PREGUNTA 1. A CÉLULA. BIOTECNOLOXÍA. (2,5 puntos)
TEXTO: Los virus como vectores en la terapia génica
"La terapia génica permite introducir genes modificados en las células del paciente para ayudar a tratar la enfermedad. Para introducir estos genes se utilizan vectores como los virus adenoasociados recombinantes (rAAV). Para que la técnica tenga éxito, los rAAV deben unirse a receptores de la membrana y penetrar en la célula. Tras la entrada, el virus permanece asociado a los endosomas. Uno de los principales desafíos es lograr el escape del endosoma antes de que el contenido sea degradado en los lisosomas. Si el virus escapa, puede dirigirse al núcleo celular, donde expresará su ADN. Actualmente, se está integrando esta tecnología con técnicas emergentes como CRISPR y otras herramientas de edición del genoma, lo que permite realizar modificaciones específicas e insertar genes terapéuticos en ubicaciones cromosómicas concretas. La combinación de los AAV con la tecnología CRISPR-Cas9 podría abrir nuevas vías para tratar enfermedades genéticas complejas de forma más eficaz".
Adaptado de: Viruses 2025, 17(2), 239.
Responda estos cuatro apartados: (2,5 puntos)
1.1. Identifique en el texto un mecanismo de transporte a través de la membrana. Explíquelo brevemente, haciendo referencia a su relación funcional con los lisosomas. Explique brevemente dos mecanismos de transporte distintos del identificado en el texto, haciendo referencia a los siguientes aspectos: tamaño y solubilidad de las moléculas transportadas, gradiente, consumo de energía.
1.2. En el texto se indica que los virus introducidos en las células son recombinantes. Explique lo que significa esta expresión utilizando los términos: enzima de restricción, transgén, ADN vector, ADN ligasa, ADN recombinante.
1.3. En el texto se menciona una técnica de edición del genoma. Identifíquela y describa brevemente en qué consiste.
1.4. Defina biotecnología. Cite una aplicación biotecnológica en el ámbito de la agricultura y una en el ámbito del medioambiente. ¿Todas las aplicaciones biotecnológicas implican el uso de la ingeniería genética? Razone su respuesta.
El mecanismo que aparece en el texto es la endocitosis, y en concreto la endocitosis mediada por receptor: el virus se une a receptores específicos de la membrana plasmática, la membrana se invagina a su alrededor y se estrangula, de manera que el virus queda dentro de una vesícula en el citoplasma. La molécula transportada no atraviesa la bicapa, sino que la deforma, por lo que se trata de un transporte en masa que consume energía.
La relación con los lisosomas es justamente lo que explica el problema que plantea el texto. La vesícula de endocitosis se transforma en un endosoma y este, al madurar, se fusiona con lisosomas primarios, que aportan las enzimas hidrolíticas encargadas de digerir el contenido. De ahí que el reto de la terapia génica sea que el virus escape del endosoma antes de que esa fusión se produzca: si no escapa, su ADN se degrada y no llega al núcleo.
Dos mecanismos distintos del anterior son la difusión simple y el transporte activo. En ambos la molécula sí atraviesa la membrana.
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Difusión simple | Moléculas pequeñas y apolares o liposolubles | A favor del gradiente | No consume
Transporte activo | Iones y moléculas polares pequeñas, a través de proteínas transportadoras específicas | En contra del gradiente | Consume ATP |
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En la difusión simple la molécula pasa directamente entre los fosfolípidos, sin proteínas de por medio, porque es pequeña y apolar o liposoluble. Se mueve desde donde está más concentrada hacia donde lo está menos, de modo que el propio gradiente aporta la energía y la célula no gasta nada. Son ejemplos el oxígeno, el dióxido de carbono y las hormonas esteroideas.
En el transporte activo la molécula es polar o está cargada, no puede cruzar el interior hidrofóbico de la bicapa y necesita una proteína transportadora específica. Además se desplaza en contra de su gradiente, desde donde está menos concentrada hacia donde lo está más, y por eso la célula tiene que gastar ATP. El ejemplo característico es la bomba de sodio-potasio.
Que los virus sean recombinantes significa que su genoma se ha manipulado en el laboratorio para que lleve un fragmento de ADN que no le pertenece, procedente de otro organismo.
El proceso empieza con las enzimas de restricción, nucleasas de origen bacteriano que cortan el ADN por secuencias diana concretas y dejan extremos cohesivos. Con la misma enzima se corta el ADN que contiene el gen de interés y el ADN del virus, de manera que los extremos de los dos fragmentos resultan complementarios.
El gen que se quiere trasladar a la célula del paciente, el gen terapéutico, es el transgén. El genoma del virus adenoasociado, ya cortado, actúa como ADN vector: la molécula que sirve de vehículo para llevar el transgén hasta el interior de la célula diana.
El transgén y el ADN vector se aparean por sus extremos cohesivos y la ADN ligasa sella los enlaces fosfodiéster que quedan abiertos, uniéndolos de forma covalente en una sola molécula.
Esa molécula única, formada por el ADN del vector más el transgén, es el ADN recombinante, y es el que el virus introduce en la célula para que allí se exprese.
La técnica es CRISPR-Cas9, derivada de un mecanismo de defensa que las bacterias emplean frente a los virus.
Consiste en dirigir una nucleasa, la proteína Cas9, hasta un punto exacto del genoma. La dirección la aporta un ARN guía diseñado en el laboratorio, cuya secuencia es complementaria de la región del ADN que se quiere modificar. El ARN guía se aparea con esa región y Cas9 corta las dos hebras de la doble hélice justo allí.
A partir de ese corte actúan los mecanismos de reparación de la propia célula. Si repara uniendo los extremos sin molde, suele introducir errores que inactivan el gen; si se le proporciona a la vez una secuencia molde, la célula la copia y queda insertada la secuencia deseada en la posición elegida. Eso es lo que permite, como dice el texto, insertar genes terapéuticos en ubicaciones cromosómicas concretas y no al azar.
La biotecnología es el conjunto de técnicas que emplean seres vivos, o partes de ellos como células, orgánulos o enzimas, para obtener productos o servicios de interés para el ser humano.
En agricultura, un ejemplo es el cultivo de plantas transgénicas resistentes a plagas, como el maíz Bt, que incorpora un gen de la bacteria *Bacillus thuringiensis* que codifica una proteína tóxica para los insectos que lo atacan.
En medioambiente, un ejemplo es la biorremediación: el empleo de bacterias capaces de degradar hidrocarburos para limpiar suelos y aguas contaminados por vertidos de petróleo. También lo es la depuración de aguas residuales mediante lodos activos.
No, no todas las aplicaciones biotecnológicas implican ingeniería genética. La ingeniería genética es solo una de las herramientas de la biotecnología, la que manipula directamente el material hereditario. Hay aplicaciones biotecnológicas muy anteriores a ella que emplean microorganismos sin modificar: la fabricación de pan, vino, cerveza, yogur o queso mediante fermentaciones, la obtención de antibióticos a partir de cepas naturales de *Penicillium* o el compostaje de residuos orgánicos son biotecnología y no usan ingeniería genética.