Ejercicio resuelto de Biología · 2021

Opción 3B (2.5 puntos)
Algunos microorganismos son de gran utilidad para el ser humano, puesto que sirven para la producción de fármacos. Así, existen bacterias que producen ciertas hormonas humanas (p. ej. la hormona de crecimiento). A este respecto:

a) (0,5 puntos) ¿Cómo se obtienen tales bacterias?
b) (1,0 punto) Define los términos DNA recombinante y clonación de un gen.
c) (1,0 punto) Cita otras dos aplicaciones biotecnológicas que utilicen microorganismos, e indica el tipo de microorganismo que interviene en cada caso.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{obtienen}}\mathbf{\text{tales}}\mathbf{\text{bacterias?}}$

Se obtienen mediante la tecnología del ADN recombinante, introduciendo en la bacteria el gen humano que codifica la hormona. El procedimiento sigue estos pasos.

i) Se aísla el gen humano de la hormona del crecimiento. Suele partirse del ARN mensajero de las células que la fabrican y obtener el ADN complementario con la transcriptasa inversa, lo que evita arrastrar los intrones, que la bacteria no sabría eliminar.

ii) Se abre un plásmido bacteriano con la misma enzima de restricción con la que se ha cortado el gen, de modo que sus extremos cohesivos sean complementarios.

iii) La ADN ligasa suelda el gen dentro del plásmido: se obtiene el plásmido recombinante.

iv) El plásmido se introduce en bacterias, normalmente Escherichia coli, y los marcadores de resistencia a antibióticos permiten seleccionar las que lo han incorporado.

v) Las bacterias seleccionadas se cultivan en fermentadores industriales y, al expresar el gen, fabrican la hormona humana, que después se extrae y se purifica.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Define}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{t}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{rminos}}\mathbf{\text{DNA}}\mathbf{\text{recombinante}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{clonaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{gen.}}$

Una molécula de ADN recombinante es una molécula construida artificialmente uniendo fragmentos de ADN de procedencias distintas, que en la naturaleza nunca estarían juntos: en este caso, un plásmido bacteriano con un gen humano insertado en él. Se obtiene cortando ambos con la misma enzima de restricción y ligándolos con la ADN ligasa.

La clonación de un gen es la obtención de un número ilimitado de copias idénticas de un fragmento de ADN. Se consigue insertando el gen en un vector e introduciéndolo en una célula huésped que se multiplique con rapidez: al dividirse la bacteria, el plásmido se replica con ella, de manera que en pocas horas un solo gen se ha convertido en millones de copias iguales. El conjunto de células que descienden de la primera y que llevan ese gen constituye el clon.

Conviene distinguirla de la clonación de un organismo, que consiste en obtener un individuo genéticamente idéntico a otro; aquí lo que se clona es únicamente un fragmento de ADN.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(1,0}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{Cita}}\mathbf{\text{otras}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{aplicaciones}}\mathbf{\text{biotecnol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gicas}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{utilicen}}\mathbf{\text{microorganismos,}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{indica}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{microorganismo}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{interviene}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{caso.}}$

La producción de alimentos fermentados. La levadura Saccharomyces cerevisiae, un hongo unicelular, realiza la fermentación alcohólica de la que se obtienen el pan, el vino, la cerveza y la sidra. Las bacterias lácticas, como Lactobacillus bulgaricus, realizan la fermentación láctica que transforma la leche en yogur y en queso.

La biorremediación de suelos y aguas contaminadas. Se emplean bacterias capaces de degradar hidrocarburos, como Pseudomonas, que oxidan los componentes del petróleo hasta $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$ y agua. Se aplican tras un vertido, bien estimulando a las bacterias autóctonas con nutrientes, bien sembrando cultivos seleccionados o modificados genéticamente.

Podrían citarse igualmente la producción de antibióticos, obtenidos de hongos como Penicillium y de bacterias del género Streptomyces; la obtención industrial de enzimas para detergentes; y la depuración biológica de aguas residuales.