Regulación de la expresión genética. Operón lactosa y triptófano.
1. Operón lactosa.
Estructura y elementos del operón lactosa
El operón lactosa presenta los siguientes elementos:
- Genes estructurales:
- Gen lac z: codifica la enzima β-galactosidasa, que cataliza la reacción de hidrólisis de la lactosa en glucosa y galactosa.
- Gen lac y: codifica la proteína galactósido permeasa, cuya función es facilitar el transporte de la lactosa al interior de la bacteria colocándose en la membrana plasmática y formando un carrier.
- Gen lac a: Este gen no está relacionado con el metabolismo de la lactosa.
- Promotor: región del ADN, precedente a los genes estructurales, que reconoce la ARN polimerasa para llevar a cabo la transcripción.
- Operador: región del ADN localizada entre el promotor y el comienzo de los genes estructurales, que es reconocida por la proteína represora Lac I.
- Gen represor (lac I): codifica la proteína represora Lac I, que reconoce la región operadora, donde se une. Impide la transcripción de los genes. Cuando el represor se retire (en presencia de inductor, que en este caso será lactosa, la ARN polimerasa estará lista para empezar la transcripción.
Regulación del operón lac
El operón lac se encuentra bajo un tipo de regulación negativa, donde los genes pueden transcribirse siempre, salvo cuando la proteína represora Lac I se encuentra unida a la región operadora, por lo cual presenta una elevada afinidad. La proteína Lac I se expresa permanentemente y permanece unida a la zona operadora, impidiendo la transcripción de los genes estructurales. La regulación del operón funcionaría de la siguiente forma:
- En presencia de lactosa: la lactosa es el inductor del operón. Es capaz de unirse a la proteína represora Lac I y generar un cambio conformacional que disminuye su afinidad por la región operadora. De esta forma, la región operadora queda libre, la ARN polimerasa puede transcribir libremente los genes estructurales y la β-galactosidasa puede degradar la lactosa a glucosa más galactosa.
- En ausencia de lactosa: en ausencia de inductor, la proteína represora Lac I mantiene su elevada afinidad por la región operadora, impidiendo que la ARN polimerasa transcriba los genes estructurales. De esta forma, el sistema permanece cerrado con el consecuente ahorro energético para la bacteria.
El ARNm de los genes estructurales presenta una vida media de unos tres minutos, lo que permite que la inducción pueda revertirse rápidamente en ausencia de lactosa.
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