Operon Definition
un operon es un grupo de genes funcionalmente relacionados que son controlados por un operador compartido. Los operones consisten en múltiples genes agrupados junto con un promotor y un operador. Los operones están presentes en procariotas (bacterias y arqueas), pero están ausentes en eucariotas. En algunas situaciones múltiples operones son controlados por la misma proteína reguladora; en estos casos los operones forman un regulon. Los operones fueron identificados por primera vez como un modo de control de la expresión génica en 1961 por François Jacob y Jacques Monod.,
estructura del operón
Los operones son regiones del ADN que contienen grupos de genes relacionados. Se componen de una región promotora, un operador y múltiples genes relacionados. El operador puede ubicarse dentro del promotor o entre el promotor y los genes. La ARN polimerasa inicia la transcripción al unirse a la región promotora. La ubicación del operador es importante ya que su regulación permite o impide la transcripción de los genes en ARNm.,
Operon Function
un operon es un paquete completo para la expresión génica y la síntesis de polipéptidos. Al combinar los genes relacionados, todos los polipéptidos necesarios para una función específica se sintetizan en respuesta a un único estímulo. Por ejemplo, la bacteria Escherichia coli contiene una serie de genes agrupados en operones y regulones: el operón Lac que está involucrado en la degradación de la lactosa, el operón Trp que está involucrado en la biosíntesis del triptófano, y el operón His que está involucrado en la biosíntesis de histidina., Estos operones se activan cuando se necesitan los productos genéticos.
Los operones pueden estar bajo control negativo o positivo. El control negativo implica apagar el operón en presencia de un represor; esto puede ser represivo o inducible. Un operón represivo es uno que está generalmente encendido pero que puede ser reprimido en presencia de una molécula represora. El represor se une al operador de tal manera que el movimiento o la Unión de la ARN polimerasa se bloquea y la transcripción no puede continuar. Un operón inducible es uno que generalmente está apagado., En ausencia de un inductor, el operador es bloqueado por una molécula represora. Cuando el inductor está presente, interactúa con la proteína represora, liberándola del operador y permitiendo que la transcripción proceda. Los operones represibles generalmente están involucrados en las vías anabólicas, o la síntesis de un componente esencial, mientras que los operones inducibles generalmente están involucrados en las vías catabólicas, o la descomposición de un nutriente. El control positivo de un operón es cuando la expresión génica es estimulada por la presencia de una proteína reguladora.,
Lac Operon
el Lac operon es el ejemplo clásico de operon, y es responsable de la degradación de la proteína láctea lactosa. El operón Lac es un operón inducible; en ausencia de lactosa el operador es bloqueado por una proteína represora. El operón está compuesto por un promotor con operador y tres genes (lacZ, lacY y lacA) que codifican β-galactosidasa, permeasa y transacetilasa., Los tres genes están involucrados en la descomposición de la lactosa en sus metabolitos: La β-galactosidasa descompone la lactosa en glucosa y galactosa, mientras que las otras dos proteínas ayudan en el proceso metabólico. La expresión del operón Lac está controlada por el gen Regulador lacI, ubicado inmediatamente adyacente a la región promotora. LacI codifica una proteína represora alostérica que mantiene el operón Lac «apagado».
para que el operón Lac para ser activada, un inductor de la molécula se deben inactivar la proteína represora., La molécula inductora en este sistema es la alolactosa, un isómero de la lactosa. Cuando la lactosa y su isómero están presentes en la célula, la alolactosa se unirá a los sitios alostéricos en la proteína represora, cambiando su conformación y haciéndola inactiva. A medida que la proteína represora se separa del operador, la ARN polimerasa puede unirse al promotor, se puede producir transcripción y se pueden sintetizar los tres genes de degradación de la lactosa.
La figura muestra la estructura del operón Lac y el gen represor lacR adyacente.,
el operón Lac también está bajo regulación genética positiva. Mientras que la eliminación de la proteína represora en presencia de lactosa es necesaria para la síntesis de los genes lacZ, lacY y laca, la expresión génica seguirá siendo baja. El nivel de expresión génica es controlado por la cantidad de la fuente de energía preferida, la glucosa, en la célula. Este control está regulado por una proteína reguladora alostérica, catabolite activator protein (CAP). Cuando los niveles de glucosa en la célula son bajos, la molécula orgánica AMP cíclico está en alta concentración., El AMP cíclico activa el CAP al unirse a los sitios alostéricos, lo que hace que el CAP se adhiera al promotor del operón Lac. A diferencia de las proteínas represoras, la Unión de CAP al operón Lac estimula la expresión génica. Cuando los niveles de glucosa celular aumentan, los niveles de AMP cíclico en la célula disminuyen, y la proteína activadora se disociará del promotor. La transcripción volverá a niveles bajos, o se apagará si la proteína represora se vuelve a unir.
La figura representa el operón Lac y cómo su expresión génica está bajo control tanto positivo como negativo.,
TRP Operon
El TRP operon es responsable de la síntesis del aminoácido tritófano cuando no está disponible en el medio ambiente. El TRP operon se compone de un promotor con un operador, y cinco genes que codifican enzimas para la síntesis de triptófano. El operón Trp está regulado por el gen Regulador trpR, un gen que se encuentra a una distancia del operón Trp.
el operón Trp es un ejemplo de operón represivo; está encendido a menos que sea apagado por una proteína represora. La proteína represora es sintetizada por trpR., Mientras que la proteína represora está siempre presente en la célula, se sintetiza en una forma inactiva. Cuando un corepresor está presente, en este caso triptófano, se une a la proteína represora en un sitio alostérico. Esto cambia la conformación de la proteína de tal manera que puede unirse al operador y bloquear la transcripción al evitar la Unión de la ARN polimerasa al promotor. De esta manera la célula ahorra energía al no producir triptófano cuando ya está presente.,
La figura representa el operón Trp con el gen represor, el promotor, el operador y cinco genes sintetizadores de triptófano.
Quiz
1. ¿Cuál de los siguientes organismos contiene operones?
A. yeast
B. bivalves
C. trees
D. archaea
2. ¿Cómo se regula el Lac operon?
A., control positivo
B. Control negativo
C. inducible
D. todo lo anterior
3. ¿Los operones represibles están bajo control positivo o negativo?A. positivo B., negativo