Genética Molecular
Genética Molecular
Ramas de la genética molecular
Junto con la determinación de la matriz de descendientes, la genética molecular ayuda a comprender las mutaciones genéticas que pueden causar ciertos tipos de enfermedades. A través de la utilización de sus métodos y los de la biología molecular, la genética molecular descubre las razones por las cuales las características son realizadas y cómo y porqué algunas pueden sufrir mutaciones.
Forward genetics
Una de las primeras herramientas utilizada por los genetistas moleculares fue el rastreo genético. El objetivo de esta técnica es identificar el gen que es responsable por un determinado fenotipo. Muchas veces se usa un agente mutagénico para acelerar este proceso. una vez aislados los organismos mutantes, se hace posible identificar molecularmente al gen responsable por la mutación.
Reverse genetics
Aunque los rastreos de la forward genetics sean eficaces, podemos usar un abordaje más directo: determinar el fenotipo resultante de la mutación de un determinado gen. A esto se le llama reverse genetics. En algunos organismos, tales como levaduras, es posible inducir una deleción en un gen específico, creando un bloqueo de genes. una alternativa posible es inducir deleciones aleatorias en el ADN y seleccionar posteriormente las deleciones en genes de interés , usar ARN interferente y crear organismos transgénicos con una sobreexpresión del gen de interés.
Técnicas utilizadas en genética molecular
Amplificación
Hay otros métodos para la amplificación, además de la reacción en cadena de la polimerasa. La clonación de ADN en bacterias es también una forma de amplificar ADN en genes.
Reacción en cadena de la polimerasa
Artículo principal: Reacción en cadena de la polimerasa
Los principales materiales utilizados en la reacción en cadena de la polimerasa son nucleótidos del ADN, o ADN molde (template), partidores (primers) y la Taq polimerasa. Los nucleótidos de ADN son la base para el nuevo ADN; el ADN molde es la secuencia específica a ser amplificada, los partidores son nucleótidos complementarios que pueden ir en ambos lados del ADN molde y; la polimerasa Taq es una enzima térmicamente estable, que salta e inicia la producción de ADN nuevo a las temperaturas elevadas necesarias para la reacción. Con esta técnica no es necesario usar las bacterias vivas ni células; todo lo que se necesita es la secuencia de bases del ADN y los materiales listados arriba.
Clonación de ADN en bacterias
El término clonación para este tipo de amplificación envuelve hacer múltiples copias idénticas de una secuencia de ADN. La secuencia de ADN objetivo es entonces inserida en un vector de clonación. Una vez que este vector origina plásmido, a partir de un virus autorreplicante o una célula superior del organismo, cuando el ADN de tamaño apropiado es inserido el "alvo y fragmentos de ADN del vector son ligados" y crean una molécula de ADN recombinante. Las moléculas de ADN recombinantes son después colocadas en una cepa de bacterias (Escherichia coli generalmente), que producen varias copias idénticas por transformación. A transformación es el mecanismo de absorción de ADN que poseen las bactérias. Apenas una molécula de ADN recombinante puede ser clonada dentro de una única célula bacteriana, de modo que cada clon corresponde apenas a una inserción de ADN.
Gen
Un gen es la unidad física y funcional de la herencia, que se pasa de padres a hijos. Los genes están compuestos por ADN y la mayoría de ellos contiene la información para elaborar una proteína específica. Cada gen tiene una localización específica en un determinado cromosoma, y el conjunto de todos los genes, contenidos en todos los cromosomas, constituye el genoma.
Los cromosomas están constituidos por ADN (ácido desoxirribonucleico), que codifica la información hereditaria, y por proteínas istónicas y no histónicas. Cada cromosoma está formado por una única molécula de ADN, en la que cada gen ocupa un segmento.
El ADN está constituido por la asociación de moléculas llamadas nucleótidos, formadas por la unión de una molécula de fosfato, una del azúcar desoxirribosa y una base nitrogenada. Ya que cuatro bases distintas, adenina, guanina, timina y citosina participan en la formación de los nucleótidos, hay cuatro tipos distintos de estos. Para formar ADN, los nucleótidos se vinculan por sus grupos fosfato y conforman una larga hebra, cuyas bases nitrogenadas se unen por uniones débiles pero muy específicas con las de otra hebra. Se forman así pares de bases, que determinan que ambas hebras, apareadas, se enrollen para dar lugar a la estructura de doble hélice. Las uniones entre las bases solo ocurren, por una parte, entre la adenina y la timina y, por otra, entre la guanina y la citosina, las que por eso se llaman bases complementarias. La especificidad de las uniones entre bases determina la conservación y la transmisión de la información hereditaria.
El mensaje de la herencia o código genético está contenido en el orden o secuencia con que las bases aparecen en la larga hebra del ADN.
El mensaje genético solo consiste en información que determina el número, el tipo y la secuencia de aminoácidos de cada uno de los distintos tipos de proteínas de un organismo. La secuencia de bases del ADN determina la secuencia en que los aminoácidos se enlazan entre sí para dar lugar a una proteína.
Dogma Central
El dogma central de la genética molecular fue propuesto por Crick en 1970. Propone que existe una unidireccionalidad en la expresión de la información contenida en los genes de una célula, es decir, que el ADN es transcrito a ARN mensajero y que este es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que solo el ADN puede replicarse y, por tanto, reproducirse y transmitir la información genética a la descendencia. Los virus Retroviridae y Caulimoviridae, tienen la potestad de sintetizar ADN mediante una polimerasa, la transcriptasa inversa, que tiene como molde ARN. Esto supone una modificación del dogma. Otra situación que rompe con la secuencia definida por el dogma es la posibilidad de obtener proteína in vitro, en un sistema libre de células y en ausencia de ARN, por lectura directa del ADN mediante ribosomas, en un entorno en presencia del quimioterápico neomicina.
Etapas principales
La replicación, en la cual se copia el ADN progenitor para formar moléculas de ADN hijas cuyas secuencias nucleotídicas son idénticas a las del ADN paterno.
La transcripción, es el proceso mediante el cual se transcribe parte del mensaje genético del ADN en forma de ARN.
La traducción, en la cual el mensaje genético codificado por el ARN es descifrado en los ribosomas en el alfabeto de 20 letras de la estructura proteica.
Después de varios descubrimientos, este dogma ha sido ampliado:
La transcripción inversa, o flujo de información genética desde el ARN hasta el ADN (descubrimiento de las transcriptasas inversas).
La replicación del ARN (descubrimiento de las replicasas).
Dogma Central de la Genética Molecular
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