Ejercicio resuelto de Biología · 2023

7. Se ha obtenido una planta tomatera, Solanum lycopersicum, que produce levodopa, también denominado L-DOPA, que se utiliza como fármaco para tratar la enfermedad de Parkinson, un trastorno neurodegenerativo que produce pérdida del control de los movimientos.\na. ¿Qué hay que hacer para que una planta, como la tomatera que se nombra en el texto, pueda sintetizar una molécula que no está en su genoma? (Calificación 0.5 puntos)\nb. ¿Cómo se llama la técnica que permite obtener una molécula de ADN artificial con secuencias de ADN de dos organismos distintos? (Calificación 0.5 puntos)\nc. ¿Qué es la terapia génica? (Calificación 0.5 puntos)\nd. Indica dos aplicaciones de los organismos modificados genéticamente distintos a la descrita en el texto. (Calificación 0.5 puntos)

$\mathbf{\text{a.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{hay}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{hacer}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{planta,}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{tomatera}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{nombra}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{texto,}}\mathbf{\text{pueda}}\mathbf{\text{sintetizar}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{genoma?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Hay que convertirla en una $\mathbf{\text{planta}}\mathbf{\text{transg}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nica}}$, insertando en su genoma los genes que codifican las enzimas de la ruta que fabrica esa molécula. En el caso de la levodopa, el gen que se introduce es el de una tirosina-hidroxilasa capaz de transformar la tirosina —que la planta sí tiene— en L-DOPA.

El procedimiento consta de cuatro pasos: aislar el gen del organismo que lo posee y cortarlo con enzimas de restricción; insertarlo con la ADN-ligasa en un vector que lleve un promotor que funcione en la planta y un marcador de selección, normalmente el plásmido Ti de $\mathit{\text{Agrobacterium}}\mathit{\text{tumefaciens}}$; introducir el vector en células de tomatera y seleccionar las transformadas; y regenerar a partir de ellas plantas completas por cultivo in vitro. Todas sus células llevarán el gen, lo expresarán y lo transmitirán a la descendencia.

$\mathbf{\text{b.}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{llama}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{t}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cnica}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{permite}}\mathbf{\text{obtener}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{artificial}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{secuencias}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{organismos}}\mathbf{\text{distintos?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Se llama tecnología del $\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{recombinante}}$, y la molécula resultante, ADN recombinante.

Consiste en cortar el ADN de los dos organismos con la $\mathbf{\text{misma}}$ enzima de restricción, de manera que los fragmentos queden con extremos cohesivos complementarios entre sí; esos extremos se aparean espontáneamente por complementariedad de bases y la $\mathbf{\text{ADN-ligasa}}$ sella los enlaces fosfodiéster, uniendo covalentemente los dos fragmentos en una sola molécula. Es la técnica que está en la base de toda la ingeniería genética: la producción de insulina en bacterias, las plantas transgénicas o las vacunas recombinantes.

$\mathbf{\text{c.}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{terapia}}\mathbf{\text{g}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nica?}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

La terapia génica es el tratamiento de una enfermedad mediante la $\mathbf{\text{introducci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{material}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tico}}$ en las células del paciente, con el fin de corregir un gen defectuoso, sustituirlo por una copia sana, inactivarlo o aportar uno nuevo que combata la enfermedad.

El gen se introduce con un vector, habitualmente un virus modificado para no ser patógeno —retrovirus, adenovirus, virus adenoasociados—, y se distinguen dos modalidades: la $\mathbf{\text{ex}}\mathbf{\text{vivo}}$, en la que se extraen células del paciente, se modifican en el laboratorio y se le reimplantan, y la $\mathbf{\text{in}}\mathbf{\text{vivo}}$, en la que el vector se administra directamente.

Solo se practica sobre células $\mathbf{\text{som}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ticas}}$: la modificación de la línea germinal, que se transmitiría a la descendencia, está prohibida por razones éticas y legales. Se ha aplicado con éxito a inmunodeficiencias congénitas, hemofilias y algunas enfermedades hereditarias de la retina.

$\mathbf{\text{d.}}\mathbf{\text{Indica}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{aplicaciones}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{organismos}}\mathbf{\text{modificados}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{ticamente}}\mathbf{\text{distintos}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{descrita}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{texto.}}\mathbf{\text{(Calificaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

En $\mathbf{\text{medicina}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{farmacia}}$, la producción de proteínas terapéuticas por bacterias o levaduras modificadas: la insulina humana recombinante para los diabéticos, la hormona del crecimiento, el factor VIII de la coagulación o la vacuna contra la hepatitis B.

En $\mathbf{\text{agricultura}}$, la obtención de cultivos con caracteres nuevos: el maíz Bt, que lleva un gen de $\mathit{\text{Bacillus}}\mathit{\text{thuringiensis}}$ y produce una toxina insecticida propia; la soja tolerante a herbicidas; o el arroz dorado, enriquecido en provitamina A para combatir la carencia de vitamina A.

Podrían citarse también la biorremediación con bacterias capaces de degradar hidrocarburos o de retirar metales pesados, y la producción industrial de enzimas para detergentes y alimentación.