Concetti Chiave
- Negli anni '60, la scoperta del DNA ha rivelato che i batteri, come l'Escherichia Coli, regolano l'espressione genica in base all'ambiente, attraverso l'uso di operoni.
- L'operone del lattosio, il primo scoperto, permette ai batteri di produrre enzimi per scindere il lattosio in presenza di questa molecola, attivando l'RNA polimerasi.
- Esistono operoni inducibili e repressibili; quello del lattosio è inducibile, mentre l'operone del triptofano si attiva in assenza di questo amminoacido e si blocca quando è presente in eccesso.
- L'operone comprende un promotore e un operatore; il repressore regola l'espressione legandosi all'operatore in assenza del lattosio.
- La ricerca sugli operoni ha avuto un impatto significativo sulla comprensione della regolazione genica, portando a importanti riconoscimenti, incluso il Premio Nobel.
Scoperta del DNA e regolazione genetica
Negli anni ’60 è stato scoperto il DNA e il codice genetico. Dei richercatori, studiando l’Escherichia Coli, scoprono che non costruiscono tutte le proteine: in alcuni contesti ambientali ne producono alcune, altrimenti altre. L’espressione cellulare è quindi regolata. Ad attuare la regolazione sono necessari gli operoni; il primo ad essere scoperto quello del lattosio (lac). Esso scinde le molecole del lattosio per liberare energia. I geni dei batteri sono fatti da sequenze prefissate, concatenate in modo rigido, una dietro l’altra. I geni dei batteri sono delle sequenze di geni che vengono espressi l’uno dietro l’altro, in blocchi. Nel momento in cui l’operone è aperto e si può esprimere, sono espressi i geni, che daranno vita alle proteine (3 nel caso del lattosio). Nel nostro DNA solo l’1% è fatto di geni in questo senso. Tutto il resto sono sequenze che stanno in mezzo a questi geni; c’è quindi una flessibilità molto maggiore.
Funzionamento dell'operone del lattosio
Nell’operone c’è un sito chiamato promotore, in cui si va ad agganciare l’RNA polimerasi. A questo punto di fianco al promotore c’è un operatore (un sito), che si attacca e dovrebbe iniziare a trascrivere l’RNA messaggero, copiando l’informazione del DNA nell’RNA messaggero. L’RNA polimerasi è bloccato se non c’è il lattosio perché nel sito promotore è agganciata una proteina chiamata repressore, sintetizzata da un gene regolatore che sta prima del promotore secondo la sequenza. L’escherichia coli produce continuamente questo repressore, ma se non c’è il lattosio il repressore si attacca all’operatore; se c’è il lattosio il repressore viene bloccato e l’RNA polimerasi scorre per scindere il lattosio. Le molecole sono fatte in modo da leggere se c’è il lattosio no. Vengono creati enzimi per scindere il lattosio quando esso è presente.
Operoni inducibili e repressibili
Nell’espressione dei procarioti si distinguono sequenze cis e sequenze trans. Cis sono sequenze di nucleotidi, trans sono sequenze di amminoacidi (proteine).
L’operone è il tutto, l’operatore è la sequenza (trans) a cui si aggancia il repressore (cis). Questo operone si chiama inducibile perché è bloccato e quando serve si sblocca. Quando nell’ambiente serve che l’operone sia sbloccato, viene sbloccato. Significa che il batterio ha il lattosio, lo può digerire e può produrre gli enzimi per farlo. Questo è stata una scoperta importantissima, che ha portato i suoi scopritori al Nobel.
Dopo quello del lattosio è stato scoperto l’operone del triptofano, un amminoacido che serve a trasmettere la serotonina. Il triptofano viene sintetizzato dai batteri; il suo operone funziona al contrario di quello del lattosio: mentre il precedente è bloccato e quando c’è il lattosio si sblocca, quando il triptofano è presente in quantità elevata, il repressore è normalmente inattivo e il triptofano lo attiva. Il repressore cambia forma, si aggancia all’operatore.
Domande da interrogazione
- Qual è la scoperta fondamentale riguardante il DNA avvenuta negli anni '60?
- Come funziona l'operone del lattosio?
- Qual è la differenza tra operoni inducibili e repressibili?
- Qual è l'importanza della scoperta degli operoni?
Negli anni '60 è stata scoperta la struttura del DNA e il codice genetico, rivelando che l'espressione cellulare è regolata e che i batteri, come l'Escherichia Coli, producono diverse proteine a seconda delle condizioni ambientali.
L'operone del lattosio si attiva quando il lattosio è presente; in assenza di lattosio, un repressore blocca l'RNA polimerasi, impedendo la trascrizione. Quando il lattosio è presente, il repressore viene disattivato, permettendo la produzione degli enzimi necessari per scindere il lattosio.
Gli operoni inducibili, come quello del lattosio, sono bloccati e si attivano in presenza di un substrato, mentre gli operoni repressibili, come quello del triptofano, sono attivi fino a quando il substrato è presente in quantità elevate, attivando il repressore che blocca l'espressione.
La scoperta degli operoni ha rivoluzionato la comprensione della regolazione genetica nei procarioti, portando i suoi scopritori a ricevere il Premio Nobel, evidenziando l'importanza della regolazione dell'espressione genica in risposta all'ambiente.
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo
