Técnicas básicas de la Biología Molecular y extracción de ADN

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∗ Marcello Malpighi (1628 – 1694)

∗ Jan Swammerdam (1637 – 1680)

∗ Anton van Leeuwenhoek (1632 – 1723)

BIOLOGÍA MOLECULAR

Se inicia aproximadamente en 1920 y se caracteriza por el estudio de la estructura celular y sus funciones, tanto a nivel fisiológico como a nivel molecular. Otro hecho importante dentro de esta época, es el establecer que tipo de sustancias químicas intervienen en la estructura de la célula, también se explica cual es la función que desempeña cada una de estas sustancias dentro de la misma. A partir de la descripción de Watson y Crick se produjo una creciente acumulación de descubrimientos, especialmente en la década de 1960, que nos permiten hoy tener las herramientas necesarias para estudiar agentes infecciosos a nivel molecular. Friedrich Meischer 1869, realizó por primera vez el aislamiento de la molécula de ADN, a partir de núcleos aislados de linfocitos humanos y se denominó "nucleina". Albrecht Koseel en 1879, demostró que la nucleina estaba compuesta por 4 bases orgánicas, adenina, guanina, timina y citosina. En 1924, Fuegel desarrolló un marcador químico para demostrar por microscopia de luz que el ADN estaba en el núcleo de todas las células de distintas especies. En 1944 Oswald T Avery, Colin M. MacLeod y Maclyn McCarty demostraron que en el ADN estaba la información responsable de la herencia. En 1950 Erwin Chargaff demostró que la composición química del ADN variaba entre un organismo y otro, pero siempre existía una concentración molar equivalente entre A-T y C- G. Watson y Crick en 1953, utilizando datos de difracción de rayos X, propusieron el modelo de doble hebra para la estructura del ADN. En 1957, Kronberg aisló y purificó la enzima responsable de la replicación del ADN, la ADN polimerasa. Este descubrimiento es la base para todos los métodos de síntesis de ADN in vitro como la PCR. En 1961, Doty et al y Marmur descubrieron las propiedades de hibridación del ADN. En 1962, Arber aisló y purificó enzimas que cortaban el ADN en secuencias específicas. La función de estas enzimas es proteger a las bacterias de infecciones virales degradando el ADN viral. El descubrimiento de enzimas como la ADN ligasa dio origen a moléculas de ADN recombinante. Se crearon las primeras moléculas de ADN recombinante dando origen a la ingeniería genética. En 1966 Nirenberg, Ochoa, Khorama, descubrimiento del código genético. En 1967 Gellert, aislamiento y purificación de la enzima ADN ligasa. En 1972 Boyer, Cohen y Berg, desarrollo de las técnicas de clonación de ADN. En 1975, Southern desarrolló un método para fijar ADN digerido por enzimas de restricción a un soporte sólido y realizar en él, la hibridación con sondas específicas. La técnica desarrollada se llamó Southern-blot y la extensión de esta metodología a ARN se denominó Northern-blot y a proteínas, Western-blot. Otras variaciones de este método, que no utilizan la separación electroforética, se denominan dot-blot. En 1977, Sanger et al y Maxam y Gilbert, desarrollaron métodos de secuenciación del ADN. Ambos métodos difieren en que uno permite leer el código genético rompiendo la molécula de ADN en nucleótidos específicos y el otro, incorporando nucleótidos que bloquean la extensión de la síntesis de ADN (más utilizado). En 1981 Palmiter y Brinster, primeros animales transgénicos. En 1985, Mullis reunió algunas metodologías para realizar síntesis de ADN in vitro en forma exponencial (PCR), considerada como una revolución dentro la biología molecular ya que con la amplificación exponencial es posible el análisis de moléculas de ADN o ARN, a partir de mínimas cantidades de muestras. En 1997 Tomb, Cole y Parkill, secuenciación de genomas bacterianos completos. En el 2001, Venter y Collins, secuenciación del genoma humano.

BIOLOGÍA MOLECULAR Y QUÍMICA FÍSICA.

Muchos de los procesos biológicos fundamentales, han podido ser explicados gracias a la aplicación de técnicas de investigación fisicoquímicas dando lugar a la disciplina científica denominada Biología Molecular. La Química Física describe la naturaleza en términos de átomos, moléculas y energía, el carácter interdisciplinario de la Biología Molecular se hace aún más patente teniendo en cuenta que su ciencia madre, la Química Física, utiliza como herramienta de trabajo las matemáticas.

INFORMACIÓN GENÉTICA Y EL GENOMA.

EL GENOMA

El genoma es la información genética con que cuentan los seres vivos contenido en las células presente en un organismo en particular, la cual está almacenada en los genes y estos a su vez en los cromosomas. Prácticamente todos los genomas (con excepción de los de algunos virus) están formados por ADN, una doble hélice compuesta por dos hebras de nucleótidos.

En el caso de organismos eucariotas, la mayor parte del genoma está contenida en el núcleo, pero algunos orgánulos celulares, como mitocondrias y cloroplastos, también contienen material genético, constituido por moléculas de ADN. El genoma nuclear de la célula eucariota puede ser diploide (2n, siendo n el número de cromosomas), si está formado por dos series de cromosomas en cada núcleo; o haploide (n), si solo existe una serie cromosómica por núcleo. Los biólogos tienen un gran interés en el estudio e identificación de los genes y han completado la secuenciación del genoma (conjunto de genes) humano en abril de 2003, que actualmente permite identificar y hacer terapias para las enfermedades que se trasmiten genéticamente como: enanismo, albinismo, hemofilia, sordera, etc. El genoma humano contiene cerca de 3 billones de nucleótidos (pares de bases, pb) presentes en 46 cromosomas (22 autosomas y 2 cromosomas sexuales). En los seres humanos el sexo del recién nacido depende del tipo de espermatozoide que realice la fecundación. Si el espermatozoide que fecunda el óvulo es portador del cromosoma X el cigoto resultante dará lugar a una niña (XX) y si el espermatozoide que fecunda al óvulo es portador del cromosoma Y el cigoto dará lugar a un niño (XY). El espermatozoide y el óvulo humano son las células responsables de la transmisión de los caracteres hereditarios. Poseen una compleja estructura que les permite llevar a cabo el transporte del material genético y la formación del cigoto que dará origen al nuevo individuo con las características de los progenitores.

MATERIAL GENÉTICO

El material genético se emplea para guardar la información genética