Ejercicio resuelto de Biología · 2025

En los últimos años se han desarrollado sistemas de producción de anticuerpos humanos utilizando plantas transgénicas de alfalfa. Estos sistemas abaratan mucho el proceso, por lo que resultan muy prometedores para obtener anticuerpos que puedan usarse en diversas terapias humanas.


1. Explique cómo se puede obtener un anticuerpo humano en una planta y defina tres herramientas moleculares necesarias para este proceso. [1 punto]

2. Describa una molécula de anticuerpo (IgG) indicando cómo son las cadenas de aminoácidos, las uniones entre ellas y las regiones de los extremos amino y carboxilo. [1 punto]

3. Las siglas CRISPR-Cas describen los dos elementos principales que constituyen este sistema. Indique qué elemento es referido por las siglas CRISPR y cuál por las siglas Cas. [0,5 puntos]

$\textbf{1. Explique cómo se puede obtener un anticuerpo humano en una planta y defina tres herramientas moleculares necesarias para este proceso. [1 punto]}$

Se obtiene creando una $\textbf{planta transgénica}$ que lleve los genes humanos del anticuerpo. El procedimiento es este: se parte de un linfocito B humano productor del anticuerpo deseado y se obtienen, a partir de su ARN mensajero, los genes de la cadena pesada y de la cadena ligera; se insertan ambos en un vector junto a un promotor que funcione en la planta; se transforman con él células de alfalfa; se seleccionan las transformadas y se regeneran plantas completas por cultivo in vitro. La planta ensambla las cuatro cadenas y el anticuerpo se purifica de sus hojas.

Tres herramientas moleculares imprescindibles:

$\textbf{Enzimas de restricción.}$ Nucleasas bacterianas que reconocen una secuencia corta y palindrómica del ADN y lo cortan siempre por el mismo punto, dejando extremos romos o cohesivos. Son las tijeras que abren el vector y recortan el gen.

$\textbf{ADN-ligasa.}$ Enzima que forma el enlace fosfodiéster entre dos fragmentos de ADN enfrentados. Es el pegamento que sella el gen dentro del vector y da la molécula recombinante.

$\textbf{Vector de clonación.}$ Molécula de ADN con replicación autónoma que introduce el gen en la célula hospedadora y lo multiplica; en plantas, el plásmido Ti de $\textit{Agrobacterium tumefaciens}$, que transfiere de forma natural un fragmento de su ADN al genoma vegetal.

Podría añadirse una cuarta, la transcriptasa inversa, necesaria para obtener el ADN complementario a partir del ARN mensajero del linfocito, ya que el gen humano lleva intrones.

$\textbf{2. Describa una molécula de anticuerpo (IgG) indicando cómo son las cadenas de aminoácidos, las uniones entre ellas y las regiones de los extremos amino y carboxilo. [1 punto]}$

Una inmunoglobulina G está formada por $\textbf{cuatro cadenas polipeptídicas}$ iguales dos a dos: dos $\textbf{cadenas pesadas}$ (H) de unos 450 aminoácidos y dos $\textbf{cadenas ligeras}$ (L) de unos 220, aproximadamente la mitad de largas. Todas ellas están plegadas en dominios globulares estabilizados por puentes disulfuro internos, y la molécula lleva además una fracción glucídica, por lo que es una glucoproteína.

Las uniones entre cadenas son $\textbf{puentes disulfuro}$, enlaces covalentes entre los grupos tiol de dos cisteínas: uno une cada cadena ligera con su pesada y otros dos unen entre sí las dos pesadas en la zona central o región bisagra. El conjunto adopta forma de $\textbf{Y}$, con los dos brazos móviles gracias a la flexibilidad de esa bisagra.

En cuanto a las regiones, cada cadena tiene su extremo $\textbf{amino en la punta de los brazos}$ y su extremo $\textbf{carboxilo en el tallo}$. Los dominios próximos al extremo amino forman la $\textbf{región variable}$: su secuencia cambia de un clon de linfocito a otro y, con las de la cadena ligera y la pesada enfrentadas, construye el parátopo o centro de unión al antígeno. El resto, hacia el extremo carboxilo, es la $\textbf{región constante}$, igual en todas las IgG; forma el fragmento $\mathrm{F_c}$, que fija el complemento, es reconocido por los macrófagos y las células NK y permite el paso por la placenta.

$\textbf{3. Las siglas CRISPR-Cas describen los dos elementos principales que constituyen este sistema. Indique qué elemento es referido por las siglas CRISPR y cuál por las siglas Cas. [0,5 puntos]}$

Las dos siglas nombran las dos piezas de un mecanismo de defensa que las bacterias usan contra los virus y que se ha convertido en la herramienta de edición genética más extendida.

$\textbf{CRISPR}$ designa el $\textbf{ADN}$: son repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas —del inglés $\textit{Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats}$— presentes en el genoma bacteriano. Entre repetición y repetición hay espaciadores que son fragmentos del ADN de virus que infectaron antes a la bacteria; al transcribirse dan los $\textbf{ARN guía}$, que reconocen por complementariedad la secuencia diana. Es, por tanto, la parte que aporta la especificidad.

$\textbf{Cas}$ designa las $\textbf{proteínas}$ asociadas a CRISPR ($\textit{CRISPR-associated}$). Son $\textbf{nucleasas}$ —la más usada es la Cas9— que se acoplan al ARN guía, lo acompañan hasta la secuencia que este reconoce y cortan allí las dos hebras del ADN. Es, por tanto, la parte que ejecuta el corte. Después, la reparación de ese corte por la propia célula es la que permite inactivar un gen o insertar uno nuevo.