B.4. LA TRADUCCIÓN

En estos dibujos, se ha omitido el sitio E. Las imágenes con los 3 sitios están en los apuntes de la Rubisco, tomados, a su vez, de la Academia Khan (muy buena web de Biología interactiva de nivel de 2º de Bachillerato). 

1. ACTIVACIÓN DE LOS AA MEDIANTE SU UNIÓN A LOS ARNt ESPECÍFICOS. 

Se unen al extremo 3´del ARNt (el que acaba en CCA) mediante la aminoacil-ARNt Sintetasa. Hay una aa-ARNt Sintetasa específica para cada ARNt, es decir, para cada ARNt que tenga un anticodón diferente.

2. INICIACIÓN

El ARNt iniciador lleva la (formil-)Met y reconoce el codón de inicio AUG mediante el anticodón UAC, una vez que el ARNm se ha colocado en la subunidad pequeña del ribosoma.

 A continuación se une la subunidad grande, que tiene tres sitios: E (escape) en el que el ARNt desprovisto ya de su aa, se dispone antes de salir del ribosoma (antesala de salida), P (peptidil), en el que se coloca el primer ARNt y después. el peptidil -ARNt en formación, y A (aminoacil), libre de momento para que después sea ocupado por un 2º ARNt. Así,   se ha formado el complejo de iniciación. 

Las enzimas que han intervenido se llaman factores de iniciación.

3. ELONGACIÓN

El ARNm se lee en sentido 5´--->3´.

Se va formando y alargando la cadena polipeptídica mediante la formación de los enlaces peptídicos entre sucesivos aa, según la secuencia de codones, repitiéndose cíclicamente las siguientes etapas:

    3.1. UNIÓN DEL AA-ARNt en el sitio A.

    3.2. FORMACIÓN DEL ENLACE PEPTÍDICO, catalizado por la peptidiltransferasa, formándose así un dipéptido unido al ARNt en A, quedando el ARNt vacío en P (a continuación va a salir).

    3.3. TRANSLOCACIÓN: el ribosoma se traslada al nuevo codón del ARNm, de modo que el dipeptidil-ARNt pasa al sitio P, quedando así libre el sitio A para un nuevo aa-ARNt. El ARNt 1º, ya sin aa, pasa a E.

Este ciclo se va repitiendo una y otra vez hasta llegar a un codón de terminación.

4. TERMINACIÓN

Viene determinada por uno de los tres codones de terminación. 

Cuando esto ocurre, los factores de liberación liberan al polipeptidil-ARNt del ribosoma, y se rompe el enlace que une la cadena polipeptídica al ARNt, liberándose la cadena polipeptídica. El ribosoma vuelve a separarse en sus dos subunidades. La cadena polipeptídica recién sintetizada puedes sufrir una maduración o plegamiento postraduccional. 

DIFERENCIAS entre procariotas y eucariotas:

Antes de ver las diferencias, veamos algunas SEMEJANZAS:

1. Las regiones 5´(antes de AUG) y la 3´(después del codón de terminación) son regiones no codificantes.

2. Las fases son las mismas.

3. El ARN m puede ser leído por varios ribosomas a la vez, formando un polirribosoma o polisoma:

 

Las DIFERENCIAS son:

1. El 1º aa en procariotas es la formilMet. En eucariotas es la Met. En ambos casos, este 1º aa, después se elimina (maduración postraduccional, en la que también la cadena polipeptídica se pliega, adoptando niveles estructurales superiores al primario).

2. En eucariotas hay mayor número de factores proteicos de iniciación, elongación y terminación.

3. En procariotas, al ser frecuentemente el ARNm policistrónico (con información de varios genes), tras la traducción traducción, debe escindirse en varias cadenas polipeptídicas. En eucariotas, al ser monocistrónico (lleva la in formación de un gen), no necesita este proceso postraduccional.

4. En procariotas, el ribosoma se puede unir a todos los sitios de inicio que contienen una determinada secuencia que precede al codón de inicio, de acuerdo con su naturaleza policistrónica . Por el contrario, en eucariotas, el ribosoma reconoce la estructura llamada caperuza en el extremo 5´ y ahí recorre el ARNm hasta llegar al codón de inicio y comenzar a poner aa, de acuerdo con su naturaleza monocistrónica.

5. La simultaneidad de la transcripción y la traducción en procariotas y la compartimentación de estos procesos en eucariotas: en procariotas ambos procesos ocurren en el citoplasma. Por el contrario, en eucariotas, ambos procesos están diferenciados, cada uno en su compartimento celular: la transcripción en el núcleo y la traducción en el citoplasma (ribosomas flotando en el citosol o adherido al RER). Por su parte, en mitocondrias y cloroplastos, es como en procariotas.

B3. ETAPAS DE LA EXPRESIÓN GÉNICA: MODELO PROCARIOTA. DIFERENCIAS CON EUCARIOTAS: B.3.1. LA TRANSCRIPCIÓN

 3 etapas: iniciación, elongación y terminación. Los detalles de las fases, estudiar por la Rubisco.

    1. INICIACIÓN

Unos factores proteicos de iniciación pueden ayudar a la ARNpol a unirse al promotor

Se copia una sola cadena. La cadena que se copia es la cadena molde. La complementaria de la molde es la codificante, porque tiene una secuencia similar al ARNm formado a partir de la molde, pero con T en vez de U.

Igual que en la replicación, se copia (el ARNm crece) en sentido 5´--->3´. Por lo tanto, la cadena molde se lee en sentido 3´--->5´.

La señal de inicio suele ser una secuencia consenso (secuencia conservada en numerosas especies), generalmente palindrómica: 

ej. 5´ TATA 3´

     3´ATAT 5´  <---- Esta es una secuencia consenso palindrómica muy común en eucariotas: la "TATA box".

La enzima que lee la cadena molde, colocando ribonucleótidos frente a los desoxirribonucleótidos de la cadena molde complementarios, es la ARN polimerasa.

    2. ELONGACIÓN

Los NTP aportan la energía necesaria para la formación de los enlaces fosfodiéster entre los ribonucleótidos que se van añadiendo.

    3. TERMINACIÓN (FINALIZACIÓN)

La señal de terminación es otra secuencia, la secuencia de terminación, que cuando la ARNpol llega  a ella, un factor proteico de liberación provoca la separación del ARN.

En eucariotas hay unos factores de transcripción proteicos que se deben fijar al promotor (generalmente a la caja TATA), para que la ARNpol se acople al promotor.

    4, MADURACIÓN (EN EUCARIOTAS)

En eucariotas, debido a la presencia de intrones, debe producirse una maduración del ARN, para eliminar las secuencias de ARN complementarias de los intrones, que carecen de información. Esto se lleva a cabo mediante el proceso de splicing: eliminación de intrones por la RNPpn y empalme de exones. Además, se añade una "caperuza" de metG en el extremo 5´y una cola de poliA en el extremo 3´ por la poliA-polimerasa.

Por tanto, las diferencias de la transcripción y eucariotas son:

1. Localización: en procariotas en el citoplasma y en eucariotas en el núcleo (en interfase).

2. Tipos de ARNpol: 1 en procariotas y 3 en eucariotas.

3. En procariotas no hay procesamiento y maduración del ARNm (sí de los otros: al ARNt se le pueden modificar ciertas bases, el ARNr se puede procesar) y en eucariotas sí. Por tanto, la maduración del ARN sería la 4ª y última fase.

4. En procariotas puede ser simultánea con la traducción y en eucariotas no.

5. Todos los ARNm eucariotas son monocistrónicos y en procariotas pueden ser policistrónicos.

6. Las secuencias consenso de unión de la ARN pol son diferentes. En eucariotas, la ARNpol II se une a la caja TATA, 

B2. MECANISMO DE REPLICACIÓN DEL ADN: MODELO PROCARIOTA

 REPLICACIÓN EN PROCARIOTAS Y DIFERENCIAS CON EUCARIOTAS 

La replicación del ADN es semiconservativa, como había previsto Crick y demostraron Meselson y Stahl usando isótopos pesado y ligero del N:

La replicación o duplicación del ADN. 

Etapas de la replicación: iniciación, elongación y terminación.

1. Iniciación: La replicación se inicia en un determinado lugar del cromosoma procariótico (origen de replicación), y avanza en sentidos opuestos, pero siempre la elongación de la nueva cadena de ADN que se está sintetizando lo hace en sentido 5´-----> 3´. Para que se inicie la replicación son necesarias diversas proteínas para desenrollar la doble hélice, eliminar tensiones y estabilizar la separación de ambas cadenas: son las helicasas, que desenrollan la doble hélice, rompiendo los puentes de H entre bases complementarias, creando la burbuja de replicación (formada por 2 horquillas de replicación que van a avanzar en sentidos contrarios), las topoisomerasas, que eliminan tensiones creadas por la helicasa en regiones adyacentes a la desenrollada,  rompiendo temporalmente las cadenas de ADN (la I corta 1 cadena y la II ambas), y las proteínas SSB (Single-Strand Binding proteins) que previenen la unión entre las cadenas separadas..

2. Elongación. Una se sintetiza de modo continuo y la otra de modo discontinuo:  cadenas adelantada (conductora) y retrasada (retardada) respectivamente. Como la ADN polimerasa solo puede añadir desoxirribonucleótidos a un extremo 3´, le hace falta un cebador (primer) de ARN ya que la ARN polimerasa no tiene este requisito. Esta ARN pol se llama PRIMASA. Como consecuencia de ello, la hebra o cadena retardada se va sintetizando a trozos mixtos de cebador-ADN (fragmentos de Okazaki) que se van formando a medida que la doble hélice se va abriendo. Finalmente, hay que eliminar los cebadores de ARN, rellenar los huecos con desoxirribonucleótidos y unir o ligar los fragmentos ADN resultantes, lo que se consigue gracias a la ADN ligasa.

3. Terminación. Cuando las dos horquillas de replicación, que avanzan en sentidos contrarios a lo largo del cromosoma circular, se encuentran, termina la replicación del ADN procariota, de modo que las enzimas y proteínas SSB involucradas en la replicación abandonan las cadenas de ADN. Esto marca el final de la elongación de las nuevas cadenas de ADN. Hay una secuencia de terminación (ter), a la que se une una proteína previniendo que las horquillas de replicación se pasen. De este modo termina la replicación.

Diferencias entre el proceso replicativo de eucariotas y procariotas. 

a) En eucariotas en cada cromosoma hay numerosos orígenes de replicación.

b) En eucariotas, la cadena adelantada se lleva las histonas originales y la retrasada y su molde se unen a histonas sintetizadas ex novo (nuevas) en el citoplasma.

c) En eucariotas los fragmentos de Okazaki son como diez veces más pequeños (de 100 a 200 nucleótidos).

d) Al ser los cromosomas eucarióticos lineales, en los extremos (telómeros), al no tener un extremo 3´ al que añadir nucleótidos, en cada ciclo de replicación en las células somáticas, se pierde un trozo de ADN. Esto no ocurre en las células germinales (las que originan los gametos) porque tienen una enzima, la TELOMERASA, que  es capaz de reparar los trozos que faltan. Esta enzima también está presente en eucariotas unicelulares, como levaduras, protozoos o algunas algas, en ciertas células embrionarias (células madre) y en algunas células cancerosas.

e) El proceso se realiza en el núcleo mientras que en procariotas se realiza en el citoplasma.

f) Los eucariotas tienen una mayor diversidad de ADN polimerasas (los procariotas tienen 3, siendo la principal la ADN pol III). De las 14 polimerasas de ADN que hay en las células de los mamíferos, sólo tres (alfa, delta y epsilon) realizan la mayor parte del trabajo de duplicación de todo el genoma para preparar la división celular. 

BLOQUE B: GENÉTICA MOLECULAR: B1. IDENTIFICACIÓN DEL ADN COMO PORTADOR DE LA HERENCIA. GENOMAS PRO- Y EU-CARIOTA

 B1.1. El ADN contiene la información de las características biológicas de los seres vivos (en los virus puede ser el ARN).

Esto se vio gracias a los experimentos de Griffith (1928) con los neumococos y los ratones, de Avery y otros (1944) que averiguaron que el ADN era el principio transformante de Griffith, y con los experimentos de Herschey y Chase (1952) con fagos marcados radiactivamente (con S radiactivo las proteínas de la cápsula y con P radiactivo el ADN), donde se vio que el ADN vírico era lo que iniciaba un ciclo reproductivo en la célula y no las proteínas.--->sacar conclusiones a partir de los resultados experimentales.

 Tras averiguar junto a Watson la estructura de la doble hélice del ADN, Crick estableció que existe una correspondencia entre la secuencia de bases en el ADN y la secuencia de aminoácidos en las proteínas, por lo tanto, la secuencia de bases en el ADN es la responsable de la información genética.

Conocer qué es un gen, su estructura y la función de cada uno de sus elementos, así como el concepto de alelo y de individuo homocigótico y heterocigótico:

¿Qué es un GEN? 

En genética molecular, un gen es una región del genoma que contiene la información necesaria para sintetizar un polipéptido. La mayoría de los genes son fragmentos de ADN que codifican una cadena polipeptídica (proteína), pero también existen otros genes codifican para ARNr , ARNt o que realizan funciones reguladoras. 

¿Qué ESTRUCTURA tiene un GEN? 

 En eucariotas, los genes poseen regiones codificantes llamadas exones (es decir porciones del gen que sí que codifican aminoácidos), alternadas con otras regiones no codificantes denominadas intrones, que se transcriben a ARNm pero que no se traducen a aminoácidos. Los intrones son eliminados del transcrito primario (también preARNm o ARNhn) como paso previo a la traducción (en la maduración de los ARNm eucariotas) en un proceso llamado splicing.   

En procariotas, la región codificante no está interrumpida por regiones no codificantes. Por tanto, no tienen exones ni intrones.

Además, los genes tienen otras regiones, como el promotor (P), a la que se une la ARN polimerasa, y pueden tener un operador (O) al que se pueden unir ciertas moléculas que regulan, estimulando o inhibiendo la transcripción del gen.

En la genética clásica o mendeliana, el gen se define como la unidad elemental de la herencia, responsable de una característica concreta (un carácter). Cada gen puede tener diferentes alelos. Como plantas y animales son diploides, cada individuo porta un par de alelos para cada gen, que pueden ser iguales (individuos homocigóticos, p.ej. AA o aa) o diferentes (p.ej. individuos heterocigóticos, Aa). 

B.1.2. Características generales de los genomas procarióticos y eucarióticos.

Establecer las diferencias que existen entre la organización del genoma procariota y la del genoma eucariota: número y estructura de moléculas de ADN (circular y lineal), y en eucariotas existencia de ADN no codificante, exones e intrones, etc.

Ambos genomas tienen diferente organización:

En cuanto al nº de moléculas de ADN, los procariotas tienen 1 (el cromosoma bacteriano). Además, pueden tener pequeñas moléculas circulares (plásmidos o episomas) con información adicional, que les pueden dar resistencia a determinados antibióticos, capacidad de crear pili, etc. Por el contrario, los eucariotas tienen numerosas moléculas unidas a histonas, formando los cromosomas, que generalmente (organismos diploides) están en nº par, siendo en cada pareja uno de origen paterno y otro materno. Además del ADN nuclear, los eucariotas tienen ADNmt y las células vegetales tienen ADN en sus cloroplastos. El ADN de estos orgánulos es de tipo procariótico, mostrando su origen bacteriano.

Por otro lado, el ADN procariótico es circular (no tiene extremos libre) mientras que el eucariótico tiene extremos libres (los telómeros cromosómicos).

En eucariotas, la mayor parte del ADN es no codificante, es decir, ADN entre los genes, hay regiones con secuencias repetidas y, además, están los mencionados intrones. Nada de esto hay en el ADN procariota. 

En comparación con el genoma procariótico, el genoma eucariota es más grande y tiene miles de millones de pares de bases (el humano tiene 3.000 millones, es decir, 3.000 Mpb o 3 Gpb) . Además, contiene genes con múltiples copias.

En resumen, Tanto el genoma procariótico como el eucariótico están formados por moléculas de ADN, al contrario que muchos virus, cuyo material genético es el ARN, como los virus de la gripe, los coronavirus y los retrovirus como el VIH (virus del SIDA).

BLOQUE D: METABOLISMO / D.1. CONCEPTO DE METABOLISMO

 1. CONCEPTOS DE METABOLISMO Y DE NUTRICIÓN CELULAR.

Metabolismo es el conjunto de reacciones enzimáticas que ocurren en una célula (o en un organismo).

Nutrición es una de las 3 funciones vitales, concretamente la que tiene por objetivo suministrar materia (sobre todo C y otros bioelementos primarios) y energía química  presente en las moléculas orgánicas (C reducido) para crecer, reponer estructuras y realizar otras funciones vitales, por ejemplo, para moverse o secretar sustancias. 

2. TIPOS DE METABOLISMO SEGÚN LAS FUENTES DE CARBONO Y ENERGÍA Y SEGÚN NECESITEN LA PRESENCIA O AUSENCIA DE OXÍGENO.

Según la fuente de C, se clasifican en autótrofos (algunas arqueas y bacterias, algas y plantas) y en heterótrofos (algunas arqueas y bacterias, protozoos, hongos y animales).

Según la fuente de energía, se clasifican en fotótrofos si utilizan la energía luminosa (algunos procariotas, algas y plantas) o quimiótrofos (arqueas y bacterias quimiosintéticas, protozoos, hongos y animales).

Ambos conceptos se pueden mezclar, obteniendo 4 combinaciones, siendo los más abundantes los fotoautótrofos (la mayoría de bacterias fotosintéticas) y quimioheterótrofos (la mayoría de bacterias, protozoos, hongos y animales).

Según los requerimientos de oxígeno, pueden ser:

1- Aerobios. Ej. células animales, que requieren oxígeno para hacer la respiración aerobia.

2. Anaerobios facultativos. Ej. levaduras y células musculares, que en ausencia de oxígeno, hacen la fermentación alcohólica y láctica respectivamente). 

3. Anaerobios estrictos. Ej. Clostridium tetani, Clostridium botulinum, que producen el tétanos y el botulismno respectivamente. Su metabolismo puede ser por fermentación o por respiración anaerobia (según el tipo de bacteria). 

3. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN DE LAS SUSTANCIAS INCORPORADAS A LA CÉLULA Y LOCALIZACIÓN DE ORGÁNULOS QUE PARTICIPAN EN LA NUTRICIÓN CELULAR.

Las sustancias que se incorporan a la célula lo hacen de diferente manera, según el tipo de sustancia:

Para las células autótrofas:

- Las sales minerales ionizadas de la savia bruta (nitratos, sulfatos, fosfatos, cationes) lo hacen por mecanismos de difusión facilitada. El agua entra por las acuaporinas. El dióxido de carbono por difusión simple. Una vez en el interior de la célula se dirigen a los cloroplastos para convertirse en materia orgánica. 

Para las células heterótrofas aerobias:

- El oxígeno entra por difusión simple.

- Las partículas orgánicas grandes pueden entrar por fagocitosis, como en las amebas. Las pequeñas lo hacen por difusión facilitada. Si han entrado macromoléculas se digieren gracias  a los lisosomas. Los glúcidos sencillos van a sufrir la glucólisis en el citoplasma y una vez convertidos en piruvato, entran en la mitocondria, para continuar la respiración aerobia. 

BLOQUE VI: INMUNOLOGÍA

iNMUNOLOGÍA 

I. PRINCIPALES TEMAS 2023-24

1. Concepto de infección. 

 2. Mecanismos de defensa orgánica. 

    2.1. Inespecíficos. Barreras naturales y respuesta inflamatoria. 

    2.2. Específicos. Concepto de respuesta inmunitaria. 

3. Concepto de inmunidad y de sistema inmunitario. 

    3.1. Componentes del sistema inmunitario: moléculas, células y órganos. 

    3.2. Concepto y naturaleza de los antígenos. 

    3.3. Tipos de respuesta inmunitaria: humoral y celular. 

4. Respuesta humoral. 

    4.1. Concepto, estructura y tipos de anticuerpos. 

    4.2. Células productoras de anticuerpos: linfocitos B. 

    4.3. Reacción antígeno-anticuerpo. 

5. Respuesta celular. 

    5.1. Concepto. 

    5.2. Tipos de células implicadas: linfocitos T, macrófagos. 

6. Respuestas primaria y secundaria. Memoria inmunológica. 

7. Tipos de inmunidad. 

    7.1. Congénita y adquirida. 

    7.2. Natural y artificial. 

    7.3. Pasiva y activa. 

    7.4. Sueros y vacunas. Importancia en la lucha contra las enfermedades infecciosas. 

 8. Enfermedades infecciosas: fases 

9. Disfunciones y deficiencias del sistema inmunitario. 

    9.1. Hipersensibilidad (alergia). 

    9.2. Autoinmunidad. 

    9.3. Inmunodeficiencias. 

10. El trasplante de órganos y los problemas de rechazo: células que actúan. 

II. OBSERVACIONES 2023-24

1. En relación con el proceso de inflamación no se pretende que se explique de forma exhaustiva, sino sólo mencionar los mecanismos que desencadenan las manifestaciones clínicas de dicha respuesta.

 2. Cuando se trate el tema de enumerar los componentes del sistema inmunitario e indicar su función, éste se considera que debe tener un carácter introductorio. Se sugiere la mención y el conocimiento de la función de, al menos, los siguientes elementos del sistema inmunitario: médula ósea, bazo, timo, ganglios linfáticos, macrófagos, neutrófilos, linfocitos, células cebadas (mastocitos o basófilos), anticuerpos, interferón, interleucinas y sistema del complemento. 

 3. Es conveniente incidir en que los antígenos son sustancias heterogéneas mientras que los anticuerpos tienen una estructura molecular similar y en que los anticuerpos son específicos contra los antígenos. 

 4. Con relación a los distintos tipos de anticuerpos, para evitar una clasificación en forma de tabla, sería suficiente que el alumnado conociera que los anticuerpos desempeñan distintas funciones biológicas y en distintas localizaciones, y que supiera indicar alguna característica diferencial de los mismos. Por ejemplo, saber que no todos los tipos de anticuerpos atraviesan la placenta (sólo la IgG); que en las secreciones es mayoritario otro tipo (IgA), que un tipo es específico de la respuesta alérgica (IgE), y que los niveles de anticuerpos cambian (de IgM a IgG) a lo largo de la respuesta inmune. Además, deben saber identificar la estructura molecular básica de los diferentes tipos de inmunoglobulinas (por ejemplo, estructura dimérica de la IgA y pentamérica de la IgM). 

 5. Debe quedar claro en la explicación de la respuesta humoral que, tras la inactivación del antígeno por el anticuerpo, sigue la fagocitosis producida por los macrófagos o neutrófilos. 

 6. El alumnado debe conocer las fases de progreso de una enfermedad infecciosa (incubación, desarrollo y convalecencia) y relacionar estas fases con la respuesta inmunitaria. Se debe incidir en las fases en las que se puede producir contagio, aunque no haya síntomas.

7. Se deben explicar los conceptos de hipersensibilidad, autoinmunidad e inmunodeficiencia (natural y adquirida), utilizando ejemplos para ello, por ejemplo: de hipersensibilidad, las alergias; de inmunodeficiencia, los niños burbuja o el sida; de autoinmunidad, la esclerosis múltiple, ELA, lupus eritematoso o diabetes tipo I. 

8. Respecto a las vacunas, se debe incidir que éstas producen respuesta tanto humoral (producción de anticuerpos) como celular (activación de linfocitos T). 

 9. El alumno debe reconocer la importancia de la compatibilidad entre las proteínas de membrana conocidas como MHC (complejo principal de histocompatibilidad o también HLA) del órgano donado y los linfocitos T de la persona que lo recibe  

BLOQUE V: INGENIERÍA GENÉTICA Y BIOTECNOLOGÍA

 iNGENIERÍA GENÉTICA

ORIENTACIONES PARA LA SELECTIVIDAD 2024

5. Técnicas de ingeniería genética y aplicaciones 

    5.1. Ingeniería genética: concepto 

Conjunto de métodos y técnicas que permiten la manipulación y modificación del ADN. Es el pilar de la biotecnología moderna.

    5.2. Herramientas y técnicas utilizadas en ingeniería genética 

        5.2.1. Enzimas de restricción: endonucleasas de restricción o restrictasas, como EcoRI, que dejan extremos cohesivos. Rompen el ADN en  determinadas secuencias, palindrómicas.

        5.2.2. Vectores de clonación: plásmidos y fagos 

También se usan en c. proc. los cósmidos (que combinan las características del fago lambda con las de los plásmidos) y en c. eucar. veg. el VMT y el plásmido Ti de una bacteria productora de agallas en las plantas; en levaduras los cromosomas artificiales YAC y en c. eucar. animales, virus como el SV40 (un poliomavirus) o ciertos retrovirus.

        5.2.3. Tecnología del ADN recombinante 

El gran empuje científico producido dentro del campo de la biotecnología ha sido el descubrimiento y desarrollo de la tecnología del ADN recombinante (ADN de interés unido al vector), que, con otros avances de la biología molecular y celular, han constituido el fundamento de la biotecnología moderna. 

        5.2.4. Organismos modificados genéticamente (OMG), microorganismos recombinantes, plantas transgénicas y animales transgénicos. 

Los organismos modificados genéticamente (OMG), son organismos cuyo material genético ha sido alterado de una manera que no ocurre naturalmente mediante la reproducción o recombinación tradicional de genes. Esta modificación genética puede implicar la introducción, eliminación o modificación de genes específicos, ya sea de la misma especie o de otra especie, utilizando técnicas de ingeniería genética.

Microorganismos recombinantes: 

1. Procariotas: bacterias E. coli con el gen de la insulina o el de la GH (hormona del crecimiento humana) para que produzcan estas importantes hormonas proteicas humanas para tratar la diabetes o el enanismo respectivamente.

2. Levaduras recombinantes: Las levaduras recombinantes se utilizan en la producción de alimentos y bebidas, así como en la producción de productos químicos y biocombustibles. Por ejemplo, se han creado levaduras recombinantes para producir etanol de manera más eficiente. 

3. Virus recombinantes: En la investigación médica, se utilizan virus recombinantes para estudiar la función de genes específicos y para desarrollar vacunas contra enfermedades virales. Por ejemplo, se han desarrollado vacunas recombinantes contra el virus del papiloma humano (VPH) y el virus del Ébola utilizando técnicas de ingeniería genética en virus.

Animales transgénicos: un ejemplo muy llamativo son los peces cebra fluorescentes por portar un gen de una medusa fluorescente:

 

Ejemplos de animales transgénicos: ratones modificados para estudiar enfermedades humanas como el cáncer o la diabetes, vacas transgénicas que producen leche con proteínas farmacéuticas, y cerdos modificados genéticamente para mejorar la calidad de la carne. 

✔ Consideraciones éticas y de seguridad: La creación y el uso de animales transgénicos plantean importantes consideraciones éticas y de seguridad. Es crucial garantizar el bienestar de los animales utilizados en la investigación, así como evaluar los posibles riesgos para la salud humana y el medio ambiente asociados con la liberación de estos animales modificados genéticamente. 

✔ Regulación: En muchos países, la creación y el uso de animales transgénicos están regulados por agencias gubernamentales para garantizar su seguridad y adecuada utilización. Estas regulaciones incluyen la evaluación de riesgos y la implementación de medidas de bioseguridad.

Plantas transgénicas: se les introduce genes de otras especies. Surgen a partir de la tecnología del ADN recombinante (maíz Bt; resistente al barrenador o taladro de la caña de azúcar, es la larva de una polilla; El maíz Bt es un tipo de maíz transgénico que produce una proteína de origen bacteriano. La proteína Cry, producida naturalmente por Bacillus thuringiensis es tóxica para las larvas de insectos barrenadores del tallo, que mueren al comer hojas o tallos de maíz Bt). Europa puede importar 116 transgénicos, pero de ellos solo puede cultivar uno, el maíz Bt. España es el país europeo con mayor superficie de cultivo del maíz Bt una variedad resistente a una plaga procedente de la América tropical muy presente en la Península Ibérica, razón por la que la apuesta de los agricultores españoles y portugueses por estas semillas sea muy fuerte (30% del total de maíz sembrado en España).

Los alimentos transgénicos son aquellos que para su producción se utiliza la ingeniería genética, incluyendo organismos genéticamente modificados o productos derivados de los mismos.

Ejemplo: La soja transgénica se utiliza principalmente para la alimentación animal, pero también se puede encontrar en algunos productos alimenticios procesados, como la lecitina de soja, empleada en la industria alimenticia como emulsionante: La lecitina de soja ayuda a mezclar y mantener unidos ingredientes que normalmente no se mezclan, como el aceite y el agua. Esto la hace esencial para una amplia gama de productos alimenticios, como:

• Mayonesa: La lecitina de soja ayuda a mantener la mayonesa suave y cremosa.
• Salsas de aliño: La lecitina de soja ayuda a evitar que las salsas de aliño. 

• Es importante tener en cuenta:

  • La normativa sobre organismos genéticamente modificados (OGMs) en España y la Unión Europea es estricta y compleja.
  • Cualquier nuevo organismo transgénico que se quiera comercializar debe pasar por un riguroso proceso de evaluación de riesgos antes de ser aprobado.
  • Existe un debate público y social sobre el uso de transgénicos en la alimentación, con opiniones a favor y en contra.

        5.2.5. Terapia génica: concepto 

        5.2.6. Técnica de PCR: concepto y aplicaciones 

        5.2.7. Sistema CRISPR-Cas: concepto y aplicaciones 

6. Importancia y repercusiones de la biotecnología 

6.1. Biotecnología: concepto 

        6.2. Aplicaciones de la biotecnología 

            6.2.1. Aplicaciones en salud, agricultura, medio ambiente, nuevos materiales, industria alimentaria. 

        6.2.2. El papel destacado de los microorganismos.

12. El alumnado debe conocer los conceptos de biotecnología y de ingeniería genética, así como el concepto y la utilidad de las enzimas de restricción, de los vectores de clonación (conocer los tipos: plásmidos y fagos) y del ADN recombinante. 

 13. Se deben explicar los conceptos de organismos modificados genéticamente (OMG), microorganismos recombinantes, plantas transgénicas y animales transgénicos. 

 14. Es conveniente explicar ejemplos válidos de los OMG en medicina (utilización de animales modificados genéticamente como modelos de enfermedades humanas o desarrollo de terapias), en la industria farmacéutica (utilización de microorganismos recombinantes para la síntesis de antibióticos, hormonas como la insulina o la hormona de crecimiento, vacunas recombinantes), en el medio ambiente (bacterias, cianobacterias y plantas modificadas capaces de eliminar hidrocarburos y pesticidas), y en la agricultura (producción de bioinsecticidas, plantas transgénicas resistentes a insectos, a enfermedades microbianas, o a herbicidas, y con características mejoradas).

15. El alumnado debe conocer el concepto de terapia génica, así como el concepto y la utilidad de la técnica CRISPR-Cas. No se exigirá el conocimiento pormenorizado de esta técnica. 

 16. Se debe conocer el fundamento de la técnica de la PCR y sus posibles aplicaciones. Se debe incidir en el conocimiento de técnicas y conceptos relacionados con la PCR como: cebador (primer o sonda), hibridación de los ácidos nucleicos, ADN polimerasa (Taq polimerasa), desnaturalización del ADN, separación de los fragmentos de ADN por electroforesis y marcador de peso molecular. 

 17. El alumnado debe conocer el concepto de biorremediación y ejemplos sobre la utilización de microorganismos en la mejora del medio ambiente (uso de microorganismos en la eliminación de mareas negras; depuración de aguas residuales y compostaje; control de plagas) y en diferentes tipos de industrias, como la farmacéutica (por ejemplo, la síntesis de antibióticos, hormonas, interferón, vacunas, etc…) y la alimentaria (procesos de elaboración de pan, cerveza, vino, yogur y queso).