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La biología molecular es la rama de la biología que estudia la base molecular de la actividad biológica y que cumple un papel vital en multitud de aplicaciones industriales, médicas y energéticas en pleno desarrollo. En este artículo te explicamos qué es la biología molecular y cuál es su utilidad.
La biología molecular consiste en el estudio de la estructura, la función y la composición de los componentes moleculares de la vida. Se trata de una disciplina estrechamente relacionada con los campos de la bioquímica, la genética y la biología celular que se centra en las interacciones entre los distintos sistemas de una célula, la interrelación del ADN, el ARN y la síntesis de proteínas, y en cómo se regulan entre sí.
Aunque existen muchos tipos de moléculas en cada ser vivo, los estudios de la biología molecular generalmente se centran en los genes y las proteínas. La razón es que estas últimas desempeñan una enorme diversidad de funciones en las células vivas y los genes contienen la información necesaria para fabricar más proteínas.
Los biólogos moleculares son los encargados de llevar a cabo los experimentos que se centran en investigar la estructura, la función, el procesamiento, la regulación y la evolución de las moléculas biológicas y sus interacciones. Esto les permite comprender el funcionamiento de la vida a nivel micro y el modo en que la estructura de una molécula, incluidos detalles como la ubicación y la forma de los sitios activos de una proteína, afectan a su funcionamiento.
La recopilación de esta información no solo proporciona conocimientos básicos sobre el funcionamiento de la biología, sino que aporta los conocimientos necesarios para manipular la biología genética, fundamental para el diseño de fármacos y la ingeniería genética.
Las técnicas de ingeniería genética permiten estudiar a los seres vivos, otorgando la posibilidad de manipular los genes para lograr una mayor productividad agrícola, desarrollar nuevos materiales, mejorar la industria alimentaria, caracterizar materiales y realizar análisis en ingeniería forense. Por ejemplo, para analizar la corrosión y las manchas del acero inoxidable, así como desarrollar nuevas energías y abrir un enorme campo de investigación en genética y medicina.
Disciplinas de la biología molecular
Los avances en la tecnología de la biología molecular y la ingeniería genética, así como las manipulaciones genéticas microbianas han promovido la aplicación de los microorganismos en la investigación y el nacimiento de algunas de las subdisciplinas que forman parte de la biología molecular como las siguientes:
Genómica comparativa, es decir, el estudio de la genética humana mediante comparaciones con organismos modelo como los ratones o la mosca de la fruta.
Análisis forense del ADN
Genómica funcional, que se trata del estudio de los genes, las proteínas y el papel que desempeñan en los procesos bioquímicos del organismo.
Terapia génica, un procedimiento experimental destinado a sustituir, manipular o complementar los genes que no funcionan.
Genética molecular, el estudio de las macromoléculas.
Farmacogenómica, la interacción entre la composición genética de un individuo y su respuesta a un medicamento.
Proteómica, estudio del conjunto de proteínas codificadas por un genoma.
Genómica estructural, que trata de determinar las estructuras tridimensionales de un gran número de proteínas mediante técnicas experimentales y de simulación por ordenador.
Toxicogenómica, el estudio de cómo los genomas responden a los tóxicos.
Aplicaciones de la biología molecular
La tecnología de la biología molecular no solo ha ampliado el horizonte, sino que también ha aumentado la profundidad de la investigación en ecología microbiana aplicada a la industria de materiales, el desarrollo de nuevas fuentes de energía, la caracterización de propiedades antibiofilm para su prevención en superficies, la modificación de compuestos, la ingeniería forense, la mejora de la industria alimentaria y energética.
La creciente cantidad de datos genómicos de los microbios ofrece nuevas oportunidades para comprender las bases genéticas y moleculares de los genes de degradación de diversas bacterias que afectan a productos, alimentos y materiales.
Del mismo modo, la ingeniería genética es una técnica esencial para la construcción de microbios con una mayor biodegradabilidad que puedan ser utilizados para el control del medio ambiente contaminado o para la fermentación de residuos de forma que produzcan gas natural.
Por otro lado, las áreas tecnológicas clave de la transformación biológica serán la bioingeniería, la información y la ingeniería de máquinas, que marcarán el camino de la transformación biológica. En este contexto, la neurorobótica puede contribuir de forma significativa a mejorar el estado actual de la técnica al vincular las células nerviosas humanas con los componentes técnicos. Su aplicación en las interfaces hombre-máquina son cada vez más relevantes tanto en medicina, pensemos en las prótesis, la realidad virtual como en los futuros entornos de fabricación y mecanización. De la misma forma, también los componentes electrónicos compostables serán esenciales para la transformación biológica, por ejemplo, los semiconductores hechos de extractos de plantas o los aislantes de gelatina podrán imprimirse en placas de circuitos biodegradables (por ejemplo, bioplásticos) con procesos aditivos. De hecho, las últimas investigaciones revelan grandes avances tecnológicos en lo que atañe a la impresión 3D con biomateriales.
En definitiva, se espera que las aplicaciones de la biología molecular constituyan un pilar fundamental en la fabricación de productos químicos, energéticos, médicos, productos de consumo, agricultura y alimentación, industria, cosméticos y tecnologías medioambientales.
La biología molecular generará nuevas capacidades de fabricación de productos basados en la biología sintética que supondrán grandes beneficios. Además, los nuevos avances en las herramientas de medición, el diseño asistido por ordenador y los ciclos de diseño estratégico y prototipado aplicado a la ingeniería de biomateriales crean nuevos mercados de bioeconomía, que favorecerán el medioambiente y ofrecerán grandes oportunidades de inversión.
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