Biologia Molecular

Introducción

A mediados del siglo XX, la genética y la bioquímica convergieron y crearon un nuevo campo de estudio que revolucionó por completo la ciencia de la biología. A esta relativamente nueva rama de la ciencia, varios científicos dirigen sus preguntas. La información sobre esta rama de la biología es enorme y crece cada vez más. Se podría aventurar que los descubrimientos y las aplicaciones de la biología molecular aún no nos han deparado las mayores sorpresas. La ciencia moderna ha logrado establecer que la vida en la tierra comenzó hace aproximadamente 3500 millones de años, poco después de que ésta se formó. Millones de años de evolución y diversificación han permitido que hoy en día existan organismos simples y otros extremadamente complejos. Los principales actores de la química de la vida son las moléculas conocidas como proteínas y ácidos nucleicos. Hablando en términos simples, las proteínas son responsables de lo que es un ser vivo y lo que puede hacer en un sentido físico; Por otra parte, los ácidos nucleicos codifican la información necesaria para producir proteínas y son responsables de transmitir esta “receta” a generaciones subsecuentes La biología molecular básicamente está dedicada a entender la estructura y función de las proteínas y los ácidos nucleicos. La Biología molecular es un tema muy extenso, te resumimos en unas cuantas hojas cada uno de los 5 libros que el equipo utilizo en la investigación desde principios de semestre, el tema de biología molecular fue brindado por nuestra maestra de bioquímica Judith Rocha, este trabajo va dirigido a mis compañeros, mis maestros y mis padres, y fue realizado para todo aquel que desee leer u obtener información mas resumida de la Biología Molecular, este tema fue investigado y consultado en muchos libros, pero solo elegimos 5 libros, los mas claros, mas importantes y concisos. Esto para obtener diferentes puntos de vista de cada tema o subtema, responder varias dudas que se me presentaban a lo largo del trabajo, porque es imposible resumir un tema de muchas hojas solo al consultar un libro, fue un gran esfuerzo de parte mío y de mi equipo. En la biología molecular una cosa te lleva a otra, todo se imparte a partir del ADN o ARN que es de donde nace todo, tiene que ver con las enzimas que son las encargadas en la mayoría de los procesos moleculares sin olvidar el apoyo de las proteínas, en el ADN pueden existir defectos en el gen que es la parte del ADN como mutaciones, duplicaciones, etc. Son muchos los descubrimientos en este tema, ya que es una ciencia “nueva” porque aun del 100% se ha investigado un 40% aún queda mucho por descubrir, existen muchas técinas propuesta, muchos métodos pero los científicos aun no han podido dar con la clave de algunas enfermedades, mutaciones, respuestas; A pesar de haber muchos científicos en el mundo el cuerpo humano sigue siendo el mas inteligente en la vida humana, un ejemplo podría ser la vacuna del HIV que a pesar que se descubrió hace mas de 30 años aun no han podido dar con su vacuna, debido a que las enfermedades y el cuerpo humano son inteligentes y esta enfermedad va adquiriendo aun mas resistencia y se va desarrollando diferente a como era hace 5 años, solo por ejemplo. Al realizar este trabajo me di cuenta de lo bonito que es la bioquímica y que tiene diferente ramas de la ciencia involucradas, fue algo complicado encontrar el libro perfecto, los horarios de la biblioteca y si no encontrábamos algún libro interesante teníamos que recurrir a las biobliotecas mas grandes de la UANL. Espero y este trabajo sea de su gusto, con mucho esfuerzo y cariño..

Montserrat Alvarez

Introducción a la Biología Molecular

Biología molecular

La biología molecular es la disciplina científica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular. Dentro del proyecto Genoma Humano puede encontrarse la siguiente definición sobre la biología molecular: El estudio de la estructura, función y composición de las moléculas biológicamente importantes. Ésta área está relacionada con los campos de la biología y la química, particularmente genética y bioquímica. La biología molecular concierne principalmente el entendimiento de las interacciones de los diferentes sistemas de la célula, lo que incluye muchísimas relaciones entre ellas las del ADN con el ARN, la síntesis de proteínas, el metabolismo y como todas esas interacciones son reguladas para conseguir un correcto funcionamiento de la célula.

Al estudiar el comportamiento biológico de las moléculas que componen las células vivas, la biología molecular rasa otras ciencias que abordan temas similares: así, por ejemplo, al igual que la genética se interesa por la estructura y funcionamiento de los genes y por la regulación (inducción y reproducción) de la síntesis intracelular de enzimas y de otras proteínas. Con la citología, se ocupa de la estructura de las cápsulas celulares (núcleo, nucléolo, mitocondrias, ribosomas, lisosomas, etc.) y sus funciones dentro de la célula. Con la bioquímica estudia la composición y cinética de las enzimas, interesándose por los tipos de catálisis enzimática, activaciones inhibiciones competitivas o alostéricas, etc. También colabora con la filogenética al estudiar la composición detallada de determinadas moléculas en distintas especies de seres vivos, aportando valiosos datos para el conocimiento de la evolución.

Sin embargo, difiere de todas estas ciencias enumeradas tanto en los objetivos concretos, como en los métodos utilizados para lograrlos.

La biología molecular pretende fijarse con preferencia en el comportamiento biológico de las macromoléculas (ADN, ARN, ensimas, hormonas, etc.) dentro de la células y explicar las funciones biológicas del ser vivo por éstas propiedades a nivel molecular.

Duplicación del ADN

La vida de los seres vivos es muy variable, por tanto para que ésta no se extinga la de haber un momento en que se reproduzcan, lo cual lleva explícita la información de copias del ADN del progenitor progenitores. Se dieron muchas hipótesis sobre cómo se duplicaban el ADN del progenitor, hasta que Watson y Crick propusieron la hipótesis semi-conservativa (posteriormente demostrada por Nelson y Stahl en 1957) según la cual, nuevas moléculas de ADN formadas a partir de otra antigua, tienen una hebra antigua y una nueva.

La información genética de cualquier célula se encuentra, pues en su ADN y no es más que la secuencia de las distintas bases nitrogenadas dispuestas a lo largo del esqueleto de dicha molécula. La duplicación del ADN ocurre cuando una célula se divide y da como resultado dos células hijas cada una de éstas recibe una molécula de ADN idéntica a la de la célula madre. En consecuencia, una molécula de ADN ha de duplicarse durante la división celular generando una copia idéntica a ella, es decir, con la misma secuencia de bases.

Cuando Watson y Crick demostraron que la estructura del ADN estaba formada por dos hélices complementarias, (es decir emparejadas), comprendieron enseguida que ésta misma estructura sugeriría un modelo para su duplicación. Durante la duplicación las dos hebras de ADN se separan gradualmente formando la horquilla de replicación; cada hebra hace de plantilla para la síntesis de una nueva cadena complementaria ateniéndose a la regla de que una adenina siempre ha de emparejarse con una timina y una citosina con una guanina.

La enzima responsable de la síntesis del ADN es la ADNpolimerasa III, que empareja cada base complementaria generando así la nueva cadena. La síntesis se produce siempre en la misma dirección del extremo 5’ al extremo 3’ de la hebra plantilla; esto debido a que el carbono número tres que forma la secuencia, se une, mediante el grupo fosfato al carbono número cinco del siguiente nucleótido. Cuando la doble hélice se abre mediante las enzimas topoisomerasas y helicosas, para que cada una de sus hebras puede servir de plantilla, cada una de ella posee una dirección opuesta a la de la otra, de éste modo, la síntesis de las nuevas hélices hijas se produce simultáneamente sobre las dos hélices plantilla, cada una en dirección opuesta a la otra. Se forman así dos moléculas hijas idénticas constituida cada una por una hélice antigua, usada como platilla, y una hélice nueva sintetizada. Este tipo de duplicación se llama semi-conservativa, porque la doble hélice hija guarda solo una de las dos hebras de la molécula madre. Cada organismo vivo tiene definida por la información genética contenida en su ADN, es decir, por una secuencia particular de cuatro bases distintas.

Síntesis de proteínas

Transcripción

Durante la transcripción, que tiene lugar en el núcleo, la información genética codificada en la secuencia de tripletes de bases de DNA sirve como molde para el copiado de esa información en una secuencia complementaria de codones. A partir del molde de DNA se forman tres tipos de RNA.

1. RNA mensajero (mRNA) que dirige la síntesis de proteínas.

2. RNA ribosómico (rRNA ) que se une a las proteínas ribosómicas para construir los ribosomas.

3. RNA de transferencia (tRNA ) que se une a un aminoácido y lo mantiene en su sitio específico del ribosoma hasta que se incorpora a una proteína por el proceso de traducción. Uno de los extremos del tRNA transporta un aminoácido específico y el extremo opuesto está formado por un triplete de nucleótidos denominado antocodón. A través del apareamiento de bases, el anticodón del tRNA se una a un codón de mRNA. Cada uno de los más de 20 tipos de diferentes de tRNA se

...