Ejercicio resuelto de Biología · 2022

¿En qué consiste la ingeniería genética? Comente la relación existente entre biotecnología e ingeniería genética. Cite un ejemplo de producto biotecnológico obtenido utilizando la ingeniería genética. [1,25 puntos]

$\mathbf{\text{¿En}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica?}}\mathbf{\text{Comente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{existente}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{biotecnolog}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{e}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica.}}\mathbf{\text{Cite}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ejemplo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{producto}}\mathbf{\text{biotecnol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gico}}\mathbf{\text{obtenido}}\mathbf{\text{utilizando}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica.}}\mathbf{\text{[1,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La INGENIERÍA GENÉTICA es el conjunto de técnicas que permiten MANIPULAR DIRECTAMENTE el material genético de un organismo: aislar un gen determinado, cortarlo, insertarlo en otra molécula de ADN, transferirlo a una célula distinta —incluso de otra especie— y conseguir que allí se exprese. Sus herramientas fundamentales son las ENZIMAS DE RESTRICCIÓN, que cortan el ADN en secuencias precisas dejando extremos cohesivos; la ADN LIGASA, que sella las uniones; los VECTORES, plásmidos o virus que transportan el gen a la célula receptora; la TRANSCRIPTASA INVERSA, que obtiene ADN a partir de ARN mensajero y evita así los intrones; la PCR, que amplifica un fragmento; la secuenciación, que lo lee; y, más recientemente, la EDICIÓN DIRIGIDA con CRISPR-Cas9, que modifica un gen en su propio sitio.

La BIOTECNOLOGÍA, por su parte, es el uso de organismos vivos, o de partes de ellos como células o enzimas, para obtener productos o servicios útiles para el ser humano. Es muchísimo más antigua que la ingeniería genética: la elaboración del pan, del vino, de la cerveza, del queso o del yogur son biotecnología y se practican desde hace milenios, mucho antes de que se supiera que en ellas intervienen microorganismos.

La RELACIÓN entre ambas es de inclusión y de instrumento: la ingeniería genética no es una alternativa a la biotecnología, sino la HERRAMIENTA que la ha transformado. La biotecnología tradicional solo podía aprovechar lo que los organismos ya sabían hacer de forma natural, y a lo sumo mejorarlo por selección de cepas o por mutagénesis al azar, un procedimiento lento y de resultados imprevisibles. La ingeniería genética permite DISEÑAR el organismo: dotar a una bacteria de un gen humano para que fabrique una proteína que jamás produciría, suprimir una ruta que estorba, aumentar el rendimiento de una fermentación o dirigir una modificación a un punto exacto del genoma. Con ella la biotecnología deja de ser empírica y pasa a ser diseño racional, y su alcance se amplía de la alimentación a la medicina, la agricultura y el medio ambiente. De ahí la distinción habitual entre biotecnología TRADICIONAL, que no la emplea, y biotecnología MODERNA, que se basa en ella.

Como EJEMPLO de producto biotecnológico obtenido utilizando la ingeniería genética, la INSULINA HUMANA RECOMBINANTE. El gen humano de la insulina se obtiene por retrotranscripción del ARN mensajero de las células beta del páncreas, o se sintetiza químicamente, lo que en ambos casos evita los intrones que una bacteria no sabría eliminar. Ese gen y un plásmido bacteriano se cortan con la MISMA enzima de restricción, de manera que sus extremos cohesivos encajen, y la ADN ligasa sella la unión: se obtiene un plásmido recombinante. Introducido en Escherichia coli por transformación, y seleccionadas las bacterias que lo han incorporado gracias a un gen marcador de resistencia a un antibiótico, se cultivan en fermentadores industriales, donde transcriben y traducen el gen humano. La insulina se purifica después del cultivo.

Su utilidad es el tratamiento de la diabetes mellitus, y la ventaja frente al método anterior es clara: antes se extraía de páncreas de cerdo y de vaca, en cantidad limitada por la disponibilidad de vísceras y con riesgo de reacciones alérgicas por las pequeñas diferencias de secuencia. La recombinante es idéntica a la humana, se obtiene en cantidad ilimitada y con pureza muy alta. Otros ejemplos válidos serían la hormona del crecimiento, la vacuna de la hepatitis B, la quimosina empleada en la fabricación del queso o el maíz Bt resistente a insectos.