Concetti Chiave
- Le cellule procariotiche e degli organismi pluricellulari regolano l'espressione genica in risposta a diverse esigenze ambientali e metaboliche.
- Il batterio E. coli adatta la sintesi enzimatica a seconda della disponibilità di zuccheri, come il lattosio nei neonati e il glucosio negli adulti.
- In assenza di lattosio, E. coli blocca la trascrizione degli enzimi necessari per l'utilizzo del lattosio, risparmiando energia cellulare.
- L'operone-lac è un esempio di operone inducibile, attivato solo in presenza di lattosio per avviare la trascrizione genica.
- Gli operoni anabolici, al contrario, vengono repressi quando c'è un eccesso del composto che codificano, regolando la crescita cellulare.
Indice
Adattamento cellulare nei procarioti
Durante il ciclo vitale la cellula di un procariote o gruppi di cellule di un organismo pluricellulare possono trovarsi ad affrontare situazioni diverse: possono aver bisogno di sintetizzare proteine o viceversa non averne momentaneo bisogno; trovarsi nella condizione di utilizzare un substrato anziché un altro.
Esempio di duttilità dell'E. coli
Si pensi per esempio all’E, coli che risieda nell’intestino di un lattante e all’E, coli dell’intestino di un individuo adulto. Nel lattante il batterio cresce in presenza del lattosio e deve produrre enzimi per utilizzare questo zucchero come fonte di energia; nell’adulto utilizza soprattutto glucosio.
Il batterio in questo caso fornisce uno straordinario esempio di duttilità e di risparmio energetico, riuscendo perfettamente ad adeguarsi alle esigenze contingenti.
Regolazione genica e operoni
In assenza di lattosio mette in opera un meccanismo di regolazione dell’espressione genica, per evitare un inutile lavoro cellulare, cioè la produzione degli enzimi per l’utilizzazione dello zucchero in sua assenza.
Il batterio attua cioè un blocco della trascrizione dell’mRNA, che codifica per la catena enzimatica dell’utilizzazione del lattosio; in definitiva solo in presenza di quest’ultimo la trascrizione verrà indotta.
I geni, in questo modo regolati, costituiscono l’operone-lac, l’operone per l’utilizzazione del lattosio, e costituiscono un esempio di operoni del Catabolismo, detti pertanto inducibili. Essi infatti, in assenza del substrato, non vengono trascritti, mentre la trascrizione viene indotta solo in presenza del lattosio.
Al contrario gli operoni anabolici, che codificano enzimi impegnati nella crescita cellulare, in presenza di un eccesso del composto da loro prodotto o aggiunto dall’esterno, vengono dalla cellula repressi.
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