Conceptos Clave de Biología Molecular y Genética: Recombinación, Ingeniería Genética y Aplicaciones

1. Proceso de Traducción del Mensaje Genético

La traducción es el proceso en el cual, en los ribosomas, la secuencia de ribonucleótidos del ARN mensajero (ARNm) se traduce a una secuencia de aminoácidos que conformará una proteína.

2. Formas de Recombinación Genética en Bacterias

Las bacterias presentan diversos mecanismos de recombinación genética:

Conjugación: Requiere contacto físico entre dos bacterias, mediado por una fimbra sexual (pili). Una célula conjugativa (F+) transfiere material genético a una célula no conjugativa (F-). Se forma un poro a través del cual pasa ADN de cadena simple de la célula dadora a la receptora. Finalmente, se produce el sellado de los poros y la separación de las células, cada una con una copia del factor F.
Transformación: Una célula bacteriana capta ADN desnudo del medio ambiente, lo incorpora a su genoma y lo expresa. Para que esto ocurra, la bacteria debe estar en estado de competencia, que puede ser fisiológico (natural) o inducido artificialmente.
Transducción: Un bacteriófago (virus que infecta bacterias) actúa como vector, transfiriendo un fragmento de ADN de una bacteria a otra. Algunos virus integran su ADN en el genoma bacteriano (profago), comportándose de manera similar al factor F.

3. Ingeniería Genética: Definición y Aplicaciones

La ingeniería genética es el conjunto de técnicas de biología molecular que permiten la manipulación del genoma de un organismo. Esto incluye la introducción de genes en el genoma de un individuo que carece de ellos.

Aplicaciones:

Detección de mutaciones.
Secuenciación de ADN fósil.
Diagnóstico de enfermedades genéticas.
Identificación de especies y control de cruces entre animales.
Secuenciación de genomas.

4. Ciclo Lítico y Ciclo Lisogénico de los Virus

Ciclo lítico:

Fijación: El virus se adhiere a la membrana de la célula huésped.
Penetración: El virus introduce su ácido nucleico en la célula.
Eclipse: Se sintetizan las cápsidas virales y los ácidos nucleicos.
Ensamblaje: Los ácidos nucleicos se introducen en las cápsidas.
Liberación: Los nuevos virus salen al exterior, generalmente rompiendo la membrana celular (lisis).

Diferencias con el ciclo lisogénico: En el ciclo lisogénico, el genoma viral se integra en el genoma de la célula huésped (profago) y no se expresa inmediatamente. Las células se replican normalmente, transmitiendo el genoma viral a las células hijas. Bajo ciertas condiciones, el genoma viral se activa, entrando en el ciclo lítico y causando la muerte de la célula huésped.

5. Micotoxinas y su Control en Alimentos

Las micotoxinas son sustancias tóxicas producidas por hongos filamentosos (mohos) que crecen en los alimentos. Las enfermedades causadas por micotoxinas se denominan micotoxicosis. Estos metabolitos tóxicos secundarios pueden afectar a animales y humanos, incluso a través del consumo de productos de origen animal (leche, huevos, carne). La exposición a micotoxinas puede tener graves consecuencias para la salud, como el desarrollo de cáncer.

Control durante el almacenamiento:

Almacenar en zonas limpias y secas.
Evitar la presencia de roedores e insectos.
Reducir la humedad ambiental.
Implementar controles de calidad: análisis de micotoxinas, remoción de semillas contaminadas y control de granos partidos.

6. Pie de Cuba y Levaduras Secas Activas en la Elaboración del Vino

El pie de cuba es una preparación que se realiza antes de la vendimia principal. Consiste en recolectar uvas maduras unos días antes y, a una temperatura adecuada, permitir que comiencen la fermentación alcohólica. Al iniciar la vendimia, este cultivo inicial de levaduras se añade a los primeros depósitos para asegurar una fermentación rápida y completa. Los mostos de estos primeros depósitos se utilizan luego para inocular los siguientes.

Utilidad de las levaduras secas activas (LSA):

Inicio rápido de la fermentación.
Mayor regularidad en el proceso fermentativo.
Garantía de una fermentación completa y eficiente.

7. Mecanismos de Patogenicidad de los Parásitos

Producción de toxinas (especialmente en protozoos).
Lesiones directas por bloqueo mecánico de órganos o tejidos.
Competencia por nutrientes con el huésped e interferencia en la absorción.
Inducción de infecciones secundarias debido a la debilitación del sistema inmunitario.
Reacciones inmunopatológicas (alteraciones del sistema inmunitario).
Hipersensibilidad.
Reacción inflamatoria prolongada.

8. Reacción en Cadena de la Polimerasa (PCR): Proceso y Aplicaciones

La PCR es un proceso cíclico que permite amplificar (copiar) un fragmento específico de ADN in vitro. Consta de tres etapas principales:

Desnaturalización (94 °C): Separación de las dos hebras de ADN.
Anillamiento/Hibridación (50 °C): Unión de los cebadores (primers) a las secuencias complementarias en el ADN molde.
Extensión/Elongación (72 °C): La ADN polimerasa sintetiza nuevas hebras de ADN a partir de los cebadores, utilizando los nucleótidos presentes en la mezcla.

Se utiliza ADN polimerasa termoestable, nucleótidos, cebadores específicos y un tampón con magnesio. La clave reside en la elección de los cebadores, que delimitan la región de ADN a amplificar. Tras unos 35 ciclos, se obtienen millones de copias del fragmento de ADN deseado.