BASES MOLECULARES DE LA HERENCIA

INTRODUCCION

• La genética Molecular durante el siglo XX ha puesto de manifiesto tres aspectos importantes de las bases moleculares de la herencia:
  
  
  • como se guarda la información hereditaria
    
  • cuál es el mecanismo que permite su transmisión
    
  • cómo se expresa esa información en el organismo
    
• En definitiva cuál es el nexo de unión entre el genotipo y el fenotipo. También ha sido materia de búsqueda la secuencia del genoma humano.
  

LA NATURALEZA DEL MATERIAL HEREDITARIO

• A principios del siglo XX se descubrió que eran los cromosomas los responsables de la herencia. Estando formados por proteínas y ácidos nucleicos.
  
• A continuación sin conocer la naturaleza del gen, se sabía que las propiedades que debía cumplir eran tres: guardar
  información, permitir copiar dicha información y posibilitar cierta capacidad de cambio.
  
• Después se descubrió que era el ADN el material genético de la célula. En 1953 Watson y Crick proponen un modelo para la molécula de ADN, permitiendo explicar acertadamente las bases moleculares de la herencia genética.
  
• Los ácidos nucleicos están formados por secuencias de nucleótidos. El ADN está formado por dos cadenas de nucleótidos, cada una dispuesta en espiral, enroscada una sobre otra formando una doble espiral. La unión entre las dos cadenas de nucleótidos se lleva a cabo mediante puentes de hidrógeno entre las bases púricas de una cadena y las pirimídicas de la otra. La disposición en doble hélice se consigue por la disposición concreta de las moléculas (de desoxirribosa y ácido fosfático) que forman cada nucleótido del ADN.
  
• Las bases nitrogenadas de las dos hebras que constituyen el ADN son: adenina y guanina (bases púricas), y citosina y timina (bases pirimídicas). En el ARN, en lugar de la timina se encuentra el uracilo. La adenina se aparea sólo con la timina y la citosina sólo con la guanina, lo que se conoce como relación de complementariedad, las dos cadenas de nucleótidos del ADN se complementan entre sí. Esta propiedad causa la relación 1:1 entre las bases púricas y pirimídicas. Por lo tanto, la cantidad de bases púricas será siempre igual a la de pirimídicas.
  

LAS COPIAS PARA LA HERENCIA: DUPLICACION DEL ADN

• Para que exista la posibilidad de que la información pueda ser copiada con el fin de transmitirla a la siguiente generación es necesario la complementaridad de las bases nitrogenadas de las dos cadenas que forman el ADN.
  
• Las características del proceso de duplicación del ADN son similares en todos los organismos al igual que los mecanismos para llevarlo a cabo a través de las enzimas.
  
• La replicación de ADN es semiconservativa (a partir de una molécula de ADN se obtienen dos, portando cada una hebra del ADN que se ha duplicado). El proceso empieza cuando se rompen los puentes de hidrógeno, se separan parcialmente las dos hebras que componen la molécula de ADN, formándose una especie de lazo o burbuja. El proceso avanza formando una horquilla de replicación.
  
• Se requieren más de 20 enzimas diferentes para duplicar el ADN, cada una especializada en una función concreta. Una de éstas enzimas pertenece al grupo de las ADN polimerasas, encargándose de alargar la nueva hebra, usando una de las hebras del ADN original y formando la nueva incorporando los nucleótidos según la regla de complementariedad de bases. Cuando el proceso concluye, las dos nuevas moléculas de ADN se separan, llevando cada una hebra antigua y otra nueva (las dos idénticas) y siendo así la información transmitida fielmente de generación en generación. Una vez empaquetadas, cada una de estas moléculas constituirá cada una de las cromátidas del cromosoma metafásico.
  
• La replicación de ADN se inicia en un solo punto para las procariotas o en múltiples puntos para las eucariotas.
  

LA EXPRESION GENETICA: LA INFORMACION EN ACCION

• Edward Garrod en 1909 señala que lagunas enfermedades hereditarias son causadas por efecto que la herencia ejerce sobre el metabolismo de determinadas sustancias, proponiendo así un nexo de unión entre genes y fenotipo: el metabolismo.
  
• Hipótesis de un gen-una enzima: los genes regulan las características de los organismos a través de las enzimas que intervienen en todos los procesos metabólicos que tienen lugar en el organismo.
  
• Gen: secuencia de nucleótidos de ADN en el que se halla codificada la naturaleza y el orden en el que se ensamblan los aminoácidos de una enzima, y también guarda la información de cada uno de los polipéptidos que se sintetizan en una célula (éstos son los llamados genes estructurales).
  
• Dogma central de la Biología: propuesto por Francis Crick en 1970, en el que se establece el flujo que sigue la información genética. El flujo se inicia en el ADN, molécula desde la que la información puede ser duplicada para su transmisión a otra célula a través de: a) el proceso de replicación; o b) el proceso de transcripción (en el que la información es transferida a una molécula de ARN). Finalmente, mediante el proceso de traducción, la información se encuentra en una secuencia polipéptida.
  
• Después se supo que el flujo de información genética podía seguir otros caminos además de los comentados, como ocurre p. ej. con los virus que transportan su información genética en forma de ARN (retrovirus), como es el caso del SIDA.
  
• La replicación del ADN es el primer paso del flujo de la información hereditaria, los dos siguientes pasos en eucariotas y procariotas son la transcripción y la traducción.
  

La Transcripción

• El ADN de los eucariotas se encuentra en el núcleo celular y la maquinaria necesaria para la síntesis de proteínas se halla en el citoplasma. Para producir un determinado polipéptido se copia, desde el gen correspondiente, la información de su secuencia de aminoácidos a un ARN, lo que se conoce como transcripción. El ARN formado viaja hasta el citoplasma llevando la información (el mensaje) para que se pueda sintetizar el polipéptido en cuestión. Por eso al ARN se le conoce como ARN mensajero (ARNm).
  
• Una enzima perteneciente al grupo de las ARN polimerasas, se une a una región específica del ADN situada por delante del gen denominada promotor y desde aquí inicia la síntesis del ARNm. La transcripción finaliza cuando la ARN polimerasa alcanza una región específica del ADN situada al final del gen, llamada secuencia de fin. Ahí la hebra de ARNm queda libre y la polimerasa se separa del ADN pudiendo volver a unirse a otro promotor para iniciar una nueva transcripción. A la vez, las hebras de ADN separadas para la transcripción se vuelven a unir por unas enzimas específicas.
  
• Pero no todas las secuencias de ADN guardan información referente a la estructura primaria de los polipéptidos, sino que otros segmentos de ADN se transcriben a ARN con otras funciones diferentes. Los ARN ribosómicos (ARNr) forman parte del ribosoma y los ARN de transferencia (ARNt) se encargan de transportar los aminoácidos durante la síntesis de proteínas.
  

Maduración del ARN

• Los ARNm sufren un cambio en su estructura después de haber sido sintetizados en algunos procariotas y en la mayoría de los eucariotas.
  
• El transcrito primario es el ARNm que produce la ARN polimerasa; es el que porta la secuencia que codifica el polipéptido, secuencia que se encuentra disgregada en el ARNm en varias secuencias a lo largo del transcrito primario, separadas por segmentos no codificantes llamados intrones (secuencias intercaladas). Los exones son secuencias codificantes que guardan información (las que se expresan).
  
• La maduración o procesamiento (splicing) del transcrito primario, es un proceso de corte o empalme, a través del cual se eliminan los intrones y se colocan secuencialmente los exones, obteniéndose un ARN maduro que porta la secuencia lineal de un polipéptido funcional.
  
• Dependiendo de los genes, hay transcritos primarios que tras su procesamiento codifican siempre el mismo polipéptido, y otros que pueden experimentar varios tipos de maduración que originan polipéptidos distintos en función de la célula en que se exprese y la etapa de desarrollo en que se encuentre el organismo.
  

El Lenguaje de la Vida: El Código Genético

• Una propiedad que debe cumplir el código genético es que sea capaz de guardar información. El ADN le permite hacerlo a través de su estructura (secuencia de cuatro tipos de nucleótidos).
  
• El código genético es el conjunto de reglas mediante las cuales se estable la relación entre la ordenación lineal de nucleótidos de la molécula de ADN y la ordenación lineal de aminoácidos de los polipéptidos.
  
• El ADN tiene cuatro tipos de nucleótidos, pero los polipéptidos utilizan 20 aminoácidos ¿cómo es posible? El ADN debe codificar la información mediante la combinación de sus cuatro tipos de nucleótidos. La base del código genético es el triplete (en el ADN) o codón (triplete en el ARN). Está constituido por una secuencia cualquiera de los tres nucleótidos de los cuatro posibles (adenina, guanina, citosina y timina, o uracilo, si nos referimos al codón). Las distintas ordenaciones de los nucleótidos en el triplete especifican los diferentes aminoácidos de un polipéptido. Así, un triplete especifica un aminoácido.
  
• El código genético tiene las propiedades siguientes:
  
  
  • Es redundante o degenerado: un aminoácido puede ser codificado por más de un codón o por varios tripletes distintos. De los 64 tripletes que se pueden formar para dar lugar a los 20 aminoácidos, los 44 que sobran se podría decir que son "sinónimos".
    
  • Es un código sin superposición: un nucleótido sólo pertenece a un codón y no a varios.
    
  • La lectura es lineal y sin comas: la lectura del ARNm se inicia en un punto y avanza de codón en codón sin separación entre ellos.
    
  • Es universal: prácticamente todos los seres vivos utilizan el mismo código para traducir el mensaje del ADN a los polipéptidos. Bien sea una bacteria o un mamífero, una planta o un hongo.
    

La Traducción

• Es un proceso mediante el cual la información contenida en el ARNm (en un alfabeto de 4 letras) se convierte al alfabeto de 20 letras de los polipéptidos, siguiendo las reglas del código genético.
  
• En los ribosomas se inicia la síntesis del polipéptido en cuya secuencia lleva cifrada el ARNm. A través de un proceso enzimático, los ARNt van incorporando los diferentes aminoácidos especificados por la secuencia lineal de codones del ARNm. Existen tantos ARNts como codones distintos puede haber en el ARNm. La diferencia entre los ARNt está en el triplete de nucleótidos complementario de cada uno de los codones del ARNm llamado anticodón, y también en el aminoácido que transporta (el especificado por su codón complementario). Como resultado se forma un polipéptido con una determinada función biológica y distinta de cualquier otro cuya secuencia de aminoácidos sea diferente.
  

La síntesis de proteínas

LOS ERRORES QUE NOS MATAN Y NOS HACEN EVOLUCIONAR: LA MUTACION

• Existe un complicado conjunto de sistemas encargados de asegurar la integridad de la molécula de ADN con el fin de preservar la información genética y reparar la mayor parte de las alteraciones que pueda experimentar. Pero a veces fallan estos mecanismos y uno de cada mil errores no puede ser corregido, apareciendo la mutación, alterándose esa información de una generación a la siguiente.
  
• La mutación es cualquier cambio permanente en el material genético no debido a la segregación independiente de los cromosomas o a la recombinación que ocurre durante el proceso de meiosis. Las mutaciones se producen al azar y son perjudiciales la mayoría de las veces, aunque en ocasiones hay alguna beneficiosa. El ADN debe permitir cierta capacidad de cambio, y esas mutaciones generan la variabilidad necesaria para que la selección natural actúe.
  
• La propia replicación del ADN es una fuente de mutación. Además de mutaciones espontáneas que ocurren como consecuencia de la naturaleza del ADN, la mutación también puede verse favorecida por la acción de numerosos agentes químicos y físicos distribuidos en el medio ambiente que aumentan la tasa normal de mutación; son los agentes mutágenos. Su naturaleza puede ser de tipo electromagnético (radiaciones ionizantes como las de los rayos X y los rayos gamma, y radiaciones no ionizantes como los rayos ultravioletas). Estas radiaciones provocan la rotura de la cadena de ADN o la pérdida de nucleótidos. Otros mutágenos de naturaleza química son p. ej. el ácido nitroso, el gas mostaza y los colorantes de acridina.
  
• La mutación afecta al material hereditario que es transmitido a las células hijas. Los seres vivos que se reproducen sexualmente presentan dos tipos de células: las somáticas y las germinales. Si la mutación afecta a las células germinales (a las células que producen los gametos o a los gametos mismos) el cambio en la información guardada en el material genético se transmite a los descendientes.
  
• Mutación somática: cuando la mutación afecta al resto de las células (las que constituyen y dan lugar a los tejidos y órganos de un individuo), cuyo cambio se transmitirá a las células hijas que se originen tras el proceso de mitosis y citocinesis. El que afecte en mayor o menor medida al individuo depende de la naturaleza de la mutación, del tejido afectado y del momento del desarrollo ontogenético en que se produzca la mutación.
  
• El mosaicismo somático: es uno de los efectos de una mutación sobre una célula somática, que consiste en la aparición de dos líneas que difieren genéticamente en un individuo o en un tejido.
  
• Envejecimiento: a lo largo de la vida van aumentando las mutaciones somáticas como consecuencia de los errores fortuitos que se producen durante la duplicación del ADN y por los agentes mutágenos, produciendo un entorpecimiento de los procesos metabólicos que llevan al envejecimiento y posteriormente a la muerte.
  
• Las mutaciones pueden ser: mutaciones genómicas (que afectan a cambios en el número de cromosomas complementos), mutaciones cromosómicas (ocurren en una parte del cromosoma e involucra a varios genes) y génicas (modificación a un solo gen).
  
• Las mutaciones genéticas pueden consistir en:
  
  
  • Sustituciones: cuando un nucleótido es cambiado por otro diferente.
    
  • Inserciones: cuando se introduce uno o más pares de nucleótidos.
    
  • Deleciones: pérdida de nucleótidos.
    
  • Inversiones: un grupo de nucleótidos de un gen son insertados en orden inverso.
    
• Mutaciones puntiformes: modificación de un simple nucleótido, que pueden ser:
  
  
  • Mutaciones erróneas: cambio de un nucleótido por otro en la secuencia de ADN.
    
  • Mutaciones sin sentido: la sustitución de un nucleótido en un triplete de ADN provoca la transformación de un codón de ARNm que codifica un aminoácido cualquiera en un codón de paro. De esta forma se detiene la síntesis antes de tiempo y no consigue formarse el polipéptido que estaba codificado en el gen antes de que ocurriera la mutación.
    
  • Desplazamiento de pauta de lectura: cuando hay una deleción o inserción de un nucleótido durante el proceso de replicación del ADN, se desplaza la pauta de lectura del ARNm y el polipéptido sintetizado no tiene nada que ver con el que inicialmente codificaba el gen.
    
  • Mutaciones silenciosas: no producen ningún efecto fenotípico. Es la sustitución de un triplete por otro (sinónimo) que codifica el mismo aminoácido.
    

Errores metabólicos

• Se denomina error metabólico a la alteración de uno o pocos nucleótidos, siendo motivo de enfermedades congénitas cuya etiología está en el tipo de mutaciones.
  
• Alcaptonuria y fenilcetonuria son enfermedades o patologías debido a errores metabólicos.
  

NIVELES DE ORGANIZACIÓN DEL ADN:

EL CROMOSOMA EUCARIOTICO

• El ADN es la mayor de las moléculas que portan los seres vivos. La longitud del ADN se expresa en pares de bases "pb" o miles de pares de bases "kb" (kilobases). El ADN humano consta de 3 x 10 elevado a 9 pb. por célula, distribuidas en 23 pares de cromosomas. La longitud de todo el ADN humano es aprox. de 2 x 10 elevado a 11 kms. El ADN es delgado, largo y condensado.
  
• Cromosoma: (cuerpo coloreado) aspecto que muestra el material hereditario cuando a la célula se le aplica un colorante específico durante la mitosis. Actualmente cromosoma es la molécula de ácido nucleico que actúa como portadora de la información hereditaria (es el ARN de algunos virus, la molécula de ADN de procariotas y cada una de las que se encuentran en el núcleo de la célula eucariota).
  
• Cromatina: estructura amorfa y disgregada durante la interfase celular. El cromosoma metafásico es una estructura claramente definida. En eucariotas el aspecto del material hereditario varía desde el cromosoma metafásico (bien definido) a la cromatina (menos organizado). Ambas estructuras representan distintos aspectos del mismo material hereditario y demuestran que el ADN tiene diferentes niveles de organización, cuyos niveles se diferencian por el grado de condensación del ADN.
  
• Cada cromosoma está constituido por sólo una molécula de ADN unido a proteínas. Las moléculas de ADN son de varios tipos, siendo las principales de la familia de las histonas (pequeñas proteínas de carácter básico cuya función es permitir que el ADN se condense de una forma determinada logrando los diferentes niveles de organización.
  
• Nucleosoma: es la unidad básica de condensación del ADN lograda por la unión de varios tipos de histonas con el ADN. El nucleosoma representa el primer nivel de organización y el cromosoma metafásico el último (mayor grado de compactación gracias a sucesivos procesos de plegamiento de unos niveles para alcanzar otros superiores). Los nucleosomas se pliegan unos sobre otros de una manera ordenada formando una fibras de 30 nm, que después se enrollarán proporcionando el grado final de condensación del ADN.
  
• La condensación del ADN a lo largo del ciclo celular varía desde el estado de cromatina al de cromosoma metafísico. Se distinguen dos tipos de cromatina según su grado de condensación: la eucromatina (empaquetamiento menor), y la heterocromatina (cromatina más condensada).
  
• El análisis del ADN de una célula eucariótica revela que un 10% está formado por segmentos cortos de 10 pb que se repiten millones de veces (ADN altamente repetitivo), cuya función no es conocida y no hay pruebas de que se transcriba; un 20% formado por segmentos de unos pocos centenares de pb que se repiten más de mil veces (ADN moderadamente repetitivo), formado por secuencias que no se transcriben, está relacionado con zonas de reconocimiento para la actuación de determinadas enzimas con genes que se encuentran en múltiples copias tales como las del ARNr o los de las histonas o, y con los genes de los anticuerpos; y un 70% son segmentos de copia única o escasamente repetidos, constituidos mayoritariamente por intrones, por lo que se estima que sólo de un 1 a un 5% del ADN sea transcrito y traducido a cadenas polipeptídicas.
  
• Genoma: conjunto de genes que portan los cromosomas de un individuo (en el hombre son 50.000 genes).
  
• Secuencias reguladoras: segmentos no codificantes relacionados con el punto de comienzo de la replicación, los puntos de inicio de la recombinación del ADN, el inicio y final de la transcripción de los genes estructurales, y la regulación de la expresión génica.
  

REGULACION DE LA EXPRESION GENICA

• Todas las células presentan mecanismos para regular la expresión de los genes. De esta manera, las células procariotas y eucariotas, sintetizan en cada momento solamente aquellos elementos que necesitan.
  
• A partir de una única célula o cigoto se ha originado cada célula del organismo a través de mitosis sucesivas. La mitosis asegura un reparto completo y equitativo de la información genética. Así, todas las células de un individuo portan la misma información (tienen idénticos genes en sus núcleos).
  
• Sin embargo, durante el desarrollo las células toman destinos distintos, se diferencian en cuanto a morfología y fisiología (diferenciación celular) formando diversos tipos de tejidos que formarán órganos y otras estructuras corporales (organogénesis y morfogénesis).
  
• Además, el metabolismo celular varía continuamente a lo largo del ciclo vital de la célula. Distintas rutas de síntesis (anabolismo) o de degradación (catabolismo) se activan o desactivan en función de las necesidades puntuales que la célula deba satisfacer. La economía celular obliga a que la expresión génica no sea continua ni simultánea para todos los genes, sino que sólo se activa cuando son necesarios los correspondientes polipéptidos.
  

Podemos diferenciar una regulación de la expresión génica a corto
plazo (relacionada con el metabolismo celular, provoca cambios en el ADN que alteran de forma pasajera la expresión génica) y a largo plazo (relacionada con el desarrollo del organismo, conduce a cambios en el ADN de la célula que conllevan al bloqueo permanente de la expresión de determinados genes).

Regulación de la Expresión Génica a Corto Plazo

• Genes reguladores: codifican las secuencias de las llamadas proteínas reguladoras o factores de transcripción, que impiden la expresión de los genes estructurales, uniéndose a la secuencia reguladora (situada al inicio de los genes estructurales) impidiendo la unión de la ARN polimerasa.
  
• Correpresores e inductores: otras moléculas que pueden interaccionar con la conformación espacial adecuada para unirse a la secuencia reguladora, permitiendo o no la expresión de un gen.
  
• Correpresores: moléculas a las que necesitan unirse algunas proteínas reguladoras para adoptar la conformación espacial adecuada que les permita unirse a una secuencia reguladora concreta del ADN e impedir la expresión de un gen.
  
• Inductores: moléculas que al unirse a las proteínas reguladoras hacen que éstas experimenten un cambio en su estructura tridimensional que les impide unirse al ADN, permitiendo que el gen pueda ser transcrito. Este tipo de procesos de la regulación de la expresión génica se ha descrito en eucariotas y procariotas.
  
• Modelo del operón: representa un ejemplo de cómo se realiza la regulación de la expresión génica a corto plazo en las procariotas. Explica cómo se regula en la bacteria E. Coli la síntesis de las enzimas que intervienen en la degradación de la lactosa.
  
• Gen regulador: codifica la secuencia de una proteína reguladora llamada represor, que reconoce y se une a la secuencia reguladora de ADN llamada operador. La unión del represor al operador impide que la ARN polimerasa pueda acoplarse al ADN, impidiendo que se lleve a cabo la transcripción de los genes lac.
  
• Cuando entra lactosa en la célula, un metabolito de ésta actúa como inductor, ya que se une al represor haciendo que éste se separe del promotor. Así los genes lac se pueden transcribir y traducir en las correspondientes enzimas. Cuando la lactosa haya sido degradada por estas enzimas no habrá inductor y el represor producido por el gen regulador podrá unirse de nuevo al operador dejándose de sintetizar las enzimas, que ya no serán necesarias al no haber lactosa.
  

Regulación de la Expresión Génica Largo Plazo

• Estos procesos se encargan de llevar a cabo la diferenciación celular junto con la compleja organización pluricelular que da lugar a los distintos órganos del cuerpo y que éste adquiera una forma tridimensional. Los mecanismos no están claros del todo, pero muchos datos apuntan a complejas interacciones entre diferentes grupos de genes y distintos tipos de moléculas durante el desarrollo embrionario, algunos de estos genes llamados homeogenes (que juegan un papel muy importante en la diferenciación de las estructuras corporales). De éstos depende el desarrollo y diferenciación del sistema nervioso humano.
  
• Existen otros dos mecanismos de inactivación génica permanente en la diferenciación celular: la metilación y la condensación del ADN.
  
  
  • Metilación del ADN: reacción catalizada enzimáticamente mediante la cual se inserta un grupo metilo (-CH3) en la base nitrogenada de los nucleótidos (fundamentalmente citosina), provocando un cambio que impide la unión de la enzima ARN polimerasa y evitando así la transcripción del gen afectado.
    
  • Condensación: impide que la ARN polimerasa pueda acceder a los respectivos promotores, existiendo una relación inversa entre el grado de condensación del ADN y el proceso de transcripción.
    
• Mediante estos dos mecanismos se consigue que cada tipo celular, neurona, glía, fibra muscular, etc., exprese determinadas propiedades relacionadas con los genes que no han sido metilados o condensados. Esto suele pasar en las primeras etapas del desarrollo, y una vez que se ha diferenciado la célula, sus descendientes seguirán perteneciendo al mismo tipo celular.
  
• Esto ocurre por ejemplo con la inactivación del cromosoma X de las hembras de los mamíferos, en ellas todas sus células tienen uno de los cromosomas X condensado, inactivado, formando el corpúsculo de Barr o cromatina sexual. La inactivación comienza al principio de la vida embrionaria (fase de mórula) y ocurre al azar (en unas células se inactiva el de origen materno y en otras el paterno).
  
• Mosaicismo: fenómeno que se produce cuando las mujeres que son heterocigotas para algún locus situado en el cromosoma X presentan dos poblaciones celulares según el cromosoma que esté activo. Los genes situados sobre el cromosoma inactivo no pueden expresarse. Cuando un determinado locus del cromosoma X se presenta en heterocigosis, las células manifestarán un fenotipo u otro para ese locus, dependiendo del alelo que esté inactivado en
  ellas.
  

NOTAS

Regulación de la expresión génica a corto plazo

En cada operón se diferencian dos clases de genes:

• Los genes estructurales ( E1, E2, E3...), que codifican proteínas, participantes en un determinado proceso bioquímico.
  
• Un gen regulador (R), que codifica a una proteína represora (PR) que puede encontrarse en la forma activa o inactiva y es el agente que controla materialmente la expresión.
  Existen además dos regiones que intervienen en la regulación:
  
• El promotor (P),es una zona donde se une la ARN-polimerasa y decide el inicio de la transcripción.
  
• El operador (O), que posee una secuencia reconocida por la proteína represora activa: cuando se bloquea el operador con la proteína represora, impide el avance de la ARN-polimerasa y la transcripción se interrumpe, con lo que se origina el proceso conocido como represión génica.
  

Cuando la bacteria necesita sintetizar proteínas debe separar el operador del represor y utiliza para ello dos tácticas:

1. La inducción enzimática.Como en el caso del operón lactosa, que regula la síntesis de las enzimas encargadas de metabolizar la lactosa.
   

1. Como puede verse en el esquema, cuando aparece la lactosa (molécula inductora), se une a la proteína represora inactivándola; entonces el complejo inductor-represor se separa del operador, permitiendo el funcionamiento del operón.
   
2. La represión enzimática. El ejemplo es el operón histidina, que regula la síntesis de las enzimas que intervienen en la síntesis de la histidina.
   

Cada hebra es un acomodamiento linear de unidades similares repetidas llamadas nucleotidos, los que se componen de un azúcar, un fosfato y una base nitrogenada. Cuatro bases diferentes están presentes en la molecula de DNA y son:

• Adenina (A)
  
• Timina (T)
  
• Citosina (C)
  
• Guanina (G)
  

El orden particular de las mismas es llamada secuencia de DNA, la cual especifica la exacta instrucción genética requerida para crear un organismo particular con características que le son propias. La adenina y la guanina son bases púricas, en cambio la citosina y la timina son bases pirimidínicas.
Las dos hebras de DNA son mantenidas juntas por uniones entre bases que forman los pares de bases. El tamaño del genoma es usualmente basado en el total de pares de bases. En la especia humana, contiene aproximadamente 3 billones de pares de bases. Otros organismos estudiados con motivo de éste estudio fueron la bacteriaEscherichia coli, la mosca de la fruta, y las ratas de laboratorio.
Cada vez que la célula se divide en celulas hijas, el genoma total se duplica, en el caso del genoma humano esta duplicación tiene lugar en el núcleo celular. Durante la división, el DNA se desenrrolla y rompe las uniones entre pares de base permitiendo a las hebras separarse. Cada hebra dirige la síntesis de una nueva hebra complementaria con nucleotidos libres que coinciden con sus bases complementarias de cada hebra separada.

Existe una forma estricta de unión de bases, así se forman pares de adenina - timina (AT) y citosina - guanina (CG). Cada celula hija recibe una hebra vieja y una nueva.Cada molecula de DNA contiene muchos genes, la base fisica y funcional de la herencia. Un gen es una secuencia específica de nucleotidos base, los cuales llevan la informacion requerida para la construccion de proteinas que proveeran de los componentes estructurales a las celulas y tejidos como también a las enzimas para una escencial reacción bioquimica.