Replicación Genética

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TEMA XII. GENÉTICA MOLECULAR. REPLICACIÓN,
TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN
1. El ADN como molécula portadora de la información genética.
2. Replicación del ADN
3. Dogma central de la biología molecular
4. Transcripción
5. Código genético
6. Traducción
7. Regulación de la expresión génica
1.El ADN COMO MOLÉCULA PORTADORA DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA.
Hoy sabemos que la molécula que contiene la información de las características de los
seres vivos es el ADN. La demostración de que este ácido nucleico constituía el material
hereditario, fue posibles gracias a la investigación de muchos científicos en la primera mitad del
siglo XX.
Antes de identificar a la molécula portadora del mensaje genético, se sabía que tenía que
cumplir ciertos requisitos:
a. Ser químicamente estable, para que la información que contuviera no sufriera alteraciones.
b. Capaz de replicarse y originar copias de sí misma que pasaran a las células hijas, en la
división celular.
c. Esa información, debía transmitirse de generación en generación, para permitir que las
características biológicas pasaran a la descendencia.
d. Aunque fuera químicamente estable, debía ser susceptible de experimentar cambios que
posibilitaran la aparición de cierta variabilidad, para poder explicar la evolución de los seres
vivos.
Aunque el ADN ya se conocía desde su descubrimiento en 1869 por Friedrich Miescher, se
consideraba que eran las proteinas, y no el ADN, las portadoras de la información genética.
En 1928 Frederick Griffith, trabajando con la bacteria Streptococcus pneumoniae,
causante de la neumonía, demostró que la capacidad de producir una cápsula, hecho que
determina la virulencia de las bacterias, podía ser adquirida de otra cepa por medio de una
sustancia, no identificada, a la que llamó “factor transformante”.
Griffith trabajaba con dos cepas de esta bacteria patógena: R y S y vio que: la S poseía
cápsula y provocaba la muerte en ratones. La R carecía de cápsula y era inofensiva.
Comprobó que, si calentaba la cepa S hasta destruirla y se inyectaba después a los ratones, estos
no enfermaban. Y si se inyectaba a la vez, la cepa S muerta y la cepa R inofensiva, los ratones
enfermaban y morían, y en su sangre se encontraban bacterias S vivas, que presentaban
propiedades de la cepa R y de la S.
Griffith dedujo que la información genética se había transferido de una cepa a otra, al estar
juntas. Para probar esta hipótesis diseñó un experimento:
-Lisó células virulentas y su contenido intracelular se vertió al medio externo.
-Puso en contacto bacterias no virulentas con el extracto celular de las virulentas.
-Vio la aparición de células “transformadas”.
Estos resultados corroboraron la veracidad de su hipótesis, y obtuvo dos conclusiones
 La información genética está contenida en algún tipo de molécula, presente en las células
de todos los seres vivos.
 El material genético es un portador de la información genética, aunque la célula no esté
viva.
En 1944, Avery, McCarty y MacLeod observaron que la capacidad transformante de las
cepas virulentas de Streptococcus pneumoniae, desparecía cuando se agregaban enzimas que
destruían el ADN. Dedujeron que el factor transformante, era el ADN.

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En 1952, Hershey y Chase demostraron de forma concluyente, que era el ADN y no una
proteína el material genético del bacteriófago T2. Para ello prepararon dos cultivos del virus. El
ADN de uno de ellos estaba marcado con P32. Las proteínas del otro las marcaron con S35;
ambos isótopos radiactivos. Posteriormente, inocularon estos virus en dos cultivos de Escherichia
coli. Los virus inoculan el ADN en el interior de la bacteria y su cubierta proteica permanece en la
superficie. Luego se multiplican los virus.
Se comprobó que aparecía marcaje radiactivo en el interior o en la superficie bacteriana
respectivamente. Se observó, que los virus procedentes del cultivo originalmente marcado con
P32 estaban también marcados. Sin embargo, esto no ocurría en ninguno de los virus obtenidos
tras la reproducción de los virus marcados con S35. De ello se dedujo que el material genético
reproducible es el ADN y no las proteínas.
En 1953, Watson y Crick elaboraron su modelo de doble hélice para explicar la estructura
del ADN.
1.1 EL MATERIAL GENÉTICO EN PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS.
En procariotas:
 El material genético está libre en el citoplasma y desnudo, o sea sin asociarse a otras
moléculas.
 Casi todo el ADN sirve como información para la síntesis de proteínas.
 El gen codificador de cada proteína se compone de una secuencia continua de nucleótidos.
Genes continuos.
En eucariotas:
 El ADN está en el núcleo, asociado a histonas, y en mitocondrias y cloroplastos.
 Solo un 10% codifica proteínas. El resto tiene funciones poco conocidas, relacionadas con
la actividad de los genes.
 Casi la mitad del ADN es altamente repetitivo, cientos y miles de veces, y este no lleva
información para la síntesis de proteínas, quizá sirva para la estabilidad de la estructura de
los cromosomas.
 Las secuencias de nucleótidos que codifican proteínas no suelen ser continuas, sino que
hay secuencias no codificadoras(INTRONES), intercaladas entre los segmentos
codificadores (EXONES). Genes fragmentados.
Los intrones favorecen la recombinación meiótica, al aumentar la distancia entre los
exones. Así se obtendrían ligeras variantes en las proteínas, con lo que aumentaría la
variabilidad genética, fundamental para la evolución.
2.REPLICACIÓN DEL ADN
El ADN debe transmitirse fielmente a cada una de las células hijas, obtenidas tras la división
celular. Por tanto, antes de producirse esta, es imprescindible que el ADN forme réplicas exactas
de sí mismo para disponer de dos copias iguales. Este proceso es la replicación o autoduplicación.
Hipótesis sobre posibles formas de replicación:
o Conservativa: la doble cadena original se mantiene y se sintetiza otra completamente
nueva.
o Semiconservativa: una hebra de cada doble hélice procede de la original, y la otra se
sintetiza de novo. Es la propuesta por Watson y Crick.
o Dispersiva: en cada hélice existen fragmentos de la original y fragmentos nuevos.

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En 1958, Meselson y Stalh idearon un experimento para demostrar la hipótesis
semiconservativa.
Prepararon un cultivo de Escherichia coli en un medio nutritivo cuya fuente de N era un isótopo
pesado N15, y este se incorporó al ADN sintetizado. El cultivo se mantuvo durante varias
generaciones para garantizar que todo el ADN contenía N 15. Se extrajo el ADN y se centrifugó.
Se vio que aparecía una banda donde estaba el ADN con N 15, que se forma en un lugar distinto
que la del ADN que posee el isótopo normal N14.
Posteriormente, cultivaron las bacterias con ADN de N15, en un medio con N14, durante el tiempo
necesario para que se produjera una replicación. La centrifugación del ADN, en este caso, originó
una banda que ocupaba una posición intermedia entre la del ADN con N15 y la del ADN con N14.
Si el cultivo se hacía durante 2 generaciones aparecían 2 bandas distintas: una igual a la anterior
y otra en la posición del ADN con N14.
2.1 MECANISMO DE REPLICACIÓN
Se lleva a cabo en la fase S del ciclo celular. El mecanismo es similar en eucariotas y procariotas
1. INICIO DE LA REPLICACIÓN
Comienza en ciertas zonas donde existen determinadas secuencias de nucleótidos. La enzima
helicasa separa las dos hebras de ADN, rompiendo los enlaces por puentes de hidrógeno. La
separación y desespiralización de ambas hebras genera tensiones en ellas, que son eliminadas
por las topoisomerasas y girasas. Una vez separadas, se mantienen así por la acción de las
proteínas SSB o estabilizadoras.
2. FORMACIÓN DE NUEVAS HEBRAS
Luego comienza la síntesis de las hebras complementarias sobre cada una de las originales,
mediante la ADN polimerasa III que:
- Necesita una hebra molde de ADN, que recorre en sentido 3’—5’, sobre la que se sintetiza
la complementaria.
- Une nucleótidos en sentido 5’—3’, es decir, la nueva hebra formada crece en este sentido.
- Utiliza nucleótidos trifosfato, los cuales proporcionan a la vez la energía necesaria para la
unión.
- No puede comenzar la síntesis por sí misma, pues solo puede añadir nucleótidos sobre el
extremo 3’ libre de una cadena previa. Por eso necesita una cadena corta de ARN llamada
primer o cebador. Este primer, es sintetizado por la enzima primasa o ARN polimerasa,
que, utilizando ADN como molde, sintetiza ARN complementario de este.
El cebador se escinde en una etapa posterior.
A medida que la doble hélice se va separando a modo de cremallera que se abre, se forma
la burbuja de replicación, donde actúa la ADN polimerasa lll. Existe una horquilla de replicación
en cada extremo, pues el proceso es bidireccional, o sea avanza en ambas direcciones.
Dado que la ADN polimerasa lll recorre el ADN en sentido 3’—5’, la síntesis de una cadena
es continua, esta hebra se denomina conductora.
Sin embargo, como la otra cadena es complementaria, la polimerasa debería recorrerla en
sentido 5’—3’, lo cual no es posible. En este caso, la síntesis es discontinua y se produce en
segmentos separados. Esta cadena se denomina retardada, pues su síntesis es más lenta. Los
segmentos sintetizados se llaman fragmentos de Okazaki
Cada fragmento de Okazaki requiere un ARN cebador para iniciar su síntesis.
Tras la eliminación de los cebadores, los fragmentos se unen mediante las enzimas
ligasas.
La enzima ADN polimerasa l elimina los cebadores gracias a su actividad exonucleasa.
También posee actividad polimerasa, por lo que rellena el hueco dejado por el cebador eliminado.

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3. FINALIZACIÓN
Al acabar el proceso cada hebra recién sintetizada y la hebra patrón aparecen enrolladas
originando una doble hélice. Este proceso es muy rápido.
2.2 CORRECCIÓN DE ERRORES
Se comprueba que la copia es correcta. Se detectan los errores y se reparan. La ADN
polimerasa lll no une nucleótidos no complementarios, pero, en ocasiones se produce un error y
se elimina mediante las enzimas nucleasas. El número de errores es de uno por cada
100.000.000 bases incorporadas. Existe un proceso postreplicativo de corrección en el que
participan: endonucleasas que detectan errores y cortan la cadena anómala. Exonucleasas que
eliminan el fragmento incorrecto. ADN polimerasa I que sintetiza el segmento correspondiente al
eliminado. ADN ligasas que unen el nuevo segmento al resto de la cadena.
Tras esta corrección el número de errores desciende a uno por cada 10.000.000.000 bases.
Para posibilitar la corrección es necesario diferenciar la cadena nueva de la antigua, y esto
se consigue por la metilación de las adeninas; las adeninas de la hebra recién sintetizada no están
aún metiladas, y las de la hebra antigua sí, lo que permite la identificación por las enzimas
reparadoras.
Al conjunto de enzimas que llevan a cabo la replicación se le denomina REPLISOMA.

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2.3 TELÓMEROS: ENVEJECIMIENTO Y MUERTE CELULAR
Los cromosomas eucariotas son lineales y presentan en sus extremos unas
regiones, denominadas telómeros constituidas por secuencias repetitivas, del tipo
TTAGGGTTAGGG... Cuando se replica el ADN lineal, los extremos 5' de los telómeros, no
pueden ser replicados.
Cuando se elimina el ARN cebador del extremo 5' de cada una de las hebras recién
sintetizadas, el hueco que queda no lo pueden rellenar los enzimas ADN polimerasas,
porque no encuentran extremos 3' libres sobre los que adicionar nuevos nucleótidos. La
imposibilidad de replicar los extremos de cada cromosoma da lugar a que el telómero se
vaya acortando en cada ciclo de replicación. Este acortamiento de los telómeros con la
edad está relacionado con el envejecimiento y la muerte programada de las células.
El acortamiento de los telómeros y la apoptosis
Al cabo de un número determinado de divisiones, se produce la pérdida de una
cantidad importante de material génico de los telómeros, lo que deja al descubierto los
extremos «pegajosos» de los cromosomas; estos se unen unos con otros y se altera
gravemente la repartición equitativa de los cromosomas durante la mitosis. En esta
situación, la célula activa el mecanismo de apoptosis que provoca la muerte celular.
Los telómeros son como un implacable «reloj molecular», que con sus sucesivos
acortamientos, indican a una célula cuántas divisiones celulares son aún posibles hasta que
llegue el momento en que debe cesar toda actividad.
La telomerasa: clave de la inmortalidad
El acortamiento de los telómeros, puede ser neutralizado en algunas células: las células
madre y las células cancerosas, gracias a la acción de una enzima, llamada telomerasa, que
las convierte en células inmortales.
La telomerasa es una ribonucleoproteína, que actúa como transcriptasa inversa, ya que
contiene una hebra de ARN, con la secuencia apropiada para actuar como molde para la
síntesis de la secuencia telomérica de ADN, que se les añade a los extremos del cromosoma,
para evitar su acortamiento en cada proceso de replicación.
3.EL DOGMA CENTRAL DE LA BIOLOGÍA MOLECULAR
En 1948, Beadle y Tatum enunciaron la hipótesis denominada “un gen-una enzima”
según la cual, cada gen contiene la información para que los aminoácidos se unan en un
determinado orden y formen una enzima. La expresión del mensaje genético, consiste en la
síntesis de proteinas específicas.
En 1970, Francis Crick enunció el dogma central de la biología molecular que
representa el flujo de la información genética.

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4.TRANSCRIPCIÓN
Consiste en copiar una parte del mensaje genético desde su forma original ADN a otra
ARN, que se pueda utilizar para la síntesis de proteinas; dado que la maquinaria sintetizadora
solo funciona con información codificada en ARN. Mediante este proceso se forma una cadena
de ARN cuya secuencia de bases es la misma que la de una de las hebras de la doble hélice de
ADN. La enzima que la realiza es la ARN polimerasa ll o transcriptasa que tiene las
características:
Une nucleótidos por enlace fosfodiéster siempre en sentido 5’—3’
Utiliza nucleótidos trifosfato
Necesita un ADN molde o patrón para sintetizar el ARN. Cada ribonucleótido se sitúa
frente al nucleótido correspondiente del ADN y la enzima los va uniendo.
La cadena de ARN sintetizada, al ser complementaria de la hebra de ADN molde, es igual
a la otra hebra.
Se fija a regiones específicas del ADN o genes promotores, para comenzar su acción a
partir de ese punto. El proceso, en líneas generales, es igual para todas las células.
La velocidad de transcripción es elevada (40 nucleótidos por segundo).
Los errores cometidos (1 cada 100000 nucleótidos) son más numerosos que en la
replicación, aunque no se transmiten a la descendencia.
4.1 TRANSCRIPCIÓN EN PROCARIOTAS
Existe una única ARN polimerasa, que debe reconocer la secuencia promotora del ADN,
una zona rica en bases timina y adenina con secuencias concretas como TATAATG, donde se
debe fijar y comenzar la transcripción. A continuación, produce el desenrollamiento de una vuelta
de la doble hélice y comienza la síntesis del ARN en sentido 5’—3’. El proceso acaba, cuando la
polimerasa llega a una zona del ADN o señal de terminación, que posee una secuencia con
muchas guaninas y citosinas.
4.2 TRANSCRIPCIÓN EN EUCARIOTAS
 Es más compleja e intervienen tres ARN pol diferentes: ARN pol I que sintetiza el ARN –
r, ARN pol II que forma el ARN-m y ARN pol lll que sintetiza el ARN-t y los genes que
portan información para las histonas.
 Cuando el proceso ya está en marcha, se añade al extremo 5’ una caperuza de 7-metil
guanosina trifosfato, que permite la identificación de este extremo en la traducción por los
ribosomas, protege al ARN del ataque de las nucleasas y evita su degradación en el
núcleo.
 Al acabar la transcripción, mediante la secuencia TTATTT, que indica el fin del proceso,
en el extremo 3’ se añaden unos 200 ribonucleótidos de adenina, la cola poli-A que
protege al ARN y alarga su vida.
 Maduración es necesaria en eucariotas, ya que los genes constan de fragmentos con
sentido o exones, que llevan información útil y fragmentos sin sentido o intrones que se
transcriben, pero son cortados y eliminados posteriormente. En este proceso intervienen
unas enzimas formadas por una parte proteica y por ARN llamadas espliceosomas.
Estas tienen una secuencia de ARN complementaria con los extremos de los intrones,
por lo que se aparean con ellos y provocan su extracción. Luego los exones se unen
mediante ligasas y se obtiene el ARN m maduro. Es el splicing.
 Finalmente, la edición o corrección del ARN m, con la introducción o eliminación de ciertos
nucleótidos o transformación de unas bases en otras, alterando ciertas secuencias del
ARN, modificación de bases para formar otras características de ARN-t por ejemplo,
pseudouracilo, dihidrouracilo, dimetilguanina, …

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5.ELCÓDIGO GENÉTICO
Es la relación que existe entre la secuencia de bases nitrogenadas del ARN-m y la
secuencia de aminoácidos de una proteína.
Es una equivalencia entre dos polímeros específicos. Es la clave que permite la
traducción del mensaje genético a su forma funcional, las proteínas.
Como solo hay 4 bases distintas, las señales codificadoras para los 20 aminoácidos
proteicos deben estar constituidas por más de una base. Si cada señal estuviera formada por
dos bases, solo codificarían 4x4=16 aa, por lo que aún quedarían aa sin codificar. Por tanto, cada
señal que codifica para un aa está formado por tres bases consecutivas o triplete. De esta forma
hay 4x4x4=64 tripletes distintos.
Los tripletes del ARN-m se llaman codones y los correspondientes del ADN, codógenos.
Existen 61 codones que codifican aa y 3 sin sentido, que indican fin del mensaje y no especifican
ningún aa. Hay un codón que además de codificar al aa metionina, es la señal de iniciación.
En 1950 se emprendió la tarea de descifrar el código genético.
Severo Ochoa descubrió la enzima polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar
ARN a partir de nucleótidos difosfato sin necesidad de un molde de ADN. Esto permitió sintetizar
cadena conocidas de ARN formadas por un único tipo de nucleótido o por varios y analizar el
péptido formado. Así se fueron descifrando los tripletes y los aminoácidos codificados.
5.1 CARACTERÍSTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO
I. Está formado por una secuencia lineal de bases nitrogenada sin solapamientos.
II. Tiene sentido único: unidireccional.
III. Entre los sucesivos codones no hay espacios ni separaciones de ningún tipo.
IV. No es ambiguo, pues cada codón tiene siempre el mismo significado.
V. Es universal, ya que es el mismo para todas las especies, incluidos virus. Esto es una
prueba a favor del origen de todos los seres a partir de un precursor común. Se han
detectado excepciones en mitocondrias y algunos protistas.
VI. Es “degenerado”, en el sentido matemático del término. O sea, no existen el mismo número
de señales en el ARN, que aa van a ser codificados. Varios aa están codificados por más
de un triplete, que solo se diferencian en la última base. Esto es una ventaja, ya que, si se
produce un cambio no deseado en una base, es posible que el codón alterado siga
codificando para el mismo aa.

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6.TRADUCCIÓN
Es el proceso de biosíntesis de proteínas, se realiza en los ribosomas y de la misma
manera en procariotas y eucariotas, con pequeñas diferencias.
Antes del inicio se tienen que activar los aa en el citoplasma, uniéndose a un ARN-t
específico mediante la aminoacil-ARNt sintetasa. Para ello se necesita la energía que aporta
la hidrólisis de un ATP. El aa se une por su extremo 3’ al ARNt. Los ARNt se comportan como
intermediarios o intérpretes entre la secuencia de aa y la de nucleótidos, ya que además de llevar
un aa en el extremo 3’, reconocen los nucleótidos del ARNm gracias a su anticodón
complementario del codón correspondiente. Etapas:
6.1 INICIACIÓN
Se necesitan unas proteinas o factores de iniciación.
 El ARNm se une por el extremo 5’ a la subunidad menor del ribosoma gracias al factor
proteico de iniciación IF3
 El primer codón de iniciación siempre es 5’ AUG 3’. El aa unido a él es la formilmetionina,
por lo que todas las cadenas proteicas deberían empezar por él. Luego este primer aa
es eliminado. En este proceso interviene el factor de iniciación IF2.
 Finalmente se produce el acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma, para lo que
se necesita el factor de iniciación IF1, junto a iones Mg.
Queda formado el complejo de iniciación.
 En el sitio P(peptidil) del ribosoma, se localiza el ARNt que lleva unida la cadena
peptídica en formación.
 La zona donde se halla el segundo codón es el sitio A(aminoacil). El proceso de
iniciación precisa energía obtenida de la hidrólisis del GTP.
 Lugar E(exit) de salida.
6.2 ELONGACIÓN O ALARGAMIENTO
Se sintetiza la cadena peptídica, por unión de los sucesivos aa que se van situando en el
ribosoma, transportados por los correspondientes ARNt., para ello el ribosoma se desplaza por
la cadena de ARNm.
 Unión de un aminoacil-ARNt al sitio A. Esto solo es posible si el anticodón del ARNt es
complementario del codón del ARNm. Se necesita un GTP y dos factores de elongación.
 Formación del enlace peptídico. Una vez anclados los dos aminoacil-ARNt, uno en el sitio
P y otro en el A, se produce la unión entre los dos aa gracias a la enzima
peptidiltransferasa. Al unirse el primer aa al segundo, se desprende su ARNt y se libera
del ribosoma. Se forma un dipéptido que permanece unido al segundo ARNt que está en
el sitio A.

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 Translocación del dipéptido al sitio P. El ribosoma se desplaza sobre el ARNm en sentido
5’—3 . El segundo codón con el ARNt pasa al sitio P, quedando libre el A, que es ocupado
por el tercer codón. Sobre el ARNm se fija un nuevo aminoacil ARNt con otro factor de
elongación. Se forma un nuevo enlace peptídico entre este aa y el dipéptido del sitio P,
con lo que todo el proceso comienza de nuevo.
Así el ribosoma recorre el ARNm, y los aminoacil ARNt que se van uniendo al sitio A, van
incorporando su aa a la cadena peptídica en formación.
6.3 TERMINACIÓN
Hay tres codones de terminación en el ARNm para los que no hay ARNt. Cuando el ribosoma
llega a uno de ellos, no se sitúa ningún aminoacil ARNt en el sitio A y la cadena peptídica se
acaba. Se necesitan factores de liberación. Al situarse en el sitio A, estos factores hacen que la
enzima libere al péptido del ARNt al que está unido. Se necesita un GTP. Se liberan:
 La cadena proteica que ha adquirido su estructura secundaria y terciaria.
 Las dos subunidades ribosómicas separadas.
 El ARNm, que puede volver a ser utilizado, aunque suele ser destruido inmediatamente.
Las cadenas de ARNm suelen ser leídas por más de un ribosoma a la vez (polirribosoma
o polisoma), lo que permite mayor efectividad y ahorro de tiempo en la síntesis de
muchas copias de la misma proteína.
MADURACIÓN POSTRADUCCIONAL DE LAS PROTEINAS:
- Plegamiento de las cadenas peptídicas y asociación con otras para dar estructuras
cuaternarias.
- Adicción de grupos prostéticos
- Modificación covalente de ciertos aa: fosforilaciones, acetilaciones, hidroxilaciones.
- Cortes proteolíticos: pérdida de la metionina inicial, separación del péptido señal, que
decide el destino de la proteína, …
- Exportación y destino de la proteína: las que irán al núcleo, mitocondrias, cloroplastos
peroxisomas, se sintetizan en los ribosomas libres. Y las que van a ser componentes de
las membranas, hormonas, enzimas,… se sintetizan en el retículo endoplasmático
rugoso.
6.4 TRADUCCIÓN EN EUCARIOTAS
Se observa alguna diferencia con procariotas.
 Entre el lugar de transcripción y el de traducción hay separación(membrana)
 Los ARN m son más estables que los de procariotas.
 Los ARNm son monocistrónicos, es decir, cada uno solo contiene información para una
proteína. Los procarióticos son policistrónicos.
 El extremo 5’ de los ARNm, tiene metilguanosinatrifosfato para poder ser identificado por
los ribosomas.
 Los ribosomas tienen ARNr diferentes y su coeficiente de sedimentación el distinto 80S
 El primer ARNt no lleva unido formilmetionina sino metionina.
 Este primer ARNt se une antes a la subunidad ribosómica menor que al ARNm, a
diferencia de lo que ocurre en procariotas.
 Los factores de iniciación y de elongación difieren de los de procariotas.
7.REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA
La síntesis proteica no tiene lugar continuamente, depende de las necesidades celulares.
Para evitar el despilfarro de moléculas y energía, los genes solo se expresan cuando es
necesario. La regulación se realiza sobre la transcripción, ya que si se controla la formación de
ARNm se controla también la síntesis de proteínas.

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7.1 REGULACIÓN EN PROCARIOTAS
En 1960, Jacob y Monod propusieron un modelo para explicar la regulación de la
transcripción en Escherichia coli, llamado del operón. Hay 4 tipo de genes:
 Estructurales: contienen información para la síntesis de enzimas que intervienen en una
ruta metabólica.
 Promotor: formado por la secuencia de ADN donde se une la ARN pol para comenzar la
transcripción
 Operador: es el lugar del ADN donde puede unirse una proteína reguladora, e impedir la
transcripción de los genes estructurales. Se sitúa inmediatamente delante de estos.
 Regulador: sintetiza la proteína reguladora. Puede encontrarse en un lugar distinto a los
otros genes del operón.
Según se trate de una ruta catabólica o anabólica se diferencian dos sistemas de regulación:
inducible y represible.
A. SISTEMA INDUCIBLE
Es característico de los procesos catabólicos.
La proteína sintetizada por el gen regulador es un represor activo que, al unirse al gen operador,
impide la acción de la ARN pol sobre los genes estructurales. Por tanto, no se formarán las
enzimas de la ruta metabólica y esta no se realizará. Cuando aparece el sustrato de esta ruta, la
proteína represora cambia su conformación, volviéndose inactiva, y deja de actuar sobre el gen
operador. La inactivación del represor se consigue por la unión a una molécula inductora, que
puede ser el mismo sustrato, de modo que permite la acción de la ARN pol sobre los genes
estructurales, los cuales se transcriben y sintetizan las enzimas correspondientes.
Este mecanismo permite la síntesis de enzimas solo cuando son necesarias. Hasta que
no hay sustrato que catabolizar no existen enzimas para hacerlo, pues el represor, unido al gen
operador, impide la transcripción. Sin embargo, la presencia de sustrato inactiva al represor e
induce la síntesis de enzimas que llevan a cabo la ruta catabólica.
B. SISTEMA REPRESIBLE
Se da en procesos anabólicos.
En este caso el represor es inactivo y la ARN pol actúa y los genes estructurales se transcriben.
El represor solo se activa al cambiar su conformación por la unión con un correpresor, producto
final de la ruta metabólica. Esta activación permite su unión al gen operador impidiendo la
transcripción de los genes estructurales. Así se producen enzimas para rutas anabólicas, hasta
que hay suficiente cantidad de producto final: el represor se activa y se inhibe la transcripción,
con lo que se evita una síntesis excesiva.

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7.2 REGULACIÓN EN EUCARIOTAS
Es más compleja y puede tener lugar en la transcripción, maduración del ARNm,
transporte del ARNm o traducción. Lo más habitual es que se produzca en la transcripción, ya
que al ser el primer paso de la expresión es más efectivo.