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Lac operon

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de operon lac

O lac operon, abreviado para lactose operon, é uma série de três genes em bactérias que produzem as enzimas necessárias para obter energia da lactose. Um operon é qualquer série de genes controlados pelas mesmas seqüências de promotores e operadoras, que dizem às enzimas responsáveis pela transcrição do mRNA onde se conectar ao DNA. Normalmente, a glicose é o açúcar de escolha para organismos bacterianos, mas quando esse suprimento funciona, o operon da LAC permite que os organismos sobrevivam na lactose. Os três genes contidos no lac operon são Lacz, Lacy e LACA. Cada gene produz uma enzima específica necessária para processar lactose, mas também é preciso energia para produzir essas enzimas.

Lacy produz uma enzima responsável pelo transporte de lactose através da membrana celular, permitindo que as bactérias acessem o recurso. Lacz é a enzima necessária para separar a lactose em suas partes constituintes, galactose e glicose. O gene final, LACA, produz uma molécula que pode ajudar a metabolizar a galactose. Dois mecanismos regulatórios garantem que os genes do operon lac não sejam expressos quando não são necessários. Primeiro, quando a lactose não está disponível para o organismo, o organismo não pode expressar o lac operon. Essa condição é causada por outro gene, LACL, que existe perto do lac operon no genoma. Veja a imagem abaixo:

Enquanto o gene LACL é expresso o tempo todo, produz uma proteína que bloqueia a região promotora do lac operon. Essa proteína se ligará à região do operador do lac operon até que as moléculas de lactose se ligam a ela. Quando a lactose está presente em concentrações altas o suficiente, toda a proteína LACL fica ligada e o operon lac pode ser expresso. O segundo mecanismo regulatório do lac operon envolve a presença de glicose. Na presença de glicose, a concentração de um campo de molécula de sinal permanece baixa. Quando a glicose está ausente, o acampamento é alto e se liga a protiens específicos que promovem a ligação do RNA criando proteínas ao DNA, o que aumenta a expressão do operon lac. Vários outros mecanismos regulatórios menores inibem o transporte da lactose quando a glicose está presente, para que a célula utilize primeiro o material com mais eficiência energética. O diagrama a seguir mostra as diferentes seqüências de expressão do operon lac.

Use bacteriano esses mecanismos complexos de regulação para expressar apenas as proteínas de digeração de lactose no ambiente certo. Existem muitos outros operons que são semelhantes e controlam o metabolismo de outras substâncias. A importância do operon está na medida em que todos os genes são expressos ao mesmo tempo, permitindo que uma célula possa ativar imediatamente uma via metabólica inteira com apenas alguns sinais químicos.

Termos de biologia relacionados

  • Operon – Vários genes que são transcritos ao mesmo tempo, devido ao compartilhamento de uma região promotora.
  • Gene – uma unidade funcional de DNA que produz uma proteína.
  • RNA Polimerase – A enzima responsável pela montagem do RNA mensageiro correspondendo a nucleotídeos à sequência de DNA.

Questionário

1. Uma colônia de bactérias vive dentro do intestino de um predador. O predador pega um pequeno mamífero, que possui glicose armazenado no sangue e nas células, bem como na lactose produzida pelas glândulas mamárias. Quando o predador come o pequeno mamífero, as bactérias no intestino do predador têm a chance de digerir todos os materiais. O lac operon é expresso? A. Sim B. Não C. apenas em nível basal

Resposta à pergunta nº 1

C está correto. A glicose é uma fonte muito melhor de energia e requer menos energia para quebrar. Os mecanismos regulatórios do lac operon garantem que os recursos não sejam desperdiçados em quebrar a lactose. Quando grandes quantidades de cada um estão presentes, a proteína repressora que interrompe a transcrição do lac operon se liga à lactose em vez do DNA. Isso permite que um pequeno nível de transcrição do operon ocorra. Quando a glicose é usada, os níveis celulares de cAMP aumentam e se ligará ao operon lac como um promotor de RNA polimerase. Quando isso acontece, os genes serão expressos a uma taxa muito mais alta, à medida que o acampamento continua a desenhar novas moléculas de polimerase para o DNA.

2. Um cientista encontra uma molécula que atua da mesma maneira que o acampamento, ligando -se ao DNA e permitindo que uma maior transcrição do operon lac ocorra em bactérias. O cientista alimenta essas bactérias lactose e glicose e espera que cresça muito mais rápido que as bactérias que não podem processar glicose e lactose ao mesmo tempo. Ele está certo? R. Sim, eles obterão muito mais energia do que as bactérias típicas B. Não, o lac operon não funcionará nessas condições C. Não, as células são limitadas por outros fatores

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Parte da razão pela qual as células não evoluíram para usar lactose e glicose ao mesmo tempo é porque não podem usar tanta energia de uma só vez. A criação de energia deve ser com precisão com o uso de energia, ou a concentração de ATP será muito grande na célula. Se isso acontecer, as reações podem acontecer espontaneamente, e não da maneira ordenada necessária para sustentar a vida.

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