Ejercicio resuelto de Biología · 2021

Defina brevemente en qué consiste la ingeniería genética. ¿Por qué decimos que la ingeniería genética supone un apoyo importante en el desarrollo de la biotecnología? Ponga un ejemplo de proceso biotecnológico explicando en qué parte del mismo se ha utilizado la ingeniería genética en la preparación del producto descrito. [1,25 puntos]

$\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica.}}\mathbf{\text{¿Por}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{decimos}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{supone}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{apoyo}}\mathbf{\text{importante}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{desarrollo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{biotecnolog}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a?}}\mathbf{\text{Ponga}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ejemplo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{biotecnol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gico}}\mathbf{\text{explicando}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{parte}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{mismo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{ha}}\mathbf{\text{utilizado}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ingenier}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tica}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{preparaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{producto}}\mathbf{\text{descrito.}}\mathbf{\text{[1,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

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; la TRANSCRIPTASA INVERSA, que obtiene ADN a partir de ARN mensajero; la PCR; la secuenciación; y la edición dirigida con CRISPR-Cas9.

POR QUÉ SUPONE UN APOYO IMPORTANTE PARA LA BIOTECNOLOGÍA. La biotecnología —el uso de organismos vivos para obtener productos útiles— es antiquísima, pero durante milenios estuvo limitada por una restricción de fondo: solo podía aprovechar LO QUE LOS ORGANISMOS YA SABÍAN HACER. Si se quería un producto nuevo, había que encontrar el organismo que lo fabricara, y la única forma de mejorar el rendimiento era seleccionar cepas o provocar mutaciones al azar, un procedimiento lento y de resultados imprevisibles.

La ingeniería genética rompe esa limitación por cuatro vías. Permite TRANSFERIR una capacidad de una especie a otra, de modo que un microorganismo fácil de cultivar puede fabricar una proteína humana. Permite AUMENTAR el rendimiento de un proceso amplificando el gen responsable o eliminando las rutas que compiten con él. Permite OBTENER PRODUCTOS QUE NINGÚN ORGANISMO PRODUCE de forma natural, diseñando proteínas modificadas. Y permite hacerlo con PRECISIÓN, dirigiendo el cambio a un punto exacto del genoma en lugar de confiar en el azar. Con ella la biotecnología deja de ser empírica y se convierte en diseño racional, y su alcance se extiende de la alimentación a la medicina, la agricultura y el medio ambiente; de ahí la distinción entre biotecnología tradicional y moderna.

EJEMPLO: LA PRODUCCIÓN DE INSULINA HUMANA. El proceso biotecnológico en sí es un cultivo microbiano en fermentador, exactamente igual que el de una fermentación industrial: se siembra Escherichia coli en un medio nutritivo, se mantiene en condiciones controladas de temperatura, pH y aireación, la bacteria se multiplica y de su biomasa se extrae y se purifica el producto. Esa parte es biotecnología clásica y no requiere ingeniería genética.

DÓNDE INTERVIENE LA INGENIERÍA GENÉTICA es en la PREPARACIÓN DE LA CEPA, es decir, antes de que el cultivo empiece. Escherichia coli no produce insulina de forma natural, y ninguna selección de cepas conseguiría que lo hiciera. Los pasos concretos son estos: se obtiene el gen humano de la insulina, bien por retrotranscripción del ARN mensajero de las células beta del páncreas —lo que evita los intrones, que la bacteria no sabría eliminar—, bien sintetizándolo químicamente; ese gen y un plásmido bacteriano se cortan con la MISMA enzima de restricción, de manera que sus extremos cohesivos sean complementarios; la ADN ligasa sella la unión y se obtiene un PLÁSMIDO RECOMBINANTE; este se introduce en la bacteria por transformación; y se seleccionan las bacterias que lo han incorporado gracias a un gen marcador de resistencia a un antibiótico. A partir de ahí, la bacteria transformada expresa el gen humano y el proceso continúa como un cultivo convencional.

La ventaja del resultado es clara: antes la insulina 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, ilimitada y de una pureza muy alta.