Biología molecular

El campo de la biología molecular traslapa con Biología y Química y particularmente, genética y bioquímica.

La biología molecular es la disciplina científica que tiene como objetivo el estudio de los procesos que se desarrollan en los seres vivos desde un punto de vista molecular.

Se ofrecen elementos conceptuales sobre algunos de los métodos de biología molecular de más amplio uso en biomedicina. Las principales aplicaciones de estas técnicas son en el diagnóstico de enfermedades hereditarias, infecciosas y neoplásicas así como en estudios de regulación de la expresión génica y en la terapia con proteínas recombinantes.

En su sentido moderno, la biología molecular pretende explicar los fenómenos de la vida a partir de sus propiedades macromoleculares. Dos macromoléculas en particular son su objeto de estudio:

1) Los ácidos nucleicos, entre los cuales el más famoso es el ácido desoxirribonucleico (ADN), el componente de genes.

2) Las proteínas, que son los agentes activos de los organismos vivos.

El Proyecto del Genoma Humano tomó como base para su ejecución muchas de estas técnicas, al tiempo que ha permitido el desarrollo de nuevas metodologías y el perfeccionamiento de las ya existentes. Con la aplicación de las técnicas de biología molecular en medicina, se ha abierto también la posibilidad de llevar a cabo la terapia génica en humanos.

Con la Bioquímica estudia la composición y cinética de las enzimas, interesándose por los tipos de catálisis enzimática, activaciones, inhibiciones competitivas o alostéricas, etc. También colabora con la Filogenética al estudiar la composición detallada de determinadas moléculas en las distintas especies de seres vivos, aportando valiosos datos para el conocimiento de la evolución.

Al profundizar en cualquier fenómeno biológico y pretender explicar la naturaleza íntima de los procesos que determinan una propiedad o una función de los seres vivos, entramos inevitablemente en el campo de la Biología molecular. Veamos, por ejemplo el estudio de los genes. Las clásicas leyes de Mendel tienen su explicación inmediata en el conocimiento morfológico y funcional de los cromosomas. Pero cuando deseamos saber la composición y forma de actuación de un gen necesitamos penetrar a fondo en la estructura del ADN doble helicoide de Watson y Crick, el ordenamiento de bases púricas y pirimidímicas, es decir, la información genética.

Al matizar la posibilidad de sintetizar una enzima por parte de un gen, debemos seguir el proceso de transmisión de esta información genética del ADN nuclear al ARN mensajero; la activación de los aminoácidos por el ARN transportador, la ordenación de estos aminoácidos activados sobre el ribosoma de acuerdo con la pauta prefijada por el ARN mensajero, la obtención de la estructura primaria de la enzima proteína. Todos estos temas son objeto de estudio de la Biología molecular

Pero hay más; la proteína, una vez sintetizada, debe ordenarse en el espacio según determinadas reglas que constituyen la conformación espacial específica (estructuras secundaria y terciaria) y a veces asociarse varias moléculas iguales o diferentes para constituir lo que se ha llamado estructuras cuaternaria y quinaria, de modo que las propiedades biológicas de la molécula como enzima están vinculadas a esta ordenación espacial compleja. La molécula proteica así organizada puede resultar ser una enzima que, en su actividad catalítica, es susceptible de sufrir activaciones o inhibiciones por determinadas sustancias, acciones éstas de trascendental importancia para la vida de la célula. Del mismo modo, la Biología molecular se interesa por la estructura química de las sustancias que componen las membranas biológicas y la ordenación de las enzimas que realizan acciones encadenadas.

p. ej., dentro de las mitocondrias, núcleo y otros corpúsculos subcelulares, para explicar la mecánica de los ciclos y procesos bioquímicos determinados por la Topoquímica celular.

Los procesos de reproducción de los virus, de las bacterias, y de los organismos superiores encierran multitud de incógnitas que trata de ir resolviendo la Biología molecular. Las mutaciones producidas por agentes físicos (rayos X, rayos gamma, calor, etc.) o químicos (sustancias mutágenas) tienen una explicación tanto más satisfactoria cuanto mejor se conoce la base molecular de los procesos de alteración en la estructura y ordenación de las bases nitrogenadas del ADN.

El parentesco entre especies diferentes de seres vivos puede establecerse mediante el estudio individual comparado de las sustancias macromoleculares (proteínas) elaboradas por ellos. Así, de la secuencia de aminoácidos en la hemoglobina, mioglobina, citocromos, hormonas hipofisarias o insulina se induce el grado de proximidad filogenética, al demostrarse la evolución de la proteína por mutaciones progresivas. Multitud de fenómenos genéticos como selección natural, adaptación al ambiente, diferenciación de las especies, etc., tienen su última explicación a nivel molecular. Por último, la Biología molecular de microorganismos está aportando datos interesantes para la búsqueda de nuevos antibióticos y antimetabolitos, que permiten atacar eficaz y selectivamente a los gérmenes patógenos.

CONCLUSIONES

Hoy prácticamente no existen dudas de que la Biología Molecular con sus métodos, unido a los conocimientos derivados del Proyecto del Genoma Humano afectará el curso de la ciencia y la medicina a lo largo del siglo 21.

La fisiopatología de más y más enfermedades será comprendida hasta el nivel molecular, se desarrollarán nuevas drogas dirigidas contra las causas subyacentes de las enfermedades, las pruebas genéticas antes de prescribir una droga asegurarán que cada individuo reciba aquellos medicamentos que traten sus malestares efectivamente sin efectos colaterales, aumentará nuestro conocimiento sobre cuestiones básicas de Biología, los científicos entenderán mejor los componentes esenciales de la vida y cómo funcionan las células y organismos; sin embargo, el reto fundamental estará en mantener un balance saludable que evite los daños potenciales derivados de estos avances, y permita preservarlos sólo para darle un uso adecuado.