Ejercicios: Las aplicaciones de la biotecnología

Nombra dos aplicaciones de la biotecnología en el campo de la salud y explica brevemente en qué consiste cada una.

En las plantas de tratamiento de aguas servidas intervienen bacterias y otros microorganismos. Explica qué papel desempeñan en la depuración del agua.

¿Qué es la terapia génica? Pon un ejemplo de enfermedad que se intente tratar con esta estrategia y explica su fundamento.

El maíz Bt incorpora un gen de la bacteria Bacillus thuringiensis que produce una toxina insecticida. Expón dos ventajas de este cultivo transgénico y dos riesgos o críticas que se le señalan.

El esquema resume, en cuatro etapas numeradas, cómo se obtiene hoy la insulina humana. Explica qué ocurre en cada etapa y razona qué ventajas ofrece este método frente a la extracción de insulina a partir de páncreas de cerdos o vacas.

La biorremediación emplea microorganismos para limpiar derrames de hidrocarburos. Explica en qué consiste esta técnica y qué condiciones deben darse para que los microorganismos degraden el contaminante con eficacia.

Durante el desarrollo de una vacuna de ARNm contra un virus patógeno con envoltura, el equipo de investigación debe solventar varios obstáculos fisiológicos y celulares:

1. a) Si se inyectara ARNm libre directamente en el torrente circulatorio, sería degradado en cuestión de minutos y resultaría incapaz de atravesar la membrana plasmática. Justifica qué barreras biológicas (moleculares y electrostáticas) impiden su entrada y explica cómo el encapsulamiento en nanopartículas lipídicas resuelve este problema.
2. b) Una vez en el citosol de las células del hospedador, describe qué orgánulo traduce el ARNm y rebate la afirmación errónea de que «las vacunas de ARNm pueden modificar permanentemente el genoma del paciente», aportando dos argumentos biológicos basados en el flujo de la información genética y la compartimentación celular.
3. c) Compara la seguridad de esta vacuna con una clásica de virus atenuados en una persona con inmunodeficiencia grave: predice qué riesgo de reversión o replicación patogénica presenta la vacuna atenuada que no existe en absoluto con la vacuna de ARNm y justifica tu razonamiento.

En una investigación forense se halla una mínima mancha de sangre en la ropa de una víctima (Muestra). La policía interroga a dos sospechosos (S1 y S2). Asimismo, en un proceso civil paralelo, una mujer (M) reclama a S1 la paternidad de su hijo (H). El laboratorio analiza tres loci de repeticiones cortas en tándem (STR):

1. a) Interpreta los resultados forenses: ¿se puede descartar a alguno de los sospechosos? ¿Permite esta coincidencia afirmar con una certeza absoluta del $100\ \%$ que el sospechoso no descartado es el autor del delito? Justifica tu respuesta considerando la probabilidad estadística y la necesidad de analizar más loci.
2. b) Analiza los datos de la prueba de paternidad: deduce los alelos paternos obligados que debió recibir el hijo (H) comparando su genotipo con el de su madre (M). A partir de ellos, dictamina de forma razonada si S1 puede ser el padre biológico de H.
3. c) Explica a nivel cromosómico y molecular qué significa que un individuo presente dos valores distintos en un locus STR frente a uno solo (como en el Locus 3 de S1), y qué técnica analítica permite distinguir estos alelos tras amplificarlos por PCR.

Un consorcio biomédico propone aplicar la tecnología CRISPR/Cas9 en cigotos humanos viables para corregir una mutación autosómica dominante responsable de la enfermedad de Huntington antes de implantar el embrión.

1. a) Describe los dos elementos moleculares indispensables del sistema CRISPR/Cas9 que deben microinyectarse en el cigoto y explica cómo actúan coordinadamente para reconocer y cortar con precisión la secuencia de ADN diana.
2. b) En los ensayos experimentales se detectan dos problemas técnicos mayores: cortes fuera de diana (efectos off-target) y mosaicismo genético (algunas células del blastocisto portan la edición y otras conservan el alelo original sin editar). Justifica a nivel molecular y del desarrollo embrionario por qué surge el mosaicismo y predice qué consecuencias para la salud conllevaría en el individuo nacido.
3. c) Distingue con precisión entre edición génica somática y edición génica de la línea germinal. Justifica científicamente por qué la modificación de la línea germinal en embriones suscita un rechazo ético y legal mucho mayor en la comunidad internacional que la terapia génica aplicada a células somáticas de un paciente adulto.

Reto del tema. Asume el papel de asesor científico y elabora un informe técnico sobre el impacto real de la biotecnología en nuestro entorno.

1. Obtención de datos oficiales: Accede a la web del Servicio Agrícola y Ganadero (SAG) y recopila la superficie cultivada (en hectáreas) de maíz modificado genéticamente ($MON\,810$) en Chile durante los últimos tres años disponibles.

2. Bases de ingeniería genética: Elabora un esquema explicativo del proceso biotecnológico para crear este OGM, detallando el uso de enzimas de restricción, vectores de clonación, la ADN ligasa y los métodos de transferencia e integración génica.

3. Análisis de aplicaciones: Compara esta aplicación agronómica con una médica (como la obtención de insulina recombinante o una terapia mediante $CRISPR/Cas9$), calculando la variación porcentual de la superficie cultivada con un decimal (por ejemplo, $+2,5\,\%$).

4. Dictamen bioético: Redacta una propuesta final razonada valorando la sostenibilidad ambiental, el flujo génico hacia especies silvestres y el impacto socioeconómico del uso de patentes biotecnológicas.

Se valorará:

• Precisión conceptual en la descripción de las herramientas y etapas del ADN recombinante.

• Rigor en la obtención, tabulación y análisis porcentual de los datos oficiales del SAG.

• Argumentación crítica e integrada sobre las aplicaciones agrícolas y biomédicas con perspectiva bioética.