O operon lac é um exemplo de regulação gênica em procariontes. Você pode descobrir tudo sobre a estrutura e regulamento aqui. Você pode encontrar o vídeo sobre o assunto aqui se quiser obter uma visão geral ainda mais rápida!Índice
O operon Lac simplesmente explicado
Nas bactérias , existem unidades funcionais especiais no DNA para a regulação dos genes . Você chama essa unidade de operon . As bactérias E. coli, por exemplo, possuem o chamado operon lac. Com sua ajuda, eles podem absorver e quebrar a lactose.
Lac significa lactose e é outra palavra para açúcar do leite. A disponibilidade do açúcar regula a ativação e desativação de certos genes. O lac operon (lac operon) é um exemplo do modelo operon . Foi descoberto por F. Jacob e J. Monod. É por isso que você o chama de modelo Jacob Monod .
Operon de Definição
Um operon designa uma unidade estrutural do DNA de procariontes. Consiste em genes promotores, operadores e estruturais. Um exemplo disso é o operon lactose (abreviado: operon lac).
Estrutura do operon Lac
Vamos dar uma olhada mais de perto na estrutura do operon lac. Basicamente, um operon sempre consiste nos três elementos a seguir:
- Promotor : Sítio de ligação para RNA polimerase durante a transcrição
- Operador : Sítio de ligação para proteínas reguladoras para regular a transcrição
- Genes estruturais : genes controlados pelo operon
No caso do operon lac, os genes estruturais são responsáveis pela absorção e degradação da lactose. Aqui você pode ver para quais três enzimas os genes codificam, ou seja, produzem:
- lacZ : codifica a enzima -galactosidase , divide o açúcar duplo lactose nos açúcares simples glicose e galactose
- lacY : codifica a enzima galactosídeo permease , garante a absorção de lactose nas células
- lacA : codifica a enzima galactosídeo transacetilase , sua função ainda não é conhecida
Além disso, você encontrará um gene regulador na frente do operon . Como o nome sugere, é responsável por regular a expressão gênica . Em E. coli o gene é chamado lacI. Está sempre ativo e produz o Repressor Lac . Um repressor pode se ligar ao DNA e, assim, suprimir a transcrição.
Regulamento Lac-Operon
O operon lac bacteriano nem sempre está ativo. Dependendo da concentração de lactose e glicose, a bactéria liga e desliga os genes. Isso funciona por meio de regulação positiva e negativa . O objetivo é usar a fonte de energia mais barata disponível em cada caso. A glicose de açúcar simples é preferida à lactose de açúcar duplo. Isso ocorre porque o açúcar simples não precisa mais ser decomposto e, portanto, fornece mais energia.
Regulamento Negativo
Em primeiro lugar, o gene regulador LacI produz constantemente um repressor ativo . Na ausência de lactose , o repressor se liga ao operador Lac. Desta forma, impede que a RNA polimerase leia a fita de DNA. Você está falando de regulação negativa aqui . Isso ocorre porque o repressor impede a expressão dos genes estruturais que são necessários para a quebra da lactose.
Se a lactose estiver presente, a enzima para quebrá-la deve ser feita. Funciona ligando a alolactose ao repressor. A alolactose é um isômero , que é uma forma diferente de lactose. A enzima 
-galactosidase é responsável pela conversão da lactose em alolactose . A ligação altera a estrutura espacial do repressor e ele se afasta do operador. Isso leva à expressão do gene lacZ. Assim, a lactose induz sua própria degradação. Este processo é, portanto, também chamado de indução de substrato . Aqui, o açúcar atua como um indutor .
Um exemplo de um indutor artificial é o IPTG (isopropil -tiogalactosídeo). Você pode usar o método de indução IPTG em biologia molecular para ativar artificialmente a expressão gênica.
Regulamento Positivo
O operon lac também pode ser regulado positivamente. A expressão também depende da concentração de glicose. Isso significa que o mínimo possível de lactose deve ser decomposto enquanto a glicose estiver presente.
E como isso funciona no nível molecular? Quando uma proteína ativadora se liga ao promotor, ela aumenta a afinidade da polimerase (capacidade de se ligar) ao promotor. Consequentemente, mais expressão gênica ocorre. Você também chama isso de controle positivo . Aqui o ativador é chamado de CAP (proteína ativadora de catabólitos).
No entanto, o CAP só se liga ao DNA se também tiver ligado cAMP (monofosfato de adenosina cíclico). A formação do complexo cAMP-CAP ocorre em maior extensão em baixas concentrações de glicose. Em seguida, o cAMP é aumentado. É responsável pelo “sinal da fome” e indica falta de glicose. Ou vice-versa, uma alta concentração de glicose impede a expressão dos genes estruturais do operon lac. Este mecanismo de controle é, portanto, chamado de repressão catabólica .
Aqui você encontrará os diferentes casos do modelo de operon lac mais uma vez claramente resumidos:
| Glicose | Lactose | Repressor | BONÉ | transcrição |
| – | + | inativo | ativo | Alto |
| + | + | inativo | inativo | bastante baixo |
| + | – | ativo | inativo | Nenhum |
| – | – | ativo | ativo | Nenhum |