La misma caja de herramientas —PCR, enzimas de restricción, clonación, CRISPR— se usa hoy para fabricar insulina, diseñar cultivos resistentes a plagas, limpiar derrames de petróleo como el de Deepwater Horizon en el Golfo de México, identificar a una persona a partir de una gota de sangre o, en el límite más discutido, plantearse corregir enfermedades heritables antes de que un embrión nazca. Al final del apartado volverás a este punto de partida.
Terapia génica y vacunas basadas en ácidos nucleicos
Algunos bebés con inmunodeficiencia combinada grave (SCID) nacen sin defensas y deben vivir aislados, como el famoso «niño burbuja» de Houston; hoy, en hospitales de EE. UU. como los de los NIH, se ha logrado introducir una copia funcional del gen ADA en sus propios linfocitos y devolverlos a su organismo. ¿Cómo podemos utilizar los ácidos nucleicos no solo para estudiar una patología, sino como medicamento directo dentro de las células humanas?
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Nombra dos aplicaciones de la biotecnología en el campo de la salud y explica brevemente en qué consiste cada una.
Nombra dos aplicaciones de la biotecnología en el campo de la salud y explica brevemente en qué consiste cada una.
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:…
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:
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.
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.
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.
Producción de fármacos recombinantes: el caso de la insulina
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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…
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.
Cada temporada en el Cinturón del Maíz (Corn Belt) de Iowa e Illinois, la oruga del barrenador europeo del maíz perfora los tallos y arruina cosechas completas a menos que se fumiguen repetidamente insecticidas químicos que perjudican a otros insectos y al suelo. ¿Es posible dotar a la propia planta de defensas biológicas permanentes incorporando las capacidades defensivas de otro ser vivo? Otro ejemplo: la papaya arcoíris (Rainbow papaya) de Hawái, modificada genéticamente para resistir el virus de la mancha anular (ringspot), ayudó a recuperar la industria papayera de la isla.
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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…
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.
Huella genética forense y el debate ético de la edición de embriones
En la escena de un robo en Chicago solo queda una diminuta mota de saliva seca en el borde de un vaso, invisible a simple vista y con apenas unos picogramos de material biológico. ¿De qué manera puede convertirse esa cantidad casi indetectable de ADN en una prueba irrefutable que distinga a un único sospechoso entre miles de millones de personas?
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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…
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):
Individuo / Muestra
Locus 1
Locus 2
Locus 3
Muestra forense
12, 14
9, 11
15, 15
Sospechoso 1 (S1)
12, 14
9, 11
15, 15
Sospechoso 2 (S2)
12, 12
9, 11
15, 17
Madre (M)
10, 14
7, 9
14, 15
Hijo (H)
12, 14
9, 11
15, 16
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.
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.
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.
Flujo de energía y ciclo de la materia en los ecosistemas
Cuando un grupo de la escuela visita Yellowstone, ve que el sol llega a las plantas, los alces comen pasto y los lobos cazan alces. ¿Por qué hay muchos más productores que lobos, y por qué el carbono se recicla pero la energía no?
La productividad primaria bruta (GPP) es la energía química total que fijan los productores por fotosíntesis. Una parte la usan ellos mismos en la respiración celular y se libera como calor; lo que queda es la productividad primaria neta (NPP), es decir, GPP − respiración, y es la energía disponible para los consumidores.
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Un consorcio biomédico propone aplicar la tecnología CRISPR/Cas9 en cigotos humanos viables para corregir una mutación autosómica dominante responsable de la enfermedad…
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.
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.
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.
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.
Resolver un caso que integra biotecnología e inmunidad
Para resolver una situación nueva, identifica la modificación molecular, la célula implicada, su función y una limitación. La aplicación no se explica solo nombrando una técnica. Así se analizan los tratamientos de inmunoterapia (como las células CAR-T aprobadas por la FDA).
¡A practicar! 2 ejercicios de nivel medio en este apartado