Conceptos Clave en Biología Molecular e Inmunología

Inmunidad Adaptativa: Humoral y Celular

Diferencias y Similitudes Clave

La principal diferencia entre la respuesta inmune celular y la humoral radica en quiénes las llevan a cabo. La respuesta celular, en colaboración con las células presentadoras de antígeno (como los macrófagos), es fundamental para desencadenar la respuesta adaptativa humoral, la cual, en consecuencia, producirá anticuerpos específicos contra el antígeno presente.

Ambas respuestas se desencadenan ante la exposición a un antígeno y activan el sistema inmune para detener la infección.

Células Esenciales en la Respuesta Inmune Adaptativa

• Células Presentadoras de Antígeno (CPA): Principalmente macrófagos, que procesan y presentan antígenos a los linfocitos.
• Linfocitos T: Se clasifican en varios tipos:
  • Linfocitos T Citotóxicos (Tc): Liberan toxinas para eliminar células infectadas o cancerosas.
  • Linfocitos T Cooperadores (Th): Son cruciales, ya que "cooperan" llevando información a los linfocitos B y activando otras células inmunes.
  • Linfocitos T Supresores (Treg): Regulan la actividad de los linfocitos B y T para prevenir respuestas autoinmunes excesivas.
• Linfocitos B: Son los responsables de producir los anticuerpos específicos que neutralizan los antígenos.

Respuestas Primaria y Secundaria

La respuesta primaria involucra principalmente a las células presentadoras de antígeno, que actúan de manera general e inespecífica al inicio. En contraste, la respuesta secundaria, mediada por los linfocitos T y B, es altamente específica y más rápida y potente debido a la memoria inmunológica.

Escenario: Viruela y Respuesta Inmune

Si una persona enfermara de viruela hoy, la respuesta inmune se desarrollaría de la siguiente manera:

1. Respuesta Primaria: Las células presentadoras de antígeno (como macrófagos) reconocerían el virus de la viruela y lo procesarían, presentando sus antígenos a los linfocitos T cooperadores. Esto activaría una respuesta inicial, aunque no específica en sus primeras fases.
2. Respuesta Secundaria: Los linfocitos T y B específicos para el virus de la viruela, que se habrían generado durante una exposición previa (por ejemplo, por vacunación o infección pasada), se activarían rápidamente. Los linfocitos B producirían grandes cantidades de anticuerpos específicos, mientras que los linfocitos T citotóxicos eliminarían las células infectadas. Esta respuesta sería mucho más rápida y eficaz, limitando la progresión de la enfermedad.

Regulación Génica: El Operón Inducible

Mecanismo General

En un operón inducible, existe un gen que codifica para una proteína represora. Esta proteína, en su estado activo, se une al operador (una región del ADN que controla la transcripción de genes específicos), bloqueándola y, por lo tanto, impidiendo la transcripción de los genes estructurales.

El Operón Lactosa como Modelo

El operón lactosa es un ejemplo clásico de operón de tipo inducible. En este sistema, cuando la lactosa está presente, actúa como un inductor:

1. La lactosa se une a la proteína represora, provocando un cambio conformacional que la inactiva.
2. De esta manera, el operador queda libre, ya que la proteína represora inactiva no puede unirse a él.
3. Como resultado, la ARN polimerasa puede unirse al promotor y transcribir los genes estructurales del operón.
4. Finalmente, se producen las proteínas necesarias para la degradación y el metabolismo de la lactosa.

Este mecanismo asegura que los genes para el metabolismo de la lactosa solo se expresen cuando la lactosa está disponible, optimizando el uso de recursos celulares.

Biotecnología: Tradicional vs. Moderna

¿Qué es la Biotecnología?

La biotecnología se define como la utilización de organismos vivos, o partes de ellos, para la obtención de un bien o servicio útil para el ser humano.

Biotecnología Tradicional

La biotecnología tradicional se ha aplicado a procesos y productos cotidianos desde hace milenios, aunque sin un conocimiento profundo de los mecanismos biológicos subyacentes. Los seres humanos utilizaban estos procesos para su beneficio sin comprender completamente cómo ocurrían.

Ejemplos de Productos y Procesos Tradicionales:

• Lácteos Biológicos: Productos como el yogur o el kéfir, que contienen cultivos de bacterias que forman microorganismos "probióticos" beneficiosos para la salud, al integrarse en la flora microbiana intestinal y fortalecer el mecanismo de defensa.
• Enzimas: Utilizadas en polvos o líquidos de limpieza, manufacturadas mediante la fermentación de bacterias y hongos.
• Antibióticos: Moléculas con actividad antimicrobiana, obtenidas como parte del metabolismo secundario de hongos y bacterias.
• Bioetanol: Usado como combustible, derivado de la caña de azúcar o el maíz. Los hidratos de carbono se convierten en etanol por la acción de las levaduras.
• Endulzantes: Algunos producidos mediante procesos de fermentación.

Biotecnología Moderna

La biotecnología moderna se distingue por el uso de técnicas de ingeniería genética para modificar y transferir genes de un organismo a otro. Los científicos comprenden cómo ocurren estos procesos biológicos a nivel molecular, lo que les ha permitido modificarlos o copiarlos para obtener productos mejorados o completamente nuevos.

Características y Aplicaciones:

• Permite modificar el ADN de manera precisa y según objetivos previos y concretos.
• Posibilita cortar y empalmar genes o fragmentos de ADN de organismos distintos, creando nuevas combinaciones que se introducen en seres vivos diferentes.
• El objetivo es conseguir mejoras significativas en la calidad de los procesos industriales, farmacéuticos, ambientales y agrícolas.
• El resultado de estas modificaciones son los organismos genéticamente modificados (OGM) o "transgénicos".
• Mediante la obtención de proteínas recombinantes, se pueden generar organismos con nuevas características beneficiosas para el consumidor, el productor o la industria.

Los científicos actuales saben que los microorganismos fabrican compuestos químicos clave para la industria (como aminoácidos, ácidos orgánicos y alcoholes) y enzimas que pueden emplearse en diversos procesos, lo que abre un vasto campo de posibilidades.