INTRODUCCIÓN A LA BIOLOGÍA MOLECULAR
El termino biología molecular fue utilizado por primera vez en 1945 por William Astbury para referirse al estudio de la estructura química y física de las macromoléculas biológicas.
La Biología Molecular es una ciencia cuyo objetivo fundamental es la comprensión de todos aquellos procesos celulares, que contribuyen a que la información genética se transmita eficientemente de unos seres a otros, y se exprese en los nuevos individuos.
1.1.1 EL DESCUBRIMIENTO DEL PRINCIPIO TRANSFORMANTE.
En el caso de los cromosomas nucleares eucarióticos, es relativamente sencillo demostrar este hecho mediante la utilización de pruebas histoquímicas y fisicas.
La idea de que el material genético es un ácido nucléico surge con el experimento de transformación de Griffith en 1928.
A).- Primeramente inyecto los dos tipos de cepas bacterianas las "S letal" y las "R inocua" individualmente en diferentes ratones por separados.
B).- Despues mato algunas cepas bacterianas "S letal" hirviendolas y despues se las inyecto a los ratones observando que los ratones sobrevivian a tales cepas bacterianas, demostrando que las cápsulas de las células no provocan la muerte.
C).- continuando con sus estudios griffith volvio a calentar las cepas bacterianas "S letales", pero esta vez las mezclo con "R inocua" y se las inyecto a los ratones y observo que los ratones morian, pero podia obtener cepas bacterianas vivas de los ratones ya muertos estas producian cepas bacterianas "S letales"
1.1.2 EL DESCUBRIMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL ADN.
Los primeros que tuvieron éxito en descubrir la estructura fueron Watson y Crick en 1953- tuvieron en cuenta dos tipos de pistas. En primer lugar, Rosalind Franklin y Maurice Wilkins, habían acumulado muchos datos de difracción de rayos X sobre la estructura de DNA.
El segundo tipo de datos procedía del trabajo de años antes de Edwin Chargaff. Estudio DNA de diferentes organismos, Chargaff estableció ciertas reglas empíricas sobre las cantidades de cada componente del DNA.
Erwin Chargaff analizó la composición de bases de distintos organismos y encontró distintas proporciones de los 4 nucleótidos en cada uno de los organismos estudiados.
1.1.3 EL DESCUBRIMIENTO DEL CÓDIGO GENÉTICO.
Desde que se demostró que las proteínas eran producto de los genes, y que cada gen estaba formado por fracciones de cadenas de ADN, los científicos llegaron a la conclusión de que debe haber un código genético mediante el cual el orden de las cuatro bases nitrogenadas en el ADN podría determinar la secuencia de aminoácidos en la formación de polipéptidos.
El código genético es un conjunto de normas por las que la información codificada en el material genético (secuencias de ADN o ARN) se traduce en proteínas (secuencias de aminoácidos) en las células vivas. El código define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, llamadas codones, y aminoácidos. Un codón se corresponde con un aminoácido específico. El ARN se basa en transportar un mensaje del ADN a la molécula correspondiente.
La secuencia del material genético se compone de cuatro bases nitrogenadas distintas, que tienen una función equivalente a letras en el código genético: adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C) en el ADN y adenina (A), uracilo (U), guanina (G) y citosina (C) en el ARN.
Debido a esto, el número de codones posibles es 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo además uno de ellos el codón de inicio, AUG) y los tres restantes son sitios de parada (UAA, llamado ocre; UAG, llamado ámbar; UGA, llamado ópalo). La secuencia de codones determina la secuencia aminoacídica de una proteína en concreto, que tendrá una estructura y una función específicas.
En 1966, Severo Ochoa y Marianne Grunberg-Manago aislaron la enzima polinucleótido fosforilasa, capaz de sintetizar ARNm sin necesidad de modelo a partir de cualquier tipo de nucleótidos que hubiera en el medio. Así, a partir de un medio en el cual tan sólo hubiera UDP (urdín difosfato) se sintetizaba un ARNm en el cual únicamente se repetía el ácido urídico, el denominado poli-U (....UUUUU....). George Gamow postuló que un código de codones de tres bases debía ser el empleado por las células para codificar la secuencia aminoacídica, ya que tres es el número entero mínimo que con cuatro bases nitrogenadas distintas permiten más de 20 combinaciones (64 para ser exactos).
1.1.4. MODELO DEL OPERON.
Se define como una unidad genética funcional formada por un grupo o complejo de genes capaces de ejercer una regulación de su propia expresión por medio de los sustratos con los que interaccionan las proteínas codificadas por sus genes.
Es grupo de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes (promotor y operador) y genes reguladores
El promotor es la parte del ADN en donde se pega el ARN polimerasa antes de abrir el segmento de ADN a ser transcripto
Un segmento del ADN que codifica para un polipéptido específico se conoce como un gen estructural.
Un operador: controla el acceso de la ARN polimerasa al promotor
Un gen regulador: controla el tiempo y velocidad de transcripción de otros genes
Un gen estructural: codifican las enzimas relacionadas o las proteínas estructurales
El operador y el promotor son sitios de unión sobre el ADN y no se trasncriben.
1.2 LA BIOLOGÍA MOLECULAR EN MÉXICO.
La biología molecular nace formalmente en 1953, con la publicación del modelo estructural del ácido desoxirribonucleico ADN o, de manera universal, DNA por sus siglas en inglés propuesto por James Watson, Maurice Wilkins, Rosalind Franklin y Francis Crick.
Es así que el inicio de la biología molecular fue influido en gran medida por los físicos, destacando Max Delbruck, quien se dedicó a la genética después de una trayectoria en la física teórica y quien estimuló a otro físico, Erwin Schrodinger.
La biología molecular nace, asimismo, de la bioquímica. La bioquímica en sí, se gestó dentro del pensamiento cuantitativo, particularmente con la visión de que la vida se podía explicar a través de una serie de reacciones químicas, catalizadas por enzimas.
FORTALEZAS
Existen muchas instituciones asociadas a la investigación.
Atrae a un gran número de estudiantes a los laboratorios.
Bastantes recursos financieros para la investigación.
DEBILIDADES
Programa de becas o salarios posdoctorales, que permitieran un flujo mayor de posdoctorados en muchos laboratorios de investigación en México.
Nuevos centros de investigación en toda la república y fortalecer los grupos ya existentes.
La ciencia mexicana requiere un impulso enorme en su cantidad y calidad.
Mantener un proyecto activo de becas para estudiantes de posgrados durante muchos años.
La biología molecular ha avanzado mucho en los cuarenta años siguientes al descubrimiento de la estructura del ADN. Estos progresos ofrecen la posibilidad real de conseguir un tratamiento eficaz de las enfermedades humanas. Para ello es necesaria la comprensión de fenómenos tan complejos como el desarrollo embrionario o el funcionamiento del organismo adulto. Aunque quedan muchos retos por superar, la biología molecular ha alcanzado una gran importancia en nuestros días, tanto es así, que hace 20 años no hubiera merecido un artículo en una enciclopedia general.
Después de que los científicos lograron identificar el ADN como la molécula que contiene la mayoría, si no toda, de la información genética de una célula el mero campo de la geneática molecular avanzo rápidamente a finales de la decada de los años 50 y principios de los años 60 proporcionado nuevos conceptos a una velocidad que solo puede compararse con la del desarrollo de al mecánica cuántica de los años 20.
El éxito inicial y la acumulación de una gran cantidad de información permitieron a los investigadores aplicar las técnicas y los moderno métodos biológicos de la genética molecular.
Las aplicaciones de la biología molecular y campo de estudio
· Estudios en investigación molecular básica y aplicada:
· Clonación genética e hibridación
· Tecnología del ADN Recombinante o ingeniería genética (organismos transgenicos)
· Reacción en Cadena de la Polimerasa (RCP)
· Aislamiento de DNA y RNA (Southern y Northern)
· La tecnología denominada huella de ADN (DNA fingerprinting)
· Procedimiento denominado secuenciación de ADN
· Terapia génica
· Genes interrumpidos (Knock out)
· Control de la expresión génica
· Terapia germinal (células madres)
· Creación de genotecas (bibliotecas de ADN)
· Taxonomia genética y evolucionismo
· Otros.
La investigación sobre el ADN tiene un impacto significativo, especialmente en el ámbito de la medicina. A través de la tecnología del ADN recombinante los científicos pueden modificar microorganismos que llegan a convertir en auténticas fábricas para producir grandes cantidades de sustancias útiles.
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