El operón lac es un sistema de regulación génica que se encuentra en la bacteria Escherichia coli y está involucrado en el metabolismo de la lactosa. Este operón consta de tres genes estructurales: lacZ, lacY y lacA, que codifican enzimas necesarias para la descomposición y utilización de la lactosa como fuente de energía. La regulación del operón lac se lleva a cabo mediante mecanismos de represión e inducción, que permiten a la bacteria ajustar la expresión de los genes del operón en función de las condiciones ambientales.
Represión del operón lac
La represión del operón lac ocurre cuando la bacteria tiene suficiente glucosa disponible como fuente de energía. En estas condiciones, una proteína represora, codificada por el gen lacI, se une al operador del operón lac y bloquea la transcripción de los genes estructurales. La presencia de glucosa inhibe la producción de AMP cíclico (cAMP), que es necesario para la activación de la proteína activadora del catabolito (CAP). Sin la activación de CAP, la unión de la proteína represora al operador impide la transcripción del operón lac.
Inducción del operón lac
La inducción del operón lac ocurre cuando la bacteria se encuentra en un ambiente con baja concentración de glucosa y presencia de lactosa. En estas condiciones, la lactosa se convierte en alolactosa, que actúa como un inductor. La alolactosa se une a la proteína represora y provoca un cambio conformacional que libera la unión de la proteína represora al operador. Como resultado, la ARN polimerasa puede unirse al promotor del operón lac y comenzar la transcripción de los genes estructurales. Esto permite la síntesis de las enzimas necesarias para la utilización de la lactosa como fuente de energía.
Regulación adicional del operón lac
Además de la represión e inducción del operón lac, se han descubierto otros mecanismos de regulación que afectan la expresión de los genes del operón. Por ejemplo, se ha encontrado que la permeasa de lactosa, codificada por el gen lacY, puede ser regulada por la exclusión del inductor. Cuando los niveles de glucosa son altos, una proteína no fosforilada llamada (\rm EIIA^{Glc}) se une a la permeasa de lactosa y evita la entrada de lactosa en la célula. Sin embargo, cuando los niveles de glucosa son bajos, (\rm EIIA^{Glc}) se fosforila y se disocia de la permeasa, permitiendo la entrada de lactosa.
Además, se han identificado otras secuencias de operador en el operón lac, como el operador 2 (O2) y el operador 3 (O3), que interactúan con las subunidades restantes de la proteína represora. Estas secuencias de operador adicionales contribuyen a la regulación fina de la expresión génica en el operón lac.
En resumen, el operón lac es un sistema de regulación génica que permite a la bacteria E. coli ajustar la expresión de los genes del operón en función de las condiciones ambientales. La represión del operón ocurre en presencia de glucosa, mientras que la inducción ocurre en presencia de lactosa y baja concentración de glucosa. Además, se han descubierto mecanismos adicionales de regulación que afectan la expresión de los genes del operón. Estos mecanismos permiten una regulación precisa y coordinada de la utilización de la lactosa como fuente de energía en la bacteria.
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