Temario gratis › Biología - 2.º Bachillerato

Orgánulos y funciones celulares

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Introducción

Los orgánulos son estructuras celulares complejas que realizan funciones específicas dentro del cuerpo humano. Estas células tienen estructuras internas y externas que se utilizan para la digestión, el transporte de nutrientes, la eliminación de residuos y muchas otras tareas cruciales.

En este curso, te enseñaremos sobre los diferentes orgánulos y cómo desempeñan sus funciones en el cuerpo humano.

Explicación

Explicación: Los orgánulos celulares son estructuras complejas dentro de la célula que realizan funciones específicas. Por ejemplo, el sistema nervioso es un orgánulo celulár que se encarga de la comunicación entre las neuronas. Además, la glándula papanoglanular es un orgánulo celulár que secreta hormonas.

Ejemplo

Ejemplo: Imagina que tienes una célula de tu cuerpo y que esta célula está llena de orgánulos celulares. Entonces, hay un orgánulo llamado el sistema nervioso, que está compuesto por las neuronas. Estas neuronas se comunican entre sí, transmitiendo señales eléctricas que son las mismas que se utilizan para enviar mensajes a través de la comunicación entre las células.

Ejercicios

¿Qué orgánulo celular es responsable de la producción de energía (ATP) mediante la respiración celular?

¿Cuál es la función principal de los ribosomas?

Material adicional

Biotecnología e ingeniería genética

La biotecnología es el uso de seres vivos o sus componentes para obtener productos útiles. La biotecnología moderna se basa en la ingeniería genética, que permite manipular el ADN con precisión.

Herramientas de la ingeniería genética

1. Enzimas de restricción (endonucleasas de restricción): Proteínas que cortan el ADN en secuencias específicas (sitios de restricción). Producen extremos cohesivos (sticky ends) o romos (blunt ends). Ejemplo: EcoRI reconoce la secuencia 5'-GAATTC-3' y corta entre G y A, generando extremos cohesivos complementarios que facilitan la unión con otros fragmentos cortados con la misma enzima.

2. ADN ligasa: Enzima que une fragmentos de ADN, sellando los enlaces fosfodiéster. Se usa para insertar un gen de interés en un vector.

3. Vectores de clonación: Moléculas de ADN que transportan el gen de interés al interior de una célula hospedadora:

• Plásmidos: Pequeños ADN circulares de bacterias. Se usan ampliamente como vectores en E. coli.

• Virus (bacteriófagos): Pueden transportar fragmentos de ADN más grandes.

• Cósmidos y BAC/YAC: Para fragmentos grandes (bibliotecas genómicas).

4. PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa): Inventada por Kary Mullís (1983, Premio Nobel 1993). Permite amplificar millones de copias de un fragmento de ADN específico in vitro. Pasos del ciclo (se repiten 25-35 veces):

  a) Desnaturalización (94-98 °C): Las dos hebras del ADN se separan.

  b) Hibridación/annealing (50-65 °C): Los cebadores (primers, oligonucleótidos cortos complementarios a los extremos de la región a amplificar) se unen a las hebras.

  c) Extensión (72 °C): La ADN polimerasa termoestable (Taq) sintetiza la nueva hebra a partir de cada cebador.

Aplicaciones: diagnóstico de enfermedades infecciosas (COVID-19), medicina forense (huella genética), paleogenómica, detección de OMG, pruebas de paternidad.

5. CRISPR-Cas9: Sistema de edición genómica derivado de un mecanismo de defensa bacteriano contra virus. Componentes: ARN guía (sgRNA) que dirige a la proteína Cas9 (nucleasa) a una secuencia específica del ADN, donde la corta. La célula repara el corte, pudiendo inactivar un gen, corregir una mutación o insertar una secuencia nueva. Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna recibieron el Premio Nobel de Química 2020 por este descubrimiento.

Aplicaciones de la biotecnología

Industria farmacéutica: Producción de insulina humana recombinante (primera proteína humana producida por ingeniería genética, 1982), hormona del crecimiento, eritropoyetina (EPO), factores de coagulación, vacunas recombinantes (hepatitis B).

Agricultura: Organismos modificados genéticamente (OMG): maíz Bt (produce la toxina Bt que mata larvas de insectos), soja resistente a herbicidas, arroz dorado (enriquecido en β-caroteno). Debate: seguridad alimentaria, impacto ambiental, dependencia de empresas semilleras.

Medicina: Terapia génica (insertar genes funcionales para corregir enfermedades genéticas), farmacogenómica (medicamentos personalizados), diagnóstico molecular (PCR), células madre.

Medio ambiente: Biorremediación (bacterias que degradan contaminantes como petróleo), biodiésel, bioplásticos.

Medicina forense: Huella genética (DNA fingerprinting): análisis de STR (Short Tándem Repeats, repeticiones cortas en tándem) mediante PCR. Cada persona tiene un patrón único de STR (excepto los gemelos idénticos).

Bioética

La biotecnología plantea importantes cuestiones éticas:

• ¿Es ético modificar el genoma de embriones humanos (edición de la línea germinal)?

• ¿Los OMG son seguros para el consumo y el medio ambiente?

• ¿Quién tiene acceso a las terapias génicas y a qué coste?

• ¿Es ético clonar animales o, hipotéticamente, seres humanos?

• Privacidad genética: ¿quién debe tener acceso a la información de nuestro genoma?

📌 Recuerda
Las herramientas clave de la ingeniería genética: enzimas de restricción (cortan ADN), ligasa (une ADN), vectores (plásmidos), PCR (amplifica ADN), CRISPR-Cas9 (edita ADN). Aplicaciones: insulina recombinante, OMG, terapia génica, huella genética, biorremediación.
🔬 Actividad de laboratorio
Simulación de ADN recombinante:
1. Usa tiras de papel con secuencias de ADN escritas para representar un gen humano (insulina) y un plásmido bacteriano.
2. Marca los sitios de restricción de EcoRI (GAATTC) en ambas tiras.
3. «Corta» el ADN por esos sitios (con tijeras).
4. «Inserta» el gen de la insulina en el plásmido (pega con cinta adhesiva).
5. El plásmido recombinante se «introduce» en una bacteria que producirá insulina humana.
6. Debate en clase las implicaciones éticas de esta tecnología.
🤔 ¿Sabías que...?
En 2018, el científico chino He Jiankui anunció que había editado con CRISPR-Cas9 los embriones de dos niñas gemelas para hacerlas resistentes al VIH. La comunidad científica internacional condenó el experimento por irresponsable y prematuro, ya que los riesgos de la edición de la línea germinal humana aún no se comprenden bien. He Jiankui fue condenado a prisión. Este caso puso de manifiesto la urgente necesidad de una regulación internacional de la edición genética humana.
✏️ Ejercicios
1. ¿Qué son las enzimas de restricción? ¿Qué tipo de extremos producen?

2. Describe los tres pasos de un ciclo de PCR. ¿Por qué se usa una ADN polimerasa termoestable?

3. ¿Qué es un plásmido? ¿Cómo se usa como vector en ingeniería genética?

4. Explica cómo funciona el sistema CRISPR-Cas9 para editar un gen.

5. ¿Cómo se produce la insulina humana recombinante?

6. ¿Qué es un organismo transgénico? Pon dos ejemplos de OMG agrícolas y explica su ventaja.

7. ¿Qué es la huella genética (DNA fingerprinting)? ¿Qué aplicaciones tiene?

8. ¿Qué es la terapia génica? ¿Para qué tipo de enfermedades podría ser útil?

9. ¿Qué es la biorremediación? Pon un ejemplo concreto.

10. Discute al menos dos cuestiones éticas que plantea la biotecnología moderna.
📋 Resumen de la lección
  • Enzimas de restricción: cortan ADN en secuencias específicas. ADN ligasa: une fragmentos.
  • PCR: desnaturalización + hibridación + extensión (Taq polimerasa). Amplifica ADN específico.
  • CRISPR-Cas9: ARN guía + nucleasa Cas9 → edición precisa del genoma (Nobel 2020).
  • Aplicaciones: insulina recombinante, OMG, terapia génica, huella genética, biorremediación.
  • Bioética: edición germinal, OMG, privacidad genética, acceso a terapias.

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