Función y Regulación Genética: Mitosis, Meiosis y Operones Bacterianos

Significado Biológico de la Mitosis y la Citocinesis

La mitosis y la citocinesis son procesos esenciales para diversas funciones biológicas:

• La reproducción asexual en organismos eucariotas unicelulares y en algunos pluricelulares.
• El crecimiento de los organismos pluricelulares, lo cual se logra aumentando el número de células mediante mitosis. Todos los tejidos proceden de las sucesivas mitosis de una única célula inicial: el cigoto.
• La regeneración y reparación de tejidos, tanto por la sustitución de células que tienen un periodo de vida limitado como por la respuesta a lesiones.

Importancia Biológica de la Meiosis

La meiosis es crucial para la reproducción sexual y la diversidad:

• Mantiene constante el número de cromosomas de la especie. En los organismos con reproducción sexual, en la fecundación se unen dos células haploides (n), generadas por meiosis, dando lugar a un cigoto diploide (2n). Si no existiera la meiosis, en cada fecundación se duplicaría el número de cromosomas de la especie.
• Genera variabilidad genética, lo que da lugar a la diversidad de los organismos y propicia una mayor adaptación evolutiva. Las células hijas obtenidas tras la meiosis son diferentes entre sí debido a dos eventos principales durante la Profase I y Metafase I:
  • El sobrecruzamiento en la Profase I, que da lugar a la recombinación genética.
  • Las diferentes posibilidades de orientación de los bivalentes en la Metafase I, que dan lugar a muchas posibilidades de reparto en la segregación de los cromosomas en la Anafase I.

El Concepto de Operón en Bacterias

En el genoma bacteriano, los genes que codifican para proteínas relacionadas funcionalmente suelen aparecer agrupados en la misma región, formando un operón. Este sistema permite una regulación eficiente:

• Dependiendo de las condiciones del medio, una bacteria puede necesitar o no todos los genes que forman parte del operón.
• Tener estos genes agrupados facilita que se pueda inhibir su transcripción y traducción de forma conjunta o activarlos todos a la vez cuando sea necesario.

Regulación del Operón LAC (Inducción)

Este operón regula el metabolismo de la lactosa:

• En ausencia de lactosa: El represor se produce en estado activo, uniéndose al operador e impidiendo la transcripción de los genes necesarios para utilizar la lactosa.
• En presencia de lactosa: Si el medio es rico en lactosa, la célula necesita producir las enzimas para utilizarla. La alolactosa (un derivado de la lactosa) presente en el medio se une al represor y lo inactiva. La ARN polimerasa puede ahora unirse al promotor e iniciar la transcripción. Se dice que la alolactosa induce la transcripción de los genes que regulan la utilización de la lactosa.

Regulación del Operón TRIPTÓFANO (Represión)

Este operón controla las necesidades internas de triptófano:

• En ausencia de triptófano: El represor se produce inactivo. Por lo tanto, la ARN polimerasa puede unirse al promotor y transcribir los genes correspondientes a las cinco enzimas necesarias para fabricar triptófano.
• En presencia de triptófano: Cuando el triptófano abunda y no es necesario producir más, este actúa como correpresor. Se une al represor, activándolo. El represor activado se une al operador y bloquea la transcripción. Se dice que el triptófano reprime su propia síntesis.