Biología molecular
La biología molecular es una parte especializada de la biología que estudia los procesos biológicos de acuerdo a la estructura físico-química de las moléculas, de este modo relaciona los mismos con el funcionamiento que desarrolla la célula.
El comienzo de la biología molecular correspondió a los científicos Francis Harry Compton Crick y James Dewey Watson en 1953, quienes presentaron la estructura del Ácido desoxirribonucleico (ADN). La investigación de Crick y Watson se basó en gran medida en los datos obtenidos por Rosalind Franklin, quien, a través de su trabajo en cristalografía de rayos X, proporcionó imágenes precisas de la estructura del ADN. Estas imágenes permitieron a Crick y Watson deducir la estructura en doble hélice del ADN, un descubrimiento que marcó un hito en la biología molecular.
Este importante hallazgo tuvo gran significación, ya que el ADN es quien transmite todo lo que constituye la información hereditaria de una generación a otra, y además revela cómo es el mecanismo que lo realiza.
Sabemos que las moléculas son conglomerados de átomos que se unen entre si, teniendo distintas funciones si estos átomos están aislados, es decir que los átomos al unirse forman partículas de tamaño mayor que constituyen las moléculas.
El ADN es una molécula constituida por una doble hélice, a su vez formada por dos hebras unidas entre si mediante puentes entre las bases nitrogenadas llamadas: adenina, guanina, citosina y tiamina. Es relevante considerar que los nucleótidos están compuestos por un grupo fosfato, un azúcar desoxirribosa y una base nitrogenada. Este arreglo forma la columna vertebral del ADN, donde la secuencia de las bases adenina, guanina, citosina y timina constituye el código genético que lleva la información hereditaria.
La adenina de una hebra se une siempre a la tiamina de la hebra complementaria, y del mismo modo la guanina se fusiona con la citosina, y así continúa sucesivamente.
De esta manera surge otra molécula de ADN que es absolutamente similar a la original, y mediante este equilibrado funcionamiento se duplica el material genético que contiene toda la información que es necesaria para controlar las funciones vitales del organismo.
El mecanismo por el cual se realiza el control celular, se explica a través de otra función del ADN, que es la llamada trascripción. Esto significa que crea una nueva molécula que es el ácido ribonucléico,(ARN) que pose una sola cadena, y a partir de la acción de este se crean las proteínas. Al igual que en la replicación del ADN ,lo que constituye la información genética se transcribe fielmente por medio de la adición de bases complementarias. El ARN juega un papel fundamental en la síntesis de proteínas y existen varios tipos, como el ARN mensajero (ARNm), el ARN de transferencia (ARNt) y el ARN ribosómico (ARNr). Cada tipo tiene una función específica: el ARNm lleva el código genético del ADN a los ribosomas, el ARNt transporta aminoácidos y el ARNr compone la estructura básica de los ribosomas.
Entonces en el proceso de síntesis de proteínas, intervienen dos mecanismos:
La trascripción, la cual ya se ha explicado, y la traducción en donde el ARN se traduce en una secuencia de aminoácidos que unidos darán lugar a la formación de una proteína.
El ADN, que se encuentra en el núcleo de la célula es el que contiene la información para crear las proteínas que necesita el organismo, pero existen los aminoácidos presentes en el citoplasma celular que intervienen también en la síntesis proteica, y esto se realiza mediante el proceso que se ha relatado anteriormente.
En 1950 tuvo lugar un período muy importante para la biología molecular, pero el avance más trascendente sucedió en la década de 1960 cuando se descubrió la clonación de genes. Las técnicas de ADN recombinante, desarrolladas posteriormente, permitieron manipular segmentos de ADN y han sido instrumentales en la biotecnología moderna. La creación de organismos genéticamente modificados y la producción de proteínas terapéuticas son ejemplos del impacto de estas técnicas en la medicina y la agricultura.
Este acontecimiento permitió después el aislamiento de fragmentos de ADN partiendo del genoma, para efectuar luego una secuencia de los mismos en donde se encontraban los genes. Para producir una gran cantidad de proteína es necesario la expresión correspondiente de ADN, y este método es la base para efectuar tratamientos en casos de enfermedades que cursan con ausencia de proteínas específicas. El procedimiento de purificar proteínas se hace a partir de animales o cadáveres humanos. Por ejemplo, este ha sido el planteo presentado para la producción de insulina en el tratamiento de la diabetes.
Los avances científicos han permitido en la actualidad que se intente prescindir de la producción de proteínas tratando las enfermedades genéticas con genes funcionales, es decir que la proteína que se necesita la sintetice el mismo individuo.
Así es que la terapia génica ofrece desde la infancia un panorama muy prometedor, y aunque todavía existen muchos escollos que deben ser superados, es indudable que la biología molecular ha tenido un desarrollo extraordinario en los últimos cuarenta años posteriores al descubrimiento del ADN. Estos progresos permiten tener la oportunidad de encontrar tratamientos adecuado para las enfermedades humanas.
Algunas técnicas comunes en biología molecular incluyen la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), que permite la amplificación de pequeñas cantidades de ADN para su estudio; la secuenciación de ADN, esencial para identificar la disposición exacta de nucleótidos, y la edición genética con CRISPR-Cas9, que proporciona un mecanismo preciso para modificar secuencias genéticas específicas. Estas técnicas han revolucionado la investigación genética y médica, expandiendo las posibilidades de tratamiento y desarrollo científico.