se termina la lactosa, el represor se vuelve a unir al operador bloqueando la expresin de los genes estructurales. La presencia o ausencia de la lactosa no es el nico factor que influye sobre la expresin del opern de la lactosa. Si la clula tiene una fuente de glucosa suficiente para sus requerimientos energticos, no necesita metabolizar lactosa an cuando est presente, entonces lleva a cabo un proceso denominado represin catablica, que involucra a una segunda protena reguladora, CAP (protena activadora de catabolito), y un segundo sitio de unin, el sitio CAP, adyacente al promotor. 3Hiptesis: Se observara una coloracin amarilla en los tubos donde est activo el operon lac el cual al expresar a la -galactosidasa reaccionara con el ONPG dando como producto al ortonitrofenol el cual es el responsable de esta coloracin la cual depender de la cantidad de -galactosidasa. . Objetivos.: 1)Comprender la importancia de la regulacin gentica como mecanismo para controlar los niveles de enzimas en la clula. 2) Conocer los elementos que integran el opern de la lactosa.3) Entender el funcionamiento del opern de la lactosa en presencia y ausencia de este carbohidrato. Resultados. Figura 1. Imagen de la coloracin de los Eppendorf de microfuga con el Opern Lac, el tubo E es el control del experimento (Sin E.coli).TuboABCDE
Tono de coloraconamarilla++++++++++-
Tabla 1. Intensidad de color amarillo expresado en los tubos donde hay presencia de la -galactosidasa.
Discusin.
Tubo A: contena solo Glucosa al 2%, al tener solo glucosa como fuente de carbono, la bacteria no requiere del uso de lactosa y no debi activarse el opern lac,
sin embargo hubo coloracin amarilla lo que indica que se expres el gen z para la expresin de -galactosidasa que metabolizo el ONPG aunque el color fue muy tenue, esto podra deberse a que la solucin de la glucosa estuviera contaminada con lactosa. El tubo B contena nicamente lactosa al 2%, al ser la nica fuente de carbono E.coli activ el opern lac que provoco la formacin de la -galactosidasa que metabolizo al ONPG, por ello la coloracin amarilla es la ms 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 activ el opern lac que provoco la expresin de -galactosidasa y comenz a utilizar la lactosa restante. Es por ello que se observa una coloracin amarilla no mayor a la que se tuvo en donde hubo solo lactosa (tubo B). El Tubo D contena nicamente Glucosa al 2% por lo tanto fue el primer carbohidrato en metabolizarse por completo, sin embargo, se le agreg lactosa al 2% a los 7.5 minutos de incubacin, tiempo al cual la bacteria ya haba utilizado la glucosa al haberse agotado y aadirle lactosa se activ la expresin de la -galactosidasa y se observa una coloracin amarilla menor a las anteriores (Tubo B y C). El tubo E solo carbohidratos y ONPG, al no haber bacteria no habr expresin del operon lac y no se expresara el gen Z que hidroliza al ONPG por ende no habr coloracin en este tubo el cual se utiliz como control. Conclusin. El opern lac es un gen inducible el cual se activara nicamente si es necesario, la glucosa es una fuente de carbono utilizada por la mayora de las bacterias, al estar en ausencia este carbohidrato y tener lactosa en el medio si la bacteria tiene este opern se inducir su activacin el cual expresara genes (Z, Y y A) para la utilizacin de esta fuente de carbono, se utiliza un anlogo de la lactosa (ONPG) para evidenciar en este caso la expresin del gen Z ( galactosidasa) la cual hidrolizara a este anlogo a ortonitrofenol y se observara una coloracin amarilla.Bibliografa. 1) Regulacin de la expresin gentica Visto el 29/10/14:http://www.uhu.es/08007/documentos%20de%20texto/apuntes/200607/tema_11regulacion_genica.pdf2) Regulacin de la expresin gnica en procariontes. Visto el 29/10/14 http://pendientedemigracion.ucm.es/info/genetica/grupod/Operon/Operon.htm#Regulacin en bacterias3) Presentacin Operon Lac. Visto el 29/10/14: http://bioquimexperimental.wordpress.com/
