Posgrado
  1. Química Física  1.1. Termodinámica  1.1.1. Leyes de la Termodinámica  1.1.2. Entalpía y capacidad calorífica  1.1.3. Entropía y energía libre  1.1.4. Equilibrio de Fase  1.1.5. Termodinámica estadística  1.1.6. Ciclo termodinámico  1.1.7. Fugacidad y actividad  1.2. Química Cuántica  1.2.1. Principios de la mecánica cuántica  1.2.2. Ecuación de Schrödinger  1.2.3. Partícula en una caja  1.2.4. Operadores y valores propios  1.2.5. Orbitales atómicos  1.2.6. Teoría de orbitales moleculares  1.2.7. Teoría de perturbaciones  1.2.8. Teoría del enlace de valencia  1.2.9. Hibridación y enlace químico  1.3. Cinética química  1.3.1. Leyes de velocidad y mecanismos de reacción  1.3.2. Teoría de colisiones  1.3.3. Teoría del estado de transición  1.3.4. Cinética Enzimática  1.3.5. Reacciones en cadena y polimerización  1.3.6. Reacciones fotoquímicas  1.4. Mecánica estadística  1.4.1. Función de partición  1.4.2. Funciones de distribución molecular  1.4.3. Distribución de Boltzmann  1.4.4. Estadísticas de Bose–Einstein y Fermi–Dirac  1.5. Espectroscopía  1.5.1. Espectroscopía Rotacional  1.5.2. Espectroscopia Vibracional  1.5.3. Espectroscopía Electrónica  1.5.4. Espectroscopia de resonancia magnética nuclear  1.5.5. Espectrometría de Masas  1.5.6. Espectroscopía Raman  1.5.7. Espectroscopía de resonancia paramagnética electrónica  1.6. Química de superficies y coloides  1.6.1. Isoterma de absorción  1.6.2. Tensión superficial y mojado  1.6.3. Estabilidad Coloidal  1.6.4. Catalisis  1.6.5. Emulsiones y micelas  1.7. Electroquímica  1.7.1. Ecuación de Nernst  1.7.2. Células electroquímicas  1.7.3. Conductividad y movilidad  1.7.4. Guerra  1.7.5. Celdas de combustible  1.7.6. Electrólisis
  2. Química orgánica  2.1. Mecanismo de reacción  2.1.1. Reacciones de sustitución nucleofílica  2.1.2. Reacciones de adición electrofílica  2.1.3. Reacciones de eliminación  2.1.4. Reacciones de reordenamiento  2.1.5. Reacciones radicales  2.1.6. Reacciones pericíclicas  2.2. Espectroscopia y determinación estructural  2.2.1. Espectroscopía UV-Vis  2.2.2. Espectroscopia IR  2.2.3. Espectroscopía de RMN  2.2.4. Espectrometría de Masa  2.2.5. Cristalografía de rayos X  2.3. Estereoscópico  2.3.1. Quiralidad y actividad óptica  2.3.2. Análisis estructural  2.3.3. Isomería geométrica  2.3.4. Estereoquímica Dinámica  2.4. Química Organometálica  2.4.1. Reactivos de organolitio y organomagnesio  2.4.2. Reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio  2.4.3. Complejos de metales de transición  2.4.4. Enlace metal-carbono  2.5. Química de polímeros  2.5.1. Mecanismo de polimerización  2.5.2. Características de los Polímeros  2.5.3. Polímero Biodegradable  2.5.4. Polímero conductor  2.5.5. Polímeros supramoleculares  2.6. Química medicinal  2.6.1. Diseño y desarrollo de fármacos  2.6.2. Farmacocinética y farmacodinámica  2.6.3. Relaciones estructura-actividad  2.6.4. Acoplamiento molecular y selección de fármacos
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Teoría del campo cristalino  3.1.2. Teoría del campo de ligandos  3.1.3. Serie espectroquímica  3.1.4. Quelación y estabilidad  3.2. Química Organometálica  3.2.1. Carbonilos Metálicos  3.2.2. Catalysis por complejos organometálicos  3.2.3. Metalocenos  3.3. Química bioinorgánica  3.3.1. Metaloproteínas y enzimas  3.3.2. El rol de los metales en los sistemas biológicos  3.3.3. Transporte y almacenamiento de iones metálicos  3.4. Química del estado sólido  3.4.1. Estructuras Cristalinas  3.4.2. Teoría de bandas de los sólidos  3.4.3. Superconductors  3.4.4. Defectos en el cristal  3.5. Lantánidos y Actínidos  3.5.1. Configuración electrónica en lantánidos y actínidos  3.5.2. Química de coordinación de los lantánidos  3.5.3. Propiedades Magnéticas de los Lantánidos
  4. Química analítica  4.1. Cromatografía  4.1.1. Cromatografía de Gases  4.1.2. Cromatografía Líquida de Alta Resolución  4.1.3. Cromatografía en Capa Fina  4.2. Técnicas Espectroscópicas  4.2.1. Espectroscopía de absorción atómica  4.2.2. Difracción de rayos X  4.2.3. Espectroscopía de plasma acoplado inductivamente  4.3. Métodos electroanalíticos  4.3.1. Potenciometría  4.3.2. Voltametría  4.3.3. Colometría  4.4. Espectrometría de masas  4.4.1. Técnica de Ionización  4.4.2. Patrón de Fragmentación  4.5. Chemometría  4.5.1. Análisis multidisciplinario  4.5.2. Aprendizaje Automático en Química
  5. Química Teórica y Computacional  5.1. Simulación de dinámica molecular  5.1.1. Force fields and energy minimization  5.1.2. Simulación de Monte Carlo en simulaciones de dinámica molecular  5.2. Métodos químicos cuánticos  5.2.1. Teoría de Hartree–Fock  5.2.2. Teoría del funcional de la densidad  5.2.3. Métodos semiempíricos  5.3. Diseño computacional de fármacos  5.3.1. Alineamiento Molecular  5.3.2. Modelado QSAR  5.3.3. Tamizaje Virtual
  6. Bioquímica  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Cinética de Michaelis-Menten  6.1.2. Mecanismo de inhibición  6.2. Metabolismo y Bioenergética  6.2.1. Glicólisis  6.2.2. Ciclo del ácido cítrico  6.2.3. Cadena de transporte de electrones  6.3. Biología Molecular  6.3.1. Replicación y reparación del ADN  6.3.2. La síntesis de proteínas  6.3.3. Regulación Génica  6.4. Bioquímica Estructural  6.4.1. Plegado de proteínas  6.4.2. Biofísica de Membranas
  7. Química Ambiental  7.1. Química Atmosférica  7.1.1. Gases de efecto invernadero  7.1.2. Agotamiento del ozono  7.1.3. Contaminantes del aire y humo  7.2. Química del Agua  7.2.1. pH y dureza del agua  7.2.2. Tratamiento de aguas residuales  7.2.3. Química Acuática  7.3. Química del Suelo  7.3.1. Contaminación por metales pesados  7.3.2. pH del Suelo y Amortiguación  7.3.3. Ciclo de nutrientes  7.4. Toxicología y Seguridad Química  7.4.1. Toxicocinética  7.4.2. Evaluación de Riesgos en Toxicología y Seguridad Química en Química Ambiental  7.4.3. Efectos de los contaminantes en el medio ambiente

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Biología Molecular


La biología molecular es una rama de la ciencia que se ocupa de las actividades biológicas a nivel molecular. El campo se superpone con otras áreas de la biología y la química, especialmente la genética y la bioquímica. La biología molecular se centra principalmente en comprender las interacciones entre los varios sistemas de una célula, incluidas las interacciones entre ADN , ARN, y síntesis de proteínas, así como aprender cómo se regulan estas interacciones.

Comprendiendo la estructura del ADN

En el núcleo de la biología molecular está el entender e identificar cómo diferentes moléculas biológicas afectan las vías celulares. El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es una molécula que transporta las instrucciones genéticas utilizadas en el crecimiento, desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los organismos vivos conocidos y muchos virus. Aquí hay un modelo muy simplificado de la estructura del ADN:

Extremo 5' Extremo 3' T G T A

En el diagrama anterior, las líneas azules y rojas representan dos hebras de ADN. Las líneas que conectan las hebras representan enlaces de hidrógeno entre bases complementarias: guanina (G) se empareja con citosina (C), y adenina (A) se empareja con timina (T). Estos pares son conocidos como pares de bases.

La estructura del ADN forma una doble hélice, tal como fue descubierta por Watson y Crick en 1953. La importancia de la doble hélice es que hace que el ADN sea increíblemente estable, al mismo tiempo que es lo suficientemente compacto como para caber en el núcleo celular.

Replicación: duplicación del ADN

La replicación del ADN es el proceso biológico por el cual una célula copia su ADN, lo cual es necesario para la división celular. Este proceso asegura que cada nueva célula reciba una copia del ADN. Aquí hay un ejemplo usando una secuencia de ADN simple:

Hebra de ADN original: 5'-GCTAGC-3'
    Hebra complementaria: 3'-CGATCG-5'

Durante la replicación del ADN, unas enzimas llamadas helicasas desenrollan la doble hélice en el origen de la replicación, haciendo que cada hebra esté disponible para servir como plantilla para una nueva hebra. Otra enzima, la ADN polimerasa, luego sintetiza la hebra de ADN complementaria agregando nucleótidos a la cadena en crecimiento. El resultado son dos moléculas de ADN idénticas a la molécula de ADN original.

Transcripción y ARN

La transcripción es el proceso mediante el cual un segmento de ADN se copia en ARN (ácido ribonucleico) por la enzima ARN polimerasa. Durante este proceso, la secuencia de ADN de un gen se transcribe para formar una molécula de ARN. Este ARN mensajero (ARNm) más tarde servirá como plantilla para la síntesis de proteínas.

Hebra de plantilla de ADN Cadena de ARNm 5'-UGCA-3' 3'-TACGAT-5'

En el diagrama, la hebra azul superior representa la hebra de plantilla de ADN, mientras que la línea verde punteada representa la hebra de ARNm sintetizada a partir de ella. Note que en el ARN, la timina (T) es reemplazada por uracilo (U).

Traducción y síntesis de proteínas

La traducción es el proceso en el cual los ribosomas celulares producen proteínas utilizando el ARNm obtenido durante la transcripción. El ARNm es decodificado por los ribosomas para formar un polipéptido específico, o cadena de aminoácidos.

ARNm: 5'-AUGCUAGCU-3'
    Polipéptido: metionina-leucina-alanina

En este código, cada triplete de nucleótidos se llama codón, y cada codón corresponde a un aminoácido específico según lo indicado por el código genético. Por ejemplo, la secuencia de ARNm `AUG` codifica para metionina, que a menudo es el codón de inicio para la traducción.

Expresión y regulación génica

La expresión génica es un proceso estrictamente regulado que permite a una célula responder dinámicamente a su entorno. Esta regulación ocurre a varios niveles, desde el control transcripcional hasta la modificación post-traduccional de proteínas. Comprender la regulación de la expresión génica es importante para estudiar la biología molecular.

Redes complejas de genes son reguladas por vías de señalización que permiten a las células interpretar y responder a diversos estímulos ambientales. Por ejemplo, las señales hormonales pueden activar proteínas que se unen al ADN y afectan la tasa de transcripción de genes específicos, afectando la cantidad de proteína producida.

Mutaciones y variabilidad genética

Las mutaciones son cambios en el material genético y pueden afectar la estructura y la cantidad de proteínas producidas. Pueden ser causadas por errores durante la replicación del ADN o por factores ambientales como la radiación UV y la exposición a químicos. Los resultados de las mutaciones varían, con posibles efectos que van desde inofensivos hasta dañinos.

Por ejemplo, trastornos genéticos como la fibrosis quística son causados por mutaciones dañinas en genes específicos, mientras que las mutaciones también pueden ser beneficiosas, conduciendo a una mayor supervivencia y reproducción en un entorno dado.

Técnicas de investigación en biología molecular

La investigación en biología molecular utiliza muchas técnicas para estudiar las estructuras y funciones celulares. Aquí hay algunas técnicas comunes:

  • Reacción en cadena de la polimerasa (PCR): Un método para amplificar secuencias de ADN, lo que facilita el estudio de muestras pequeñas.
  • Electroforesis en gel: Una técnica utilizada para separar fragmentos de ADN por tamaño mediante la aplicación de un campo eléctrico a una matriz de gel.
  • CRISPR-Cas9: una revolucionaria herramienta de edición génica que permite modificaciones precisas en el ADN.
  • Secuenciación de ADN: Técnicas como la secuenciación de Sanger y la secuenciación de nueva generación revelan la secuencia de nucleótidos en el ADN.

Aplicaciones de la biología molecular

La biología molecular tiene amplias implicaciones y aplicaciones en medicina, agricultura, biotecnología y otros campos. Permite el desarrollo de terapias genéticas que abordan enfermedades a nivel del ADN, la producción de proteínas recombinantes y avances en la medicina personalizada.

En agricultura, la modificación genética puede producir cultivos con propiedades mejoradas, como resistencia a la sequía, resistencia a plagas o mayor valor nutricional.

El impacto de la biología molecular en la ciencia y la vida cotidiana es profundo y sigue aumentando a medida que la tecnología avanza y nuestra comprensión de los procesos moleculares se profundiza.

Conclusión

La biología molecular, como un aspecto fundamental de la biología moderna y la química, proporciona conocimientos sobre la esencia de la vida. Permite a los científicos analizar procesos celulares a nivel molecular y desarrollar intervenciones para un rango de aplicaciones desde el tratamiento de enfermedades hasta el aumento de la producción agrícola. A medida que avanza la investigación, la integración entre la biología molecular y campos como la biología sintética y la genómica probablemente conduzca a desarrollos y tecnologías aún más emocionantes.


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