Le cellule e la risposta ai stimoli complessi
Unicellulari e pluricellulari
Le cellule rispondono in modo complesso a stimoli complessi. In organismi unicellulari e pluricellulari, la presenza o l'assenza di glucosio e lattosio porta all'induzione dei geni responsabili dell'utilizzazione del lattosio.
Organismi unicellulari
- Duplicazione cellulare
- Risposta agli stimoli dell’ambiente esterno
Organismi pluricellulari
- Duplicazione cellulare
- Sviluppo e differenziamento di tipi cellulari specializzati
- Risposta agli stimoli dell’ambiente esterno
- Coordinamento tra le funzioni dei diversi tipi cellulari
- La maggior parte delle risposte cellulari richiede l’attivazione e/o la repressione coordinata di molti geni
In tutti gli organismi viventi, le informazioni contenute nel genoma non si esprimono contemporaneamente e sono finemente regolate.
Tipi di geni
- Geni ad espressione costitutiva (housekeeping)
- Geni ad espressione condizionale (inducibili, reprimibili)
- Geni specializzati (tessuto-specifici, che a loro volta possono essere costitutivi o condizionali)
Il controllo della trascrizione nei procarioti
Il ruolo del fattore sigma è fondamentale nel controllo della trascrizione nei procarioti. Ecco alcuni esempi:
- Sigma gene function factor rpoD: principal sigma factor 70s
- rpoN (ntrA nitrogen-regulated gene transcription 54s, glnF)
- rpoH: heat-shock gene transcription 32s
- rpoS: gene expression in stationary phase cells Ss
- rpoF: expression of flagellar operon ssF involved in heat shock and oxidative stress responses
- rpoE (σE): regulates expression of extracytoplasmic proteins
- fecI: regulates the fec genes for iron dicitrate transport FecIs
Operoni: lattosio e triptofano
Operone del lattosio, un esempio di operone inducibile, e operone del triptofano, un esempio di operone reprimibile, illustrano i meccanismi di controllo. Nell'operone del lattosio, il repressore è attivo quando non è legato all’effettore, mentre nell'operone del triptofano, il repressore è attivo quando è legato all’effettore. Si tratta in entrambi i casi di un meccanismo di controllo negativo: il repressore in forma attiva spegne sempre la trascrizione.
Regolazione positiva dell’operone lac
Quando il lattosio è presente e il glucosio è presente, vi è bassa espressione dell’operone lac. Se il glucosio è assente o basso, i livelli di cAMP aumentano, e la trascrizione dell’operone aumenta di circa 50 volte. Il cAMP è un secondo messaggero, mentre CRP è la proteina legante cAMP. Quando il cAMP è alto e il glucosio è basso, il CRP si attacca e l'operone è pronto per essere potenziato.
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