La genética molecular

La genética molecular (no confundir con la biología molecular) es el campo de la biología que estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular. La genética molecular emplea los métodos de la genética y la biología molecular.

Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómerosdenominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico), que se diferencian:

• por el glúcido (la pentosa es diferente en cada uno; ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN);

• por las bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina y timina, en el ADN; adenina, guanina, citosina y uracilo, en el ARN;

• en la inmensa mayoría de organismos, el ADN es bicatenario (dos cadenas unidas formando una doble hélice), mientras que el ARN es monocatenario (una sola cadena), aunque puede presentarse en forma extendida, como el ARNm, o en forma plegada, como el ARNt y el ARNr;

• en la masa molecular: la del ADN es generalmente mayor que la del ARN.

Modelo de la doble hélice de Watson y Crick: el ADN está formado por dos cadenas de polinucleótidos que son antiparalelas, es decir, tienen los enlaces 5´®3´ orientados en diferente sentido, complementarias y enrolladas una sobre la otra en forma de doble hélice o plectonímica.

Los enlaces de hidrógeno entre las bases y las interacciones hidrofóbicas entre los anillos de las mismas estabilizan la disposición de las bases en el interior de la hélice. Las pentosas y los fosfatos quedan en el exterior. Debido a la capacidad de ionización de los fosfatos, los ácidos nucleicos tienen carácter ácido y se definen como polianiones.

Debido a la complementariedad de bases, este modelo permitió explicar cómo esta molécula es capaz de copiarse, y proporcionar réplicas exactas para las células hijas.

La doble hélice es muy estable, pero si se calienta por encima de los 65oC, las dos hebras se separan y se produce la desnaturalización del ADN. Al bajar la temperatura tiene lugar la renaturalización de la doble hélice, que es lo que permite la hibridación de dos hebras complementarias, incluso siendo de distintos ADN.

Autoduplicación Semiconservativa:

Los investigadores Matew, Messelson y Sthal hicieron un experimento donde utilizaron células cultivadas, su ADN contenía isotopos radiactivos confirmaron que las moléculas hijas, resultantes de la duplicación del ADN, contienen una hebra de la doble hélice madre y otra hebra sintetizada de nuevo durante la duplicación, por lo tanto, ésta, es semiconservativa, es decir que este es el principio que permite la reproducción exacta del código genético.En la doble hélice,las bases nitrogenadas se halla en el interior de cada cadena enfrentando a las bases de la cadena complementaria.

Las dos cadenas están conectadas por puentes de hidrógeno que ligan específicamente la G con la C y la A con la T esta complementación en el apareamiento es de suma importancia, ya que la composición en bases de una cadena determina necesariamente la composición en bases de la otra.

El azúcar y el ácido fosfórico se encuentra en el lado externo de las cadenas, formando, por decirlo así, la columna vertebral de la molécula.

Para demostrar esto Messelson y Sthal realizaron varios experimentos donde utilizaron isótopos radiactivos de nitrógeno, cloruro de cesio (CsCl), y la bacteria Escherichia coli, luego de diferentes procedimientos llegaron a la conclusión de que la molécula de ADN se duplica semiconservativamente.

La mayor parte del ADN que poseen los seres vivos se encuentran en el núcleo de las células, específicamente en los cromosomas.

Cada cromosoma se compone de una molécula de ADN y muchas moléculas de proteínas. Los cromosomas se distinguen unos de otros por su forma y tamaño y por las bandas características que presentan. El conjunto de los cromosomas de una célula se llama cariotipo y el conjunto de genes se denomina genoma.

El descubrimiento de la estructura del ADN dio origen a la genética molecular y estableció que la información genética está contenida en la secuencia de bases nucleotídicas de este polímero.

El ADN como portador de la información genética

Este conocimiento se remonta a mediados del siglo XX y comienza cuando en 1928 Griffith, bacteriólogo inglés, descubría la existencia de dos cepas de Diplococcus pneumoniae, una virulenta S y otra no R. Ambas cepas mueren al calentarlas. Observó que inoculando ratones con la cepa S, muertas por el calor, junto a las R vivas, los ratones morían de neumonía y en ellos se aislaba la cepa S (con características de ambas cepas). Algún componente de las células S había pasado de forma estable a las R.

En 1944 Avery y Cia, se propusieron encontrar ese componente que transmitía un carácter heredable. De entre todas las moléculas orgánicas, el ADN resultaba imprescindible para que se diera esa transmisión.

El resto

...