Regulación Genética

Regulación de la Expresión Génica

La regulación genética se refiere a la producción de enzimas apropiadas en el momento adecuado. Un ejemplo clásico es el sistema inducible que controla la síntesis de enzimas para la degradación de lactosa en E. coli, conocido como operón lac, descifrado por Jacob y Monod en 1961.

Operón lac

En la degradación de la lactosa participan tres enzimas: β-galactosidasa, lactosa permeasa y tiogalactosa transacetilasa. Estas enzimas no se producen en presencia de glucosa.

  • Los genes estructurales codifican las enzimas requeridas.
  • El gen operador permite o no la lectura de los genes estructurales.
  • El gen regulador produce una enzima represora.

La presencia de lactosa en el medio inhibe la acción de la enzima represora, lo que permite la transcripción de los genes estructurales (sistema inducible).

Operón trp

El operón que sintetiza el triptófano en E. coli está conformado por tres genes estructurales, el gen operador y el regulador. La presencia de triptófano activa la enzima represora, lo que impide la transcripción de los genes estructurales (sistema represible).

Regulación y Diferenciación Celular

La diferenciación celular implica la disminución de la capacidad de regeneración de tejido. La evolución restringe la capacidad de regeneración de los organismos. Sin embargo, bajo condiciones óptimas controladas, ciertos tejidos pueden cultivarse con diversos fines.

Homeostasis

Definición y Desarrollo del Concepto

  • Hipócrates (200 a. C.) propuso que los animales se conservan en equilibrio con respecto a su ambiente.
  • Claude Bernard (finales del siglo XIX) propuso que los animales conservan un medio interno en equilibrio con respecto a su medio externo.
  • Walter Cannon (1929) acuñó el término homeostasis: los procesos fisiológicos coordinados para mantener en equilibrio a un organismo con su medio ambiente.

Cibernética y Sistemas de Control

La cibernética, según Wiener (1948), es el estudio de los mecanismos de control, los cuales son controlados por servomecanismos. Los sistemas cibernéticos se mantienen entre un límite superior y uno inferior por medio de mecanismos que los adaptan al medio.

Control de la Temperatura Corporal

Los animales son poiquilotermos cuando no pueden controlar la temperatura de su cuerpo y homeotermos cuando sí pueden.

  • Para mantener la temperatura en ambientes fríos, el cuerpo activa el temblor, la piloerección, la vasoconstricción y el mecanismo de contracorriente.
  • Cuando el ambiente está demasiado caliente, el cuerpo suda y se vasodilata.

Control Nervioso y Hormonal

  • El control nervioso puede ser somático (nervios raquídeos) o autónomo (simpático y parasimpático).
  • El control de la frecuencia respiratoria de los mamíferos depende del pH de la sangre, el cual obedece, a su vez, a la concentración de gas carbónico.
  • Las hormonas son sustancias secretadas en pequeñas cantidades y vertidas en la sangre, que originan grandes efectos en órganos blandos lejanos.
  • El hipotálamo produce factores de liberación que actúan sobre la hipófisis y otras glándulas.
  • La glucogenólisis es el rompimiento de la molécula de glucógeno para liberar glucosa a la sangre.
  • La glucogénesis es la síntesis de glucógeno con base en glucosa.
  • La producción de insulina o glucagón depende de la cantidad de azúcar presente en la sangre.
  • La síntesis de tiroxina aumenta cuando el factor de liberación del hipotálamo estimula la producción de TSH.