2º BACHILLERATO (BIOLOGÍA)
SOLUCIONARIO

La herencia. Genética Mendeliana y molecular


TEMA 6. LA BIOTECNOLOGÍA

 
1. Explica las diferencias existentes entre una transformación, una transfección y una transgénesis.
 

Las diferencias radican en que, en el caso de la transformación, el ADN pasa directamente del medio a la célula, bacteriana o no, o de bacteria a bacteria; en la transfección existe un vehículo de transporte de ADN, que es un virus; y, en el caso de la transgénesis, el ADN recombinante debe integrarse (no importa el método utilizado) en el material genético de las células germinales o reproductoras, para que el organismo multicelular que se produzca lleve el ADN recombinante en todas sus células, de modo que el término transgénesis sólo se debe aplicar a organismos multicelulares con todas sus células transformadas. Cuando se incorpora en unas sí y en otras no se denomina al organismo quimérico.


2. Una molécula lineal de ADN de 1000 pares de bases (pb) de longitud es digerida con las siguientes enzimas de restricción, obteniéndose los siguientes resultados Dibuja el mapa de restricción que se puede deducir de estos resultados.


Enzimas de restricción


Fragmentos de restricción

Eco RI

400 pb, 600 pb

BgI II

250 pb, 750 pb

Eco RI + BgI II

250 pb, 350 pb, 350 pb

 

 

Cada enzima sólo produce dos fragmentos; por lo tanto, la molécula tiene un sitio para cada enzima. Como se tienen fragmentos de distinto tamaño de cada enzima, los sitios deben estar colocados asimétricamente a lo largo del ADN.
Los sitios de corte serían los siguientes:

El fragmento Eco Rl, que carece de sitio Bgl II, debe de aparecer en la digestión doble con las dos enzimas juntas. Si Bgl II corta dentro del fragmento de 400 pb, se esperarían fragmentos de 150, 250 y 600 pb. Esto no es lo que resulta, por lo que el sitio Bgl II debe estar situado en el fragmento -Eco Rl de 600 pb. Por lo tanto, el mapa que se deduce es el siguiente:

3. a) Describe qué tipo de técnicas será la más adecuada para clonar un gen. b) Explica qué tipos de vectores de clonaje son los adecuados para transferir genes a células eucariotas y procariotas.
 

a) La técnica más apropiada es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), porque se necesita una cantidad muy pequeña de ADN para obtener grandes cantidades del mismo, sin necesidad de utilizar células vivas, que son más costosas y con mayores riesgos

b) Para las células eucariotas animales, los vectores más empleados son: el virus tumoral con ADN SV40, el virus vacuolar de simio y algunos retrovirus. En plantas es el plásmido inductor de tumores presente en la bacteria Agrobacterium tumefaciens. En células procariotas se utilizan una gran cantidad de plásmidos.


4. El esquema que se representa corresponde a un gel de secuenciación por el método del didesoxi. ¿Cuál es la secuencia del ADN objeto de estudio?

 

La lectura que se obtiene usando el método del didesoxi o método de Sanger que proporciona la secuencia complementaria de nucleótidos del ADN original. Se comienza desde los fragmentos menores hacia los mayores; por eso se coloca la escala de tamaños en pares de bases en el margen izquierdo.

Cada marca dejada en la autorradiografía señala el nucleótido correspondiente, teniendo en cuenta el didesoxi que se ha añadido a cada tubo (indicado en la parte superior).

Por lo tanto:
la secuencia complementaria del ADN sería:

CAATAGGTCGAGGTTCAATGG.

De ésta se deduce la secuencia del ADN original, por complementaridad de bases, resultando:

GTTATCCAGCTCCAAGTTACC.

5. ¿Qué diferencia existe en la utilización de Xanthomonas y Desulfovibrio en la extracción de petróleo?
 

La bacteria Xanthomonas produce un polisacárido, el xantano, que, al contacto con el petróleo, lo convierte en un líquido más viscoso y fácil de arrastrar, con lo que la mezcla de agua inyectada y la goma de xantano actúan como un pistón bombeando petróleo hacia los pozos. Sin embargo, la bacteria Desulfovibrío genera gases al desarrollarse sobre el petróleo, con lo que se produce una presión interna que arrastra el petróleo hacia la superficie.

6. Explica por qué se utiliza una enzima vírica (la transcriptasa inversa) para introducir genes de células eucariotas en las bacterias.
 

En las células procariotas no se produce un proceso de maduración del ARNm, por lo que no se puede introducir el ADN eucariotico (ya que poseen intrones y exones). La utilización de la transcriptasa inversa produce una molécula de ADN a partir de una hebra de ARNm ya madura (molécula que carece de intrones). Posteriormente, este ADN se duplica para formar una cadena doble de ADN; es éste ADN en el que se puede insertar en un vector, un plásmido, e introducirlo en la bacteria.

7. En algunas bodegas vinícolas se produce una gran acumulación de gases, por lo que es peligroso permanecer mucho tiempo en ellas, ya que puede ocasionar la muerte por asfixia. Explica qué proceso de los que está teniendo lugar es el responsable de la producción de gases (relaciona los contenidos de esta unidad con los de la 4).
 

Tiene lugar un proceso de fermentación alcohólica producida por la levadura anaerobia facultativa Saccharomyces uvarum. Esta levadura se puede desarrollar anaeróbicamente produciendo la fermentación alcohólica y desprendiendo alcohol y CO2, pero también puede desarrollarse de forma aeróbica y producir sólo gran cantidad de ATP, CO2 y masa celular.

2 piruvato 2 acetaldehido 2 etanol + CO2

FERMENTACIÓN ALCOHÓLICA

8. ¿Cómo se puede diagnosticar una enfermedad causada por una inserción de material genético (fragmento de ADN) dentro de un gen?
 

Las enfermedades debidas a una inserción de material genético se pueden detectar utilizando la técnica de la transferencia de Southern, previa digestión del ADN del paciente y de sus progenitores con una enzima de restricción, con lo que se detectará algún fragmento de restricción mayor debido a la inserción.

9. Las bacterias son utilizadas de forma generalizada para la obtención de productos transgénicos, pero no siempre es el medio ideal. Explica las ventajas e inconvenientes de su utilización como «fábricas» frente a otros organismos como levaduras o células del hámster chino.
 

La principal ventaja del uso de las bacterias es que se multiplican de manera vertiginosa si se dan las condiciones necesarias (temperatura, nutrientes, elementos necesarios para la expresión de los genes,etc.). Tiene como inconveniente que muchas proteínas humanas, una vez fabricadas, no pueden desempeñar sus funciones a menos que sufran determinadas modificaciones (como la adición de cadenas laterales de oligosacáridos) que la bacteria no puede efectuar.

Las levaduras pueden, pero su maquinaria bioquímica es distinta de la de los animales, incluida la especie humana, por lo que algunas glucoproteínas sólo se pueden sintetizar de forma correcta en cultivos celulares humanos o de otros animales como el hámster chino (como por ejemplo, la eritropoyetina, hormona que estimula la producción de glóbulos rojos y cuya falta origina una anemia severa). Aunque, en este último caso, el proceso es mucho más laborioso y costoso que en el caso de bacterias o levaduras.


10. Explica qué técnica biotecnológica se está aplicando en el siguiente dibujo y cuál puede ser su utilidad.

 

Se trata de la obtención de animales transgénicos como fuente alternativa de proteínas terapéuticas recombinantes. El gen de la proteína se transfiere al óvulo fecundado, pero con un "interruptor biológico" que hace que sólo se active en las mamas. De esta manera podemos aislar esta proteína en la leche. Un ejemplo del uso de está técnica es la obtención de la enzima alfa-antitripsina (ATT) que favorece la respiración en pacientes afectados de un tipo de enfisema pulmonar. La tecnología del ADN recombinante ha permitido desarrollar múltiples aplicaciones en medicina, industria, agricultura y ganadería; por otra parte, ha hecho posible el estudio de cuestiones biológicas básicas, como la expresión génica y el desarrollo.

No se deben confundir las técnicas de ingeniería genética, o sea, la obtención de ADN recombinante, con las técnicas de clonación de organismos animales. En este último caso se introduce un núcleo entero procedente del organismo que se quiere replicar en células embrionarias carentes de núcleo; por tanto, la clonación responde a una manipulación celular, pero manteniendo íntegro el genoma que se ha seleccionado y se quiere replicar.


11.En la escena de un crimen se encontraron, entre las uñas de la víctima, unos pocos pelos. A los dos días se detuvo a un sospechoso de haber cometido dicho crimen. Se realizó, por orden del juez, la prueba del ADN y se obtuvo el perfilado de ADN que se muestra. ¿Es el sospechoso autor del crimen de que le acusan? Razona la respuesta. (Las columnas 2 y 4 se corresponden con los perfiles de la víctima, las columnas 1 y 5 corresponden al sospechoso. La columna 3 es el perfil obtenido de unos pocos pelos encontrados en las uñas de la víctima.)

 

Al comparar las manchas de las columnas 1 y 5, que corresponden al sospechoso, con la columna 3, que se ha obtenido de la muestra de pelos aparecidos en la escena del crimen, se aprecia que no existe coincidencia en su posición, lo que indica que los tamaños de los minisatélites de ADN son muy diferentes y, por lo tanto, los pelos encontrados no son del sospechoso, por lo que éste debe ser considerado inocente.