El operón lac es un conjunto de genes estructurales que codifican proteínas involucradas en el metabolismo de la lactosa en Escherichia coli. Estos genes están regulados por sitios en el ADN que controlan la transcripción del operón.
Definición del operón lac
El operón lac es un modelo propuesto por Jacob y Monod en 1961 para la regulación de la transcripción en bacterias. Este modelo consta de tres elementos principales:
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Genes estructurales: El operón lac contiene tres genes estructurales llamados lacZ, lacY y lacA. Estos genes codifican las enzimas involucradas en el metabolismo de la lactosa: la β-galactosidasa, la permeasa y la transacetilasa, respectivamente.
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Sitio operador: El operón lac también contiene un sitio operador (Olac) que se encuentra entre el promotor y los genes estructurales. Este sitio es una secuencia de ADN que regula la transcripción de los genes estructurales.
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Gen regulador: El operón lac incluye un gen regulador llamado lacI, que codifica la proteína represora del operón lac. Esta proteína se une al sitio operador y controla la transcripción de los genes estructurales.
Estructura del operón lac
El operón lac consta de varios componentes estructurales y reguladores. Los genes estructurales lacZ, lacY y lacA están dispuestos en una secuencia lineal y se transcriben juntos desde un solo promotor llamado Plac. La transcripción de estos genes es regulada por la proteína represora codificada por el gen lacI y el sitio operador Olac.
La proteína represora del operón lac se une al sitio operador en ausencia de inductores y evita la transcripción de los genes estructurales. Sin embargo, en presencia de inductores como la lactosa o el isopropiltiogalactósido (IPTG), la proteína represora cambia de conformación y se disocia del sitio operador, permitiendo la transcripción de los genes estructurales.
Inductores y la inducción del operón lac
El operón lac es inducible, lo que significa que la presencia de ciertos inductores estimula la transcripción de los genes estructurales. En el caso del operón lac, los inductores son la lactosa y el IPTG.
Cuando la lactosa está presente en la célula, unas pocas moléculas de β-galactosidasa convierten la lactosa en alolactosa, que actúa como inductor y activa la transcripción de los genes estructurales del operón lac. El IPTG, a diferencia de la alolactosa, no es metabolizado por E. coli y se utiliza en estudios experimentales de inducción del operón lac.
Regulación positiva y negativa del operón lac
El operón lac está sujeto a una regulación tanto positiva como negativa. La regulación negativa ocurre cuando la proteína represora se une al sitio operador y evita la transcripción de los genes estructurales. En ausencia de inductores, la proteína represora se une al sitio operador y bloquea la transcripción del operón lac.
La regulación positiva del operón lac involucra la proteína activadora del catabolito (CAP), también conocida como proteína del receptor de AMP cíclico (CRP). Esta proteína se une al promotor del operón lac y estimula la transcripción cuando está unida a AMP cíclico (cAMP). La presencia de glucosa afecta la producción de cAMP, lo que a su vez afecta la unión de CAP al promotor del operón lac. En presencia de glucosa, la producción de cAMP disminuye y la actividad del operón lac se reduce.
Conclusiones
El operón lac es un sistema de regulación genética que controla la transcripción de los genes involucrados en el metabolismo de la lactosa en Escherichia coli. Está compuesto por genes estructurales, un sitio operador y un gen regulador. La presencia de inductores como la lactosa o el IPTG estimula la transcripción de los genes estructurales, mientras que la presencia de glucosa afecta la actividad del operón lac. Esta regulación positiva y negativa asegura que los genes estructurales del operón lac se expresen de manera coordinada en respuesta a las condiciones del entorno celular.
Espero que este artículo haya sido útil para comprender la definición, estructura, inductores y regulación del operón lac en Escherichia coli. Si tienes alguna pregunta adicional, no dudes en hacerla.