Biologia la Vida en La Tierra-comprimido-213

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¿CÓMO SE REGULAN LOS GENES? 181
La regulación de la expresión de los genes puede ocurrir
en un nivel de transcripción (donde los genes se utilizan para
elaborar una molécula de RNAm en una célula determina-
da), traducción (qué tanta proteína se elabora a partir de un
tipo específico de RNAm), y de actividad de proteínas (cuán-
to dura la proteína en una célula y qué tan rápidamente las
enzimas de proteínas catalizan reacciones específicas).
La regulación de los genes en los procariotas
El DNA procariótico a menudo está organizado en paquetes
coherentes llamados operones, en los que los genes de funcio-
nes relacionadas se colocan muy cerca entre sí (FIGURA 10-10a).
Un operón consta de cuatro regiones: 1. un gen regulador, que
controla el tiempo o la rapidez de transcripción de otros ge-
nes; 2. un promotor, que la RNA polimerasa reconoce como el
lugar de inicio de la transcripción; 3. un operador, que regula
el acceso de la RNA polimerasa al promotor o a los 4. genes
estructurales, que en realidad codifican las enzimas relaciona-
das u otras proteínas. Los operones en su totalidad están 
regulados como unidades, de manera que proteínas relaciona-
das funcionalmente se sintetizan de forma simultánea cuando
surge la necesidad.
Los operones procarióticos pueden estar regulados en una
variedad de formas, dependiendo de las funciones que contro-
lan. Algunos operones sintetizan enzimas que las células nece-
sitan todo el tiempo, como las enzimas que sintetizan muchos
aminoácidos. Estos operones, por lo regular, se transcriben con-
tinuamente, excepto en circunstancias inusuales cuando la bac-
teria encuentra una vasta cantidad sobrante de un aminoácido
particular. Otros operones sintetizan enzimas que se necesitan
sólo en ocasiones, por ejemplo, para digerir una sustancia rela-
tivamente rara presente en los alimentos. Se transcriben sólo
cuando la bacteria encuentra este alimento extraño.
Como ejemplo del último tipo de operón, consideremos la
bacteria común presente en el intestino, la Escherichia coli (E.
coli). Esta bacteria debe vivir en medio de diferentes tipos de
nutrimentos que ingiere su huésped y es capaz de sintetizar
una variedad de enzimas para metabolizar una diversidad po-
tencialmente vasta de alimentos. Los genes que codifican ta-
les enzimas se transcriben sólo cuando éstas son necesarias.
Las enzimas que metabolizan la lactosa, el principal azúcar en
la leche, son un ejemplo. El operón lactosa contiene tres genes
estructurales, cada uno de los cuales codifica una enzima que
ayuda en el metabolismo de la lactosa (figura 10-10a).
El operón lactosa queda aislado o reprimido a menos que
se active de manera específica mediante la presencia de lacto-
sa. El gen regulador del operón lactosa dirige la síntesis de
una proteína, llamada proteína represora, que se une con el si-
tio del operador. La RNA polimerasa, aunque es capaz de
unirse al promotor, no puede pasar por encima de la proteína
represora para transcribir los genes estructurales. En conse-
cuencia, las enzimas que metabolizan la lactosa no se sinteti-
zan (FIGURA 10-10b).
Sin embargo, cuando las bacterias E. coli colonizan los in-
testinos de un mamífero recién nacido, se encuentran bañadas
en un mar de lactosa, siempre que el huésped sea amamanta-
do por su madre. Las moléculas de lactosa entran en las bac-
terias y se unen a las proteínas represoras, cambiando su
forma (FIGURA 10-10c
a) Estructura del operón lactosa
codifica la proteína 
represora
operador: la proteína 
represora se une aquí
promotor: la RNA 
polimerasa se 
une aquí
 genes estructurales que codifican las 
 enzimas para el metabolismo de la lactosa
R P O gen 1 gen 2 gen 3
c) Lactosa presente
R O gen 1 gen 2 gen 3
En presencia de lactosa, ésta se une con la proteína represora. El 
complejo lactosa-represor no puede unirse con el operador, así que 
la RNA polimerasa tiene libre acceso al promotor. La RNA polimerasa 
transcribe los tres genes estructurales que codifican las enzimas 
que metabolizan la lactosa.
se sintetizan las enzimas 
que metabolizan la lactosa
lactosa unida a las 
proteínas represoras
la RNA polimerasa se une con 
el promotor y transcribe los 
genes estructurales
El operón lactosa consiste en un gen regulador, un promotor, un 
operador y tres genes estructurales que codifican las enzimas que 
participan en el metabolismo de la lactosa. El gen regulador codifica 
una proteína, llamada represora, que se une al sitio del operador 
en ciertas circunstancias.
b) Ausencia de lactosa
R gen 1 gen2 gen 3
RNA
polimerasa
transcripción bloqueada
la proteína represora 
unida al operador se 
traslapa con el promotor
proteínas represoras 
libres
En ausencia de lactosa, las proteínas represoras se unen con el 
operador del operón lactosa. Cuando la RNA polimerasa se une con 
el promotor, la proteína represora bloquea el acceso a los genes 
estructurales que, por consiguiente, no pueden transcribirse.
P
FIGURA 10-10 Regulación del operón lactosa