Ejercicio resuelto de Biología · 2026

En una playa contaminada con microplásticos se ha encontrado un microorganismo capaz de degradar cierto tipo de polímeros gracias a una enzima. Se quieren estudiar los genes que codifican dicha enzima para su uso industrial.

a) ¿Qué técnicas de ingeniería genética se podrían usar para aislar, amplificar y clonar el gen de dicha enzima? [0,2 puntos]

b) Durante el análisis genético, la cantidad de ADN específico del organismo de la muestra es muy baja. ¿Qué técnica se usa para amplificar una región específica de ADN? Describa el proceso. [1 punto]

c) Para analizar el tamaño de los fragmentos obtenidos tras la técnica anterior, ¿qué técnica se podría emplear? ¿Cómo permite esta técnica distinguir fragmentos de distinto tamaño? [0,5 puntos]

d) Si este descubrimiento permite eliminar sustancias contaminantes del medioambiente, ¿cómo se denomina este tipo de biotecnología? [0,3 puntos]

$\textbf{a) ¿Qué técnicas de ingeniería genética se podrían usar para aislar, amplificar y clonar el gen de dicha enzima? [0,2 puntos]}$

Para aislar el gen se emplean las enzimas de restricción o endonucleasas de restricción, que reconocen secuencias concretas de bases y cortan el ADN del microorganismo por esos puntos, de modo que el fragmento que contiene el gen queda liberado.

Para amplificarlo se emplea la reacción en cadena de la polimerasa o PCR, que permite obtener millones de copias del fragmento de interés a partir de muy poco material de partida.

Para clonarlo se emplea la tecnología del ADN recombinante: el gen se inserta en un vector de clonación, normalmente un plásmido bacteriano cortado con la misma enzima de restricción y sellado después con ADN ligasa, y ese plásmido recombinante se introduce en una bacteria que, al multiplicarse, produce copias del gen y expresa la enzima.

$\textbf{b) Durante el análisis genético, la cantidad de ADN específico del organismo de la muestra es muy baja. ¿Qué técnica se usa para amplificar una región específica de ADN? Describa el proceso. [1 punto]}$

La técnica es la reacción en cadena de la polimerasa, conocida por sus siglas en inglés como PCR. Permite obtener millones de copias de un fragmento concreto de ADN partiendo de cantidades mínimas de muestra.

Para llevarla a cabo hacen falta la muestra de ADN que se quiere amplificar, dos cebadores o primers, que son fragmentos cortos de ADN de cadena sencilla diseñados para ser complementarios de los extremos de la región de interés y que delimitan lo que se va a copiar, nucleótidos libres de los cuatro tipos, y una ADN polimerasa termoestable, la Taq polimerasa, obtenida de una bacteria termófila y capaz de resistir sin desnaturalizarse las altas temperaturas del proceso. Todo ello se coloca en un termociclador, que somete la mezcla a ciclos repetidos de tres etapas.

La primera etapa es la desnaturalización, a unos $94\ ^{\circ}\text{C}$: el calor rompe los puentes de hidrógeno entre las bases y las dos hebras de la doble hélice se separan, quedando como cadenas sencillas que servirán de molde.

La segunda etapa es la hibridación o alineamiento de los cebadores, a unos $50$-$65\ ^{\circ}\text{C}$: al bajar la temperatura, cada cebador se une por complementariedad de bases al extremo correspondiente de la región que se quiere amplificar, proporcionando el extremo $3'$ libre que la polimerasa necesita.

La tercera etapa es la extensión o elongación, a unos $72$-$74\ ^{\circ}\text{C}$: la Taq polimerasa alarga los cebadores añadiendo nucleótidos complementarios a los del molde y sintetiza así las hebras nuevas.

Al final de cada ciclo la cantidad de ADN de la región diana se ha duplicado, de manera que el crecimiento es exponencial: tras unos treinta o cuarenta ciclos se dispone de millones de copias, suficientes para analizarlas aunque la muestra inicial fuese diminuta o estuviese degradada.

$\textbf{c) Para analizar el tamaño de los fragmentos obtenidos tras la técnica anterior, ¿qué técnica se podría emplear? ¿Cómo permite esta técnica distinguir fragmentos de distinto tamaño? [0,5 puntos]}$

La técnica es la electroforesis en gel, normalmente en gel de agarosa.

Su fundamento es el siguiente. El ADN está cargado negativamente por sus grupos fosfato, de manera que si se deposita la muestra en unos pocillos del gel y se somete este a un campo eléctrico, todos los fragmentos migran hacia el polo positivo. Pero el gel es una malla porosa que actúa como un tamiz molecular: los fragmentos pequeños se abren paso con facilidad entre sus poros y avanzan deprisa, recorriendo mucha distancia, mientras que los grandes quedan retenidos y avanzan lentamente, quedándose cerca del pocillo de carga.

Al cabo de un tiempo, los fragmentos se han separado en bandas según su tamaño, que se visualizan tiñendo el gel con un colorante fluorescente. Comparando la posición de cada banda con la de un marcador de peso molecular de tamaños conocidos, que se carga en un pocillo paralelo, se deduce el tamaño de los fragmentos obtenidos.

$\textbf{d) Si este descubrimiento permite eliminar sustancias contaminantes del medioambiente, ¿cómo se denomina este tipo de biotecnología? [0,3 puntos]}$

Se denomina biorremediación, y forma parte de lo que se conoce como biotecnología ambiental o biotecnología verde.

Consiste en emplear agentes biológicos —microorganismos, plantas o enzimas aisladas— para degradar, transformar o retirar los contaminantes de un medio alterado y devolverlo a su estado original. Es el caso del uso de bacterias para degradar los hidrocarburos de un vertido de petróleo o, como en el enunciado, de microorganismos capaces de degradar los polímeros plásticos que se acumulan en las playas y los océanos. Cuando el agente empleado es una planta se habla, más concretamente, de fitorremediación.