Operón Lac

En el caso del operón lac, lac hace referencia a la lactosa, que es un azúcar que se encuentra en la leche, y un operón es una porción de ADN en la que se agrupan genes con funciones relacionadas y que están controlados por el mismo promotor.

En el caso del operón lac, Escherichia coli y otras bacterias necesitan las proteínas que produce para transportar la lactosa al interior de la célula y metabolizarla.

Aunque la glucosa es la fuente de carbono preferida por la mayoría de las bacterias, el operón lac permite a estas bacterias utilizar la lactosa cuando no hay glucosa disponible.

Se ha estudiado muy bien la regulación génica del operón lac, y por eso se ha convertido en un ejemplo clásico de regulación génica en bacterias.

Antes de entrar en detalles sobre el operón lac y su funcionamiento, repasemos la expresión génica.

El ADN está formado por genes, y cada gen es básicamente una parte específica del ADN que codifica una proteína.

Los genes se convierten en proteínas en dos pasos: la transcripción y la traducción.

En la transcripción, la enzima ARN polimerasa copia un segmento de ADN en ARN, concretamente mensajero, o ARNm.

La ARN polimerasa desenrolla la doble hélice de ADN para producir el ARNm complementario, que es como un plano sobre qué proteína construir.

Luego se produce la traducción, en la que unos orgánulos llamados ribosomas se ensamblan y utilizan el ARNm producido durante la transcripción para crear proteínas a partir de los aminoácidos que hay en el citoplasma.

El operón lac forma parte del ADN de E.

coli e incluye genes estructurales, como lacZ, lacY y lacA, así como genes reguladores como el promotor y el operador.

Los genes estructurales lacZYA codifican las proteínas que permiten a E.

coli transportar y metabolizar la lactosa.

LacZ produce la enzima beta galactosidasa, también llamada lactasa, que descompone la lactosa en glucosa y galactosa.

LacY produce la beta galactosidasa permeable, que permite que la lactosa entre o permee en la célula, y lacA codifica la beta galactósido transacetilasa, cuya función no se conoce del todo.

Además de esos genes estructurales, están el promotor y el operador, que indican al operón cuándo iniciar y detener la transcripción.

El promotor es una secuencia de nucleótidos del ADN a la que se une la ARN polimerasa para iniciar la transcripción del ARNm.

El operador se encuentra entre el promotor y los genes estructurales y trabaja junto con la proteína represora de lac, codificada por el gen lacI, que se encuentra en sentido ascendente desde el promotor.

Cuando hay glucosa disponible no hay necesidad de metabolizar la lactosa, por lo que la proteína represora de lac se une a la región del operador y bloquea físicamente la ARN polimerasa para que no se una a los genes lacZYA y los transcriba.

Así, dependiendo de las concentraciones de glucosa y lactosa en la célula, E.

coli puede activar y desactivar los genes del operón lac, como si fuera un interruptor.

Si hay mucha glucosa disponible para que E.

coli la utilice como energía, no necesita producir proteínas lacZYA.

Esto sucede incluso cuando hay glucosa y lactosa, porque el metabolismo de la glucosa es más eficiente.