GENETICA MOLECULAR

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.¹ Se denomina de esta forma para diferenciarla de otras ramas de la genética como la genética ecológica, lagenética de poblaciones y la génetica económica

Ramas de la genética molecular

Un área importante dentro de la genética molecular es el uso de la información molecular para determinar los patrones de descendencia y por tanto, la correcta clasificación científica de los organismos, lo que se denomina sistemática molecular, mientras que al establecimiento de relaciones de parentesco se llama filogenia molecular lo cual se diferencia con el método de genes que aparecen en el mundo y el universo.

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.

[editar]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.

[editar]Reverse genetics

Aunque los rastreos de la forward genetics sean eficaces, podemos usar un abordaje más directo: determinar elfenotipo 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.

[editar]Técnicas en genética molecular

Existen tres técnicas generales utilizadas por la genética molecular: amplificación; separación y detección y; expresión. La reacción en cadena de la polimerasa es específicamente utilizada para la amplificación, un "instrumento indispensable para una gran variedad de aplicaciones".² En la técnica de separación y detección el ADN y el ARNmson aislados a partir de sus células. La expresión del gen en células o organismos es hecha en un local o tiempo que no es normal para ese gen específico.

[editar]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.

[editar]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 encima térmicamente estable, que salta e inicia la producción de ADN nuevo a las temperaturas elevadas necesarias para la reaccíon. 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.

[editar]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 originaplásmido, 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.

[editar]Aplicaciones

Una de las aplicacions consiste en el estudio da la mutación e variación de cepas de bacterias.³

[editar]Terapia génica

Artículo principal: Terapia génica.

Una mutación en un gen puede resultar en una condición médica patológica. Una proteína codificada por un gen mutado, puede funcionar mal y las células que se basan en esa proteína podría no funcionar adecuadamente, lo cual puede causar problemas para los tejidos u órganos específicos o para todo el cuerpo. Esto puede manifestarse en el curso del desarrollo corporal o como una respuesta anormal (como en las deformidades) a los estímulos (como en el caso de las alergias). Las condiciones relacionadas con las mutaciones del gen se llaman trastornos genéticos.

Una manera de tratar los problemas fisiológicos resultantes es la terapia génica. Mediante la adición de una copia corregida del gen, se puede producir una forma funcional de la proteína, para que las células afectadas, tejidos y órganos funcionen correctamente. A diferencia de los enfoques basados ​​en medicamentos, la terapia génica repara el defecto genético subyacente.

Una forma de terapia génica es el proceso de tratamiento o alivio de enfermedades mediante la modificación genética de las células de la persona afectada con un nuevo gen que está funcionando correctamente. Cuando un gen de la enfermedad humana ha sido reconocido moleculares, las herramientas genética se puede utilizar para explorar el proceso del gen, tanto normal como mutante. A partir de ahí, los genetistas diseñan un nuevo gen que funciona correctamente. A continuación, el nuevo gen se transfiere ya sea in vivo o ex vivo, y el cuerpo comienza a producir proteínas de acuerdo con las instrucciones de ese gen. La terapia génica tiene que ser repetida varias veces, para obtener resultados duraderos. cual crsistian es el capo.

CONCEPTOS DE GENETICA MOLECULAR
	Introduce aquí el texto del nuevo párrafo. Las funciones metabólicas y estructurales son orientadas por las proteínas. La secuencia de las proteinas está orientada inicialmente por los genes, y en su organización final participan activamente diferentes ARN. La función mental también está mediada por proteínas y la "trasducción de la señal" es el medio de comunicación entre el medio ambiente y las moléculas de ADN del núcleo celular. Por lo tanto, la capacidad de adaptación (inteligencia), las aptitudes, el comportamiento, son la respuesta de una determinada organización "génica" ante la señal que proviene del medio ambiente. Y el medio ambiente es todo lo que nos rodea, desde el aire que respiramos hasta las ondas que nos llegan desde el espacio del universo "infinito". EL HOMBRE CAMINA INEXORABLE HACIA SU DESTINO, LA CONQUISTA DEL UNIVERSO. Tradicionalmente si se pregunta a un estudiante de ciencias de la salud, qué es la genética?. posiblemente su respuesta es: "es la ciencia que estudia la herencia" o tal vez diría "es la ciencia que estudia el modo de transmisión de los genes". Actualmente esta definición no explica el objetivo de la funcionalidad del ADN. Por esto, las últimas ediciones de textos que tratan de genética definen la genética como:"La ciencia que estudia los genes y su variación a través del tiempo". Este concepto implica afirmar que al ADN varía a través del tiempo, de generación en generación y el objetivo es adaptar el organismo vivo al medio ambiente. La adaptación al medio ambiente implica un cambio fenotípico morfológico y/o funcional, y por lo tanto una modificación de la estructura proteíca, y para esto debe variar la información secuencial de nucleótidos en el ADN o variar la escogencia de segmentos génicos durante la formación del ARNm ("splicing" alternativo) o modificar "algo" el proceso de maduración de la proteína. Todos estos procesos implican un cambio o una MUTACION. La mutación se puede presentar en forma normal o fisiológica en procesos biológicos como la recombinación homóloga que ocurre en meiosis, la replicación del ADN previa a una división celular, en el cambio de posición de determinados fragmentos de ADN (secuencias de inserción y transposones), etc, o presentarse por la acción de una molécula externa (factor ambiental mutacional). Todo este conocimiento implica afirmar que los genes varian a través del tiempo y pueden cambiar de posición. El conocimiento actual ha subdivido la información en genética en varias ramas, que son: Genética molecular: estudia la estructura y función de los ácidos nucleícos. Genética de la herencia: estudia el modo de transmisión del fenotipo. Los diferentes patrones de herencia conocidos. Genética de poblaciones: estudia el comportamiento de los genes en las poblaciones salvajes o en su ambiente natural. Genómica estructural y funcional: estudia la estructura de los genes y las funciones de las proteinas que son codificadas por ellos. Este conocimiento derivado en parte del proyecto genoma humano ha generado el concepto de "Proteonómica". Las funciones del ADN se pueden dividir en: Replicaciòn, Transcripciòn y Mutaciòn. CONOCIMIENTO BASICO PARA EL ENTENDIMIENTO DE LA ESTRUCTURA DEL ADN Y OTROS ACIDOS NUCLEICOS: Los àcidos nucleìcos son el àcido desoxiribonucleico (A.D.N.) y el àcido ribonucleìco (A.R.N.) y fueros descubiertos por F. Meischer en 1869. En 1.938 William Ahsbury purificò el ADN y en 1.950 R. Signer obtuvo cristales de ADN. En 1.944 el mèdico canadiense Avery Oswald Theodore y sus colaboradores demostraròn que el ADN transmite la informaciòn genètica, o sea, transmite los caracteres o el fenotipo. Su trabajo consistiò en demostrar que el ADN transmitiò el caràcter virulento de una cepa de neumococos a otra de cepa de neumococo no virulenta. El funciones del ARN se demostraròn posteriormente al aceptarse el modelo doble helicoidal de la molècula de ADN propuesta por J. Watson y F. Crick. COMO ESTRUCTURA PRIMARIA LOS ACIDOS NUCLEICOS SON POLIMEROS LINEALES DE NUCLEOTIDOS. Y el nucleòtido que hace parte de los àcidos nucleicos està formado por: 1.Una pentosa, que es el azùcar ribosa. 2.Una base cìclica o heterocìclica nitrogenada. 3.Una molècula de àcido fosfòrico. Las bases se derivan del anillo de pirimidina y del heterocìclico purina. La mutación puede ser espontánea o inducida por un factor ambiental. Los libros de genética definen la mutación así:Es el cambio permanente en la secuencia del ADN. Cómo te das cuenta que existe una mutación?. Por el cambio del fenotipo morfològico, por el cambio de función de determinada proteina, por el cambio en un específico proceso metabólico, por las diferentes respuestas del sistema inmune. En fin, debe cambiar la secuencia de la proteina y/o la estructura de la proteina. Este cambio siempre es producido por el cambio de secuencia en el gen codificante de la proteina?. NO. La modificación puede ocurrir en: *A nivel del ADN. *Un "splicing" alternativo cambia la secuencia de nucleòtidos del ARNm. *Los cambios tipo transición y/o transversión a nivel del ARNm orientados por el ARNguía. *Los errores en la incorporación de los aminoácidos por parte del ARNt. *Las modificaciones que pueden ocurrir en el plegamiento y maduración de las proteinas. En todos estos pasos puede originarse una mutación que cambie la función de la proteina. Este cambio puede ser beneficioso, o sea, aumenta la capacidad de adaptación al medio ambiente. Puede ser neutro, o sea,el organismo será igual al progenitor. Puede ser letal, o sea, el organismo concebido no será viable o puede ser disfuncional, o sea, tendrá dificultades para cumplir la función normal. En éste último caso, las enfermedades genéticas son el ejemplo en la especie humana. Pero la mutación es una función normal del ADN, es decir en cada generación debe cambiar para adaptar al nuevo organismo en un mundo cambiante, por lo tanto, por lógica el cambio fenotípico y funcional siempre deberá ser beneficioso. En este caso solo observaremos la mutación en el ADN al hacer estudios de secuenciación en la población. Hablamos entonces de secuencias polimórficas y mutaciones silenciosas. Entonces la definición de Mutación dada al inicio corresponde con el conocimiento del proceso?. NO. LA MUTACIÓN DEBE DEFINIRSE COMO UN CAMBIO EN LA FUNCIÓN DE LA PROTEINA, CUYO OBJETIVO PRIMORDIAL ES LA ADAPTACIÓN DEL ORGANISMO AL MEDIO AMBIENTE.  La replicación del ADN es el mecanismo biológico por medio del cual una célula duplica su material genético antes de dividirse en dos células,para transmitir la misma información básica genética a cada célula resultante. La transcripción es el mecanismo biológico por medio del cuál un complejo enzimático copia la información contenida en el ADN en otra molécula de ácido nucleíco, llamada ARN. Esta transcripciòn comprende diferentes tipos de ARN implicados en diferentes funciones. La funciòn màs conocida es de los ARN mensajeros (ARNm), ARN de transferencia (ARNt) y ARN ribosomales (ARNr), estos utilizan basicamente la secuencia de nucleòtidos dispuestos en el ADN como una clave molecular para la síntesis de la proteína. Esta secuencia bàsica en el ADN puede ser modificada por molèculas de ARN. GENÉTICA MOLECULAR La genética molecular es la rama que estudia la estructura y la función de los genes a nivel molecular.    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 histónicas 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. Estructura del ADN Dogma Central de la Genética Molecular 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 éste es traducido a proteína, elemento que finalmente realiza la acción celular. El dogma también postula que sólo 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. Dogma Central de la Genética Molecular Replicación del ADN Es el proceso según el cual la molécula de ADN de doble hélice origina a otras dos moléculas de ADN con la misma secuencia de bases. Esta duplicación del material genético es semiconservativa debido a que las dos cadenas complementarias del ADN parental, al separarse, sirven de molde a su vez para la síntesis de una nueva cadena, complementaria de la cadena molde, de forma que cada nueva doble hélice contiene una de las cadenas del ADN parental. La replicación se produce durante la interfase, en el período S o de síntesis de ADN. El siguiente video muestra el proceso. Transcripción y Traducción La transcripción es la síntesis de una cadena de ARN complementaria a un fragmento de una de las cadenas del ADN. Como el ADN, el ARN está formado por una cadena de nucleótidos. Cada uno está formado por una molécula de un azúcar llamado ribosa, un grupo fosfato y uno de cuatro posibles bases nitrogenadas: adenina, guanina, uracilo y citosina. Se diferencia químicamente del ADN por  contiener la base uracilo en lugar de timina. Una parte de la hebra paralela del ADN actúa como molde para formar una nueva cadena que se llama ARN mensajero o ARNm . El ARNm sale del núcleo celular (en el caso de los organismos eucariotas) y se acopla a los ribosomas, estructuras celulares especializadas que actúan como centro de síntesis de proteínas. Transcripción La traducción es el proceso por el cual la información genética contenida en el ADN y transcrita en una ARN mensajero va a ser utilizada para sintetizar una proteína de acuerdo a las reglas del código genético. En este proceso intervienen los ARN ribosómico (ARNr) y de transferencia (ARNt), y consta de las fases de: - activación: cada aminoácido (AA) se une al ARNt específico, - iniciación: la subunidad pequeña del ribosoma se enlaza con el extremo 5′ del ARNm con la ayuda de factores de iniciación y de otras proteínas, - elongación: ocurre cuando el siguiente aminoacil-ARNt (el ARNt cargado) de la secuencia se enlaza con el ribosoma, - terminación: sucede cuando se encuentra con un codón de terminación (sin sentido), que son el UAA, UAG o UGA. El código genético es el conjunto de reglas usadas para traducir la secuencia de nucleótidos del ARNm a una secuencia de proteína en el proceso de traducción. Características del código genético:  • La correspondencia entre nucleótidos y aminoácidos se hace mediante codones. Un codón es un triplete de nucleótidos que codifica un aminoácido concreto. • El código genético es degenerado: un mismo aminoácido es codificado por varios codones, salvo Triptófano y Metioninaque están codificados por un único codón. Existen 64 codones diferentes para codificar 20 aminoácidos. Los codones quecodifican un mismo aminoácido en muchos casos comparten los dos primeros nucleótidos. • El codón AUG que codifica la metionina es el codón de inicio y hay tres codones que establecen la señal de terminación de la traducción (UAA, UAG, UGA). • Es casi universal. Es el mismo para la mayoría de los organismos, con algunas excepciones en protozoarios, micoplasmas y las mitocondrias.    Transcripción en Eucariotas   Las secuencias de genes eucarióticos que codifican para proteínas habitualmente no son continuas, sino que están interrumpidas por secuencias no codificadoras. Las secuencias no codificadoras que producen interrupciones dentro de un gen se conocen como intrones, y las secuencias codificadoras, aquellas que se expresan, son llamadas exones. Aunque los intrones se transcriben a ARN en el núcleo, no están presentes en el ARNm en el citoplasma y no se traducen a proteínas. Los exones son los segmentos que están presentes en el ARNm citoplásmico y que se traducen a proteína. Una vez transcrito el ARN, sufre un proceso de maduración que tras cortes y empalmes sucesivos elimina los intrones para producir el ARNm final. Este proceso se denomina maduración del ARN o splicing. Splicing  Splicing alternativo Durante este proceso de maduración o splicing se puede dar lugar a diferentes moléculas de ARN. De esta forma un mismo gen o secuencia de ADN, puede dar lugar a diferentes moléculas de ARNm y por tanto, producir diferentes proteínas.  Concepto actual de Gen El splicing alternativo invalida la definición clásica de gen que postula que es una región de ADN que codifica para una proteína (teoría “un gen una proteína”). Así, este proceso que permite obtener varias proteínas a partir de una única secuencia de ADN, redefine el concepto de gen a “unidad de transcripción”. Los genes son  unidades funcionales del ADN.   Regulación de la expresión Génica La expresión génica es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento. En todos los organismos, inclusive los eucariotas el contenido del ADN de todas sus células es idéntico. Esto quiere decir que contienen toda la información necesaria para la síntesis de todas las proteínas. Pero no todos los genes se expresan al mismo tiempo ni en todas las células. Los genes se expresan o no en los diferentes tipos de células, dependiendo de la función de la célula en un tejido particular. Por ejemplo, genes que codifican proteínas responsables del transporte axonal se expresan en neuronas pero no en linfocitos en donde se expresan genes responsables de la respuesta inmune. También existe especificidad temporal, esto quiere decir que los diferentes genes en una célula se encienden o se apagan en diferentes momentos de la vida de un organismo. Además, la regulación de los genes varía según las funciones de éstos. En los procariotas, los genes con una función relacionada suelen estar agrupados en operones, el cual es un grupo de genes que se transcriben en un mismo ARNm y que, por tanto, están sujetos a una regulación transcripcional común. En los eucariotas el proceso es mucho más complejo y se realiza en varios niveles. Para conocer más click aquí. Mutaciones Génicas Una mutación es una alteración de la secuencia de nucleótidos del ADN. Las mutaciones pueden ser espontáneas o inducidas. Las primeras son aquellas que surgen normalmente como consecuencia de errores durante el proceso de replicación del ADN. Las inducidas surgen como consecuencia de la exposición a mutágenos químicos o biológicos o a radiaciones. Si ocurren en las células germinales (óvulo o espermatozoide), las mutaciones estarán presentes en todas las células del organismo formadas a partir de la unión de esas gametas. La mutación es, entonces, hereditaria y se transmite de generación en generación. Para conocer más sobre enfermedades hereditarias click aquí. Las mutaciones pueden ser básicamente de 3 tipos: sustituciones: en este caso una base es reemplazada por otra. deleciones: una base es omitida de la secuencia. inserciones: las inserciones resultan del agregado de una base extra. Mutaciones Génicas Genomas En el curso de la década de los noventa, se  han iniciado y desarrollado varios proyectos de secuenciación completa del genoma de diversas especies, el más publicitado de los cuales ha sido el programa de Genoma Humano. Estos proyectos se proponen determinar la secuencia completa del genoma de distintas especies, localizando con exactitud la ubicación de los genes y el resto del material hereditario. La metodología del ADN recombinante y sus técnicas asociadas (vectores de clonación, enzimas de restricción, transformación artificial de células procariotas y eucariotas, bibliotecas de genes, sondas moleculares, secuenciación, genética inversa, PCR, etc.) han alcanzado un desarrollo suficiente como para que se planteara la pertinencia y viabilidad de un proyecto de caracterización detallada (hasta nivel de secuencia de nucleótidos) de genomas de una serie de organismos modelo. Actualmente se han completado las secuencias de varios virus y bacterias patógenas, así como las de algunos organismos superiores.