Concetti Chiave
- I plasmidi sono anelli di DNA che i batteri possono trasmettere tramite tubi di coniugazione, duplicandosi insieme al cromosoma principale.
- I trasposoni sono sequenze di DNA che si spostano all'interno o tra cromosomi, trasportando materiale genetico simile a mutazioni cromosomiche.
- La regolazione genica nell'E. coli avviene tramite un gene regolatore che controlla l'espressione dei geni per ottimizzare l'uso energetico.
- Quando l'E. coli si trova in presenza di lattosio, deve produrre specifiche proteine per metabolizzarlo, mentre non è necessario quando è presente solo glucosio.
- L'operone lac comprende un promotore, un operatore e tre geni che codificano per enzimi del metabolismo del lattosio, regolati da un repressore attivato dal lattosio stesso.
Trasmissione dei plasmidi
Da un batterio a un altro possono trasmettersi i "plasmidi". Essi sono dei piccoli anellini di DNA che i batteri possono avere al di là del loro cromosoma, delle sequenze di nucleotidi che possono contenere uno o più geni. Ogni volta che il cromosoma principale si duplica, si duplicano anche questi plasmidi. Essi si trasmettono tramite i tubi di coniugazione.
Meccanismo dei trasposoni
Un altro metodo per trasferire i geni è quello che avviene per mezzo dei trasposoni. Essi sono particolari sequenze di DNA non significative che possono essere spostate da un punto all'altro dello stesso cromosoma o anche da un cromosoma ad un altro. In mezzo a due trasposoni è presente il materiale generico che viene trasportato poi attraverso i tubi. Il
procedimento, quindi, risulta simile a quello delle mutazioni cromosomiche.
Regolazione genica nell'E. coli
A volte i geni sono regolati da un meccanismo che li controlla e decide se questi devono esprimersi o no (per risparmiare anche dal punto di vista energetico). L'espressione di questi geni è controllata da un gene detto "regolatore". Questo meccanismo di regolazione è stato visto inizialmente sull'Escherichia coli, un batterio satellite sul quale sono stati fatti molti studi. Esso è un batterio fecale che ospitiamo tutti nel nostro intestino e che può essere coltivato come tutti gli altri batteri. L'E. coli si nutre prevalentemente di glucosio.
Qual è il metabolismo del lattosio nell'E. coli?
Nota: per verificare che un batterio è sensibile a un determinato antibiotico si fa l'antibiogramma (ABG). Quando l'E. coli si trova improvvisamente sommerso in un terreno di coltura, ad esempio, dal latte che contiene lattosio (galattosio + glucosio), deve produrre tre proteine per assorbirlo e metabolizzarlo (tra cui la β-galattosidasi, utilizzata per scindere galattosio e glucosio). Quando deve nutrirsi di glucosio soltanto non dà problemi. Quando c'è il glucosio, quindi, il gene regolatore non permette la formazione di proteine specifiche, cosa che avviene invece con la presenza del lattosio.
Funzionamento dell'operone lac
I geni che codificano i tre enzimi in grado di metabolizzare il lattosio sono detti geni strutturali e vengono trascritti insieme in un'unica molecola di mRNA. Inoltre questi tre geni condividono uno stesso promotore. Esso però non si trova subito prima del primo gene, ma prima dell'operatore, una sequenza di DNA a cui è legato un enzima che si chiama
"repressore". L'insieme del promotore, operatore e repressore, più i tre geni costituisce l'operone lac. Se il repressore è legato all'operatore, l'RNA polimerasi non può svolgere il suo compito. Quando invece il repressore non è legato all'operatore, l'RNA polimerasi è libera di formare l'mRNA. Quindi il repressore decide se far formare o meno questi enzimi. Il repressore viene prodotto da un gene detto "regolatore". Gli operoni funzionano in due modi: tramite l'induttore, che ha il compito di sbloccare il repressore (nel caso dell'operone lac è il lattosio stesso) o con il corepressore.
Domande da interrogazione
- Cosa sono i plasmidi e come vengono trasmessi tra i batteri?
- Qual è il ruolo dei trasposoni nel trasferimento genico?
- Come avviene la regolazione genica nell'E. coli?
- Come funziona l'operone lac nell'E. coli?
I plasmidi sono piccoli anelli di DNA che possono contenere geni e vengono trasmessi da un batterio a un altro tramite tubi di coniugazione, duplicandosi insieme al cromosoma principale (Trasmissione dei plasmidi).
I trasposoni sono sequenze di DNA che possono spostarsi all'interno dello stesso cromosoma o tra cromosomi, trasportando il materiale genetico e contribuendo a mutazioni cromosomiche (Meccanismo dei trasposoni).
La regolazione genica nell'E. coli è controllata da un gene regolatore che decide se i geni devono esprimersi o meno, ottimizzando l'uso energetico (Regolazione genica nell'E. coli).
L'operone lac consiste in un promotore, un operatore e tre geni strutturali che codificano per enzimi del metabolismo del lattosio. Il repressore, legato all'operatore, impedisce la trascrizione fino a quando non viene sbloccato dal lattosio (Funzionamento dell'operone lac).
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