Regulación de la expresión génica y genomas

Todas las células de un organismo tienen el mismo ADN y, sin embargo, una neurona y un hepatocito son completamente distintos. La explicación está en la regulación de la expresión génica, que el currículo de Biología de 2º de Bachillerato relaciona con la diferenciación celular, junto con la comparación entre los genomas procariota y eucariota. Este material trabaja esos saberes; la transcripción y la traducción paso a paso se estudian en otros materiales de la categoría.

Empezarás por la idea de por qué se regulan los genes: ahorro de energía, respuesta a los cambios del medio y especialización de las células, y por la distinción entre genes constitutivos y genes regulados. La parte central es el modelo del operón propuesto por Jacob y Monod: gen regulador, promotor, operador y genes estructurales. Estudiarás el operón lac de Escherichia coli como sistema inducible, en el que la lactosa libera al represor, y el operón trp como sistema reprimible, en el que el triptófano actúa como correpresor. También verás de forma sencilla el papel de la glucosa a través del AMPc y la proteína CAP.

Una parte importante del material consiste en predecir resultados: qué ocurre con los genes lac con o sin lactosa, con o sin glucosa, y en bacterias con mutaciones en el operador o en el represor. Este razonamiento, que exige tener claro el papel de cada elemento, es el que más se pide en las preguntas de aplicación.

Después pasarás a los eucariotas, donde la regulación ocurre en varios niveles: la estructura de la cromatina (eucromatina y heterocromatina, metilación del ADN y acetilación de histonas, es decir, la epigenética), los factores de transcripción y las secuencias potenciadoras, la maduración alternativa del ARN mensajero, la estabilidad del ARN y los microARN, y las modificaciones de las proteínas. Con ello entenderás la diferenciación celular y los distintos tipos de células madre según su potencia. Por último, compararás los genomas procariota y eucariota: número y forma de los cromosomas, histonas, intrones, ADN no codificante, operones, plásmidos y telómeros.

Puedes practicar con un cuestionario de doce preguntas con explicación, tarjetas de memoria con los conceptos clave, un examen oral en el que un examinador te plantea casos de uno en uno y te corrige, y una ficha de trabajo escrito de ocho preguntas de desarrollo para responder a mano, como explicar el operón lac con un esquema razonado o comparar un sistema inducible y uno reprimible.

• Explicar por qué se regula la expresión génica y distinguir genes constitutivos y regulados.
• Describir el modelo del operón y el funcionamiento de los operones lac (inducible) y trp (reprimible).
• Predecir la expresión del operón lac según la presencia de lactosa y glucosa y en cepas mutantes.
• Explicar los niveles de regulación en eucariotas y su relación con la diferenciación celular.
• Comparar las características de los genomas procariota y eucariota.

Material de práctica elaborado por Zestly a partir de los saberes básicos del bloque B de Biología de 2º de Bachillerato (regulación de la expresión génica y su importancia en la diferenciación celular; los genomas procariota y eucariota), Real Decreto 243/2022.