Apuntes de Biología Molecular

Operón Lactosa

El operón lactosa es un operón inducible que regula la expresión de los genes que codifican las enzimas necesarias para el metabolismo de la lactosa. Posee varias regiones clave:

• Promotor: Región del ADN que reconoce la ARN polimerasa para iniciar la transcripción.
• Operador: Región del ADN reconocida por la proteína represora.
• Gen Represor: Codifica la proteína represora.

Regulación del Operón Lactosa

• Sin lactosa en el medio: El represor está unido a la región operadora, impidiendo la transcripción de los genes del operón lac. La ARN polimerasa se une al promotor, pero no puede avanzar.
• Sin glucosa en el medio: La falta de glucosa activa la adenilato ciclasa, que sintetiza AMP cíclico (AMPc) a partir de ATP. El AMPc actúa como señal de «hambre», indicando la falta de glucosa.
• Ni glucosa ni lactosa: La falta de glucosa induce la formación de AMPc, que se une a la proteína activadora de genes catabólicos (CAP). CAP se une al ADN, facilitando la unión de la ARN polimerasa al promotor. Sin embargo, la ausencia de lactosa mantiene al represor unido al operador, bloqueando la transcripción.

Características de los Plásmidos para Clonación

Para ser un buen vector de clonación, un plásmido debe tener las siguientes características:

• Tamaño pequeño: (Aproximadamente 3000 pares de bases) para reducir el consumo de recursos celulares.
• Origen de replicación: Para replicarse dentro de la bacteria huésped.
• Sitios de restricción únicos: Múltiples sitios de corte para enzimas de restricción (sitios de multiclonación) que facilitan la inserción del ADN de interés.
• Gen de selección: Un gen que permita la selección de bacterias que contienen el plásmido (por ejemplo, resistencia a antibióticos como la penicilina).
• Gen de reconocimiento: Un gen que permita un fácil reconocimiento del plásmido.
• Alto número de copias: Para producir muchas copias del gen insertado.

Aminoácidos Importantes

• Ibuprofeno: Antiinflamatorio.
• Talidomida: Inicialmente desarrollada como calmante y sedante para embarazadas, pero causó mutaciones en bebés y fue prohibida.
• Fosfoserina: Éster de ácido fosfórico y serina, componente de muchas proteínas como resultado de modificaciones postraduccionales.

Tipos de Proteínas

• Proteínas estructurales: Responsables de la forma y estabilidad de células y tejidos (ej., histonas).
• Proteínas de transporte: Transportan moléculas (ej., hemoglobina).
• Proteínas de defensa: Protegen al organismo (ej., inmunoglobulina G).
• Proteínas reguladoras: Regulan la actividad celular (ej., hormonas, receptores).
• Proteínas catalíticas: Enzimas que aceleran procesos químicos.
• Proteínas motoras: Generan movimiento (ej., actina y miosina).
• Proteínas almacenadoras: Almacenan moléculas e iones.

Técnicas de Aislamiento de Proteínas

• Precipitación salina: Separación basada en la solubilidad diferencial de las proteínas en función de la fuerza iónica.
• Diálisis: Separación de moléculas grandes de las pequeñas mediante difusión selectiva a través de una membrana semipermeable.
• Filtración en gel: Separación basada en el tamaño molecular.
• Electroforesis: Separación de moléculas cargadas en un campo eléctrico.
• Cromatografía de afinidad: Separación basada en la afinidad de una proteína por un ligando específico.

Propiedades de las Proteínas

• Capacidad amortiguadora: Debido a su comportamiento anfótero (efecto tampón).
• Solubilidad: Depende de la estructura terciaria; las proteínas globulares son solubles, mientras que las fibrilares son insolubles.
• Especificidad: Cada especie biológica posee proteínas únicas.

Estudio del Plegamiento de las Proteínas

Para estudiar el plegamiento de una proteína, se puede usar la ribonucleasa A y tratarla con urea (agente desnaturalizante). Esto desnaturaliza la proteína, exponiendo los aminoácidos apolares. Luego, se añade cisteína y β-mercaptoetanol para romper los puentes disulfuro. Finalmente, se elimina el β-mercaptoetanol y la urea mediante diálisis, permitiendo que la proteína se renaturalice.

Las chaperonas ayudan a las proteínas de elevado peso molecular a plegarse correctamente, cubriendo las partes apolares para protegerlas del agua y facilitar el plegamiento (consumiendo ATP).

Clasificación de las Enzimas

Cada enzima tiene un número de Comisión Enzimática (EC) de cuatro cifras. La primera cifra indica la clase principal:

• Oxidorreductasas (Clase 1): Catalizan reacciones redox.
• Transferasas (Clase 2): Transfieren grupos funcionales.
• Hidrolasas (Clase 3): Catalizan la hidrólisis de enlaces.
• Liasas/Sintasas (Clase 4): Catalizan la ruptura o formación de enlaces, generando o eliminando dobles enlaces.
• Isomerasas (Clase 5): Catalizan la isomerización de moléculas.
• Ligasas o Sintetasas (Clase 6): Catalizan la unión de sustratos utilizando ATP.

Glucólisis: Etapas Clave

1. Etapa 1: Fosforilación de la glucosa a glucosa 6-fosfato.
2. Etapa 2: Isomerización de glucosa 6-fosfato a fructosa 6-fosfato.
3. Etapa 3: Fosforilación de fructosa 6-fosfato a fructosa 1,6-bisfosfato.
4. Etapa 4: Ruptura de fructosa 1,6-bisfosfato en triosas fosfato.
5. Etapa 5: Isomerización de dihidroxiacetona fosfato a gliceraldehído 3-fosfato.
6. Etapa 6: Oxidación de gliceraldehído 3-fosfato a 1,3-bisfosfoglicerato, generando NADH.
7. Etapa 7: Transferencia de un grupo fosfato de 1,3-bisfosfoglicerato a ADP.
8. Etapa 8: Conversión de 3-fosfoglicerato a 2-fosfoglicerato.
9. Etapa 9: Deshidratación de 2-fosfoglicerato a fosfoenolpiruvato.
10. Etapa 10: Transferencia del grupo fosfato de fosfoenolpiruvato a ADP.