Genética molecular

Los avances de la biotecnología han permitido profundizar en el conocimiento de la estructura química de los genes, su fisiología y los mecanismos de regulación génica. Paralelamente, una variedad de técnicas descubiertas en las dos últimas décadas permiten la manipulación del ADN dentro de las células vivas, lo que ha dado nacimiento ala ingeniería genética, un arma que está proporcionando un gran poder a la raza humana.

Regulación génicaSólo una pequeña porción del ADN de una célula tiene probabilidades de estar en transcripción en un momento dado; por tanto, en condiciones normales, sólo unos cuantos de sus genes se están expresando.

En realidad, gran parte de la información genética de una célula está reprimida de una manera más o menos permanente. Un gen reprimido sólo inicia el proceso de transcripción al ser inducido en reacción a algún tipo de demanda ambiental de alguna enzima.

Los organismos procariotas poseen, además de los genes estructurales que codifican la síntesis de proteínas especificas, genes reguladores que determinan la síntesis de proteínas represoras.

Éstas se unen a los genes operadores del ADN y obstaculizan la transcripción de los genes estructurales adyacentes. Una proteína represora puede ser desactivada por la presencia de un determinado sustrato, estableciéndose un mecanismo de retroalimentación negativa para el control de la biosíntesis proteica.

El conjunto formado por los genes estructurales que están bajo el control de un gen regulador y los genes operadores recibe el nombre de operón.

En los organismos eucariotas, el control de los genes se realiza principalmente mediante las llamadas secuencias de inserción, también presentes en los procariotas. Se trata de elementos móviles que, al insertarse en un gen, lo inactivan. Otro tipo de partículas móviles son los trasposones, que inactivan o potencian aquellos genes en los que se insertan.

Fisiología del gen

Al hablar de fisiología del gen los genetistas modernos se refieren a los mecanismos que conducen a la expresión en el fenotipo de un individuo del carácter que codifica un gen presente en el genotipo.

Se sabe que el carácter aparece en el fenotipo como resultado final de una cadena de reacciones químicas controladas por el gen que rige dicho carácter.

Pero este control no es ejercido de forma directa por los genes sino que éstos controlan las enzimas que catalizan las reacciones de manera escalonada, de forma que un gen sintetiza una enzima específica, la cual a su vez cataliza una reacción también específica. El dogama central de la fisiología del gen se resume, pues, en la expresión: un gen-una enzima-una reacción.

Genética bacteriana

Las investigaciones genéticas con bacterias y algunos hongos unicelulares tienen un especial interés por tratarse de organismos haplontes y que, además, se reproducen con gran rapidez, con lo cual se eliminan muchos de los problemas propios de la experimentación con  organismos diplontes, entre ellos la lentitud con que se obtienen los resultados.

En las bacterias los caracteres hereditarios están regidos por un solo gen (en los diplontes por un par de alelos), y no hay meiosis ni formación de gametos ni fecundación. No obstante, en estos organismos hay un intercambio de material genético mediante conjugación, transducción o transformación.

La conjugación consiste en el apareamiento de dos células de signos opuestos (equivalentes a los sexos) mediante un puente citoplasmático a través del cual intercambian material genético.

La transducción es la transferencia de genes mediante un bacteriófago que incorpora material genético de una célula huésped y lo introduce en otra a la cual infecta posteriormente.

En la transformación, los fragmentos de ADN liberados por una célula rota se recombinan con el ADN de otra célula bacteriana expuesta a ellos. Este mecanismo ha sido muy usado en ingeniería genética, en particular utilizando como ADN transformador el de un plásmido.

Publicado en Ciencias naturales y física