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16.5: Regulación génica procariota - El Operón lac- Un Operón Inductor

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    Objetivos de aprendizaje
    • Describir los componentes del operón lac y su papel en su función

    Un tipo importante de regulación génica que ocurre en las células procariotas utiliza y ocurre a través de operones inducibles. Los operones inducibles tienen proteínas que pueden unirse para activar o reprimir la transcripción dependiendo del entorno local y las necesidades de la célula. El operón lac es un operón inducible típico. Como se mencionó anteriormente, E. coli es capaz de utilizar otros azúcares como fuentes de energía cuando las concentraciones de glucosa son bajas. Para ello, el complejo proteico AMP—CaP sirve como regulador positivo para inducir la transcripción. Una de esas fuentes de azúcar es la lactosa. El operón lac codifica los genes necesarios para adquirir y procesar la lactosa del ambiente local, que incluye los genes estructurales lacZ, lacY y lacA. LacZ codifica β-galactosidasa (LacZ), una enzima intracelular que escinde el disacárido lactosa en glucosa y galactosa. LaCy codifica β-galactósido permeasa (LacY), una proteína de transporte unida a la membrana que bombea lactosa a la célula. LacA codifica β-galactósido transacetilasa (LacA), una enzima que transfiere un grupo acetilo de acetil-CoA a β-galactósidos. Solo LacZ y LacY parecen ser necesarios para el catabolismo de la lactosa.

    CAP se une a la secuencia operadora aguas arriba del promotor que inicia la transcripción del operón lac. El operón lac utiliza un mecanismo de control de dos partes para asegurar que la célula gaste energía produciendo β-galactosidasa, β-galactósido permeasa y tiogalactósido transacetilasa (también conocida como galactósido O-acetiltransferasa) solo cuando sea necesario. Sin embargo, para que se active el operón lac, se deben cumplir dos condiciones. Primero, el nivel de glucosa debe ser muy bajo o inexistente. Segundo, la lactosa debe estar presente. Si la glucosa está ausente, entonces la CAP puede unirse a la secuencia del operador para activar la transcripción. Si la lactosa está ausente, entonces el represor se une al operador para evitar la transcripción. Si se cumple alguno de estos requisitos, entonces la transcripción permanece apagada. La célula puede usar lactosa como fuente de energía produciendo la enzima b-galactosidasa para digerir esa lactosa en glucosa y galactosa. Solo cuando se cumplen ambas condiciones se transcribe el operón lac, como cuando la glucosa está ausente y la lactosa está presente. Este proceso es beneficioso y tiene más sentido para la célula ya que sería energéticamente derrochador crear las proteínas para procesar lactosa si la glucosa fuera abundante o si la lactosa no estuviera disponible.

    imagen
    Figura\(\PageIndex{1}\): El Operón lac: La transcripción del operón lac se regula cuidadosamente para que su expresión solo se produzca cuando la glucosa es limitada y la lactosa está presente para servir como fuente alternativa de combustible.

    Puntos Clave

    • El operón lac contiene un operador, promotor y genes estructurales que se transcriben juntos y están bajo el control de la proteína activadora del catabolito (CAP) o represor.
    • El operón lac no se activa y la transcripción permanece apagada cuando el nivel de glucosa es bajo o inexistente, pero la lactosa está ausente.
    • El operón lac codifica los genes necesarios para utilizar la lactosa como fuente de energía.

    Términos Clave

    • operador: un segmento de ADN al que se une una proteína factor de transcripción
    • represor: cualquier proteína que se une al ADN y por lo tanto regula la expresión de genes al disminuir la velocidad de transcripción

    Contribuciones y Atribuciones

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