Andalucía - ies "poeta claudio rodríguez"
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ANDALUCÍA Índice PAU junio 2008 Resolución PAU junio 2008 PAU modelo 3 de 2007 Resolución PAU modelo 3 de 2007 Criterios específicos de corrección, modelo 3 de 2007 PAU modelo 2 de 2007 Resolución PAU modelo 2 de 2007 Criterios específicos de corrección, modelo 2 de 2007 7 9 12 14 18 21 23 30 Información extraída de la página web de la Junta de Andalucía: http://distritounicoandaluz.cica.es Criterios generales: • Duración: una hora y treinta minutos. • Se contestarán las preguntas de una sola opción, sin mezclar preguntas de ambas opciones. • Las tres primeras preguntas valen dos puntos cada una; la 4.ª y la 5.ª, un punto cada una; la 6.ª, dos puntos (un punto cada uno de sus apartados). Entre corchetes se muestra la valoración de aspectos parciales de cada pregunta. • Se pueden contestar las preguntas de la opción escogida en el orden que se considere oportuno. • Si de forma explícita alguna cuestión, o algún apartado de una cuestión, plantea el enunciado de más de un concepto o definición, cada uno de ellos se puntuará hasta un máximo que será igual al valor obtenido al dividir la puntuación del apartado o cuestión por el número total de conceptos o definiciones que se pidan. • Las respuestas deben limitarse a la cuestión formulada, de manera tal que cualquier información adicional que exceda de lo planteado por la cuestión, no debe evaluarse. 128663 _ 0001-0032.indd 5 27/4/09 17:47:02 • En el caso particular de preguntas en las que haya que resolver un problema de genética, se considerará tanto el resultado correcto como una argumentación adecuada para obtener dicho resultado. • Se valorará positivamente: a) El conocimiento concreto del contenido de cada pregunta y su desarrollo adecuado. b) La claridad en la exposición de los diferentes conceptos, así como la capacidad de síntesis. c) El desarrollo de los esquemas pertinentes, siempre que puedan realizarse, con el objetivo de completar la respuesta. d) La utilización de forma correcta de un lenguaje científico-biológico. e) En el caso de aquellas cuestiones relativas a contenidos procedimentales o que requieren el desarrollo de un razonamiento, deberá valorarse fundamentalmente la capacidad para resolver el problema planteado, utilizando para ello los conocimientos biológicos necesarios. f ) Determinadas cuestiones son susceptibles de respuestas con distinto grado de exactitud; aunque inexactas deben valorarse en proporción al grado de exactitud que posean, a juicio del corrector. 128663 _ 0001-0032.indd 6 27/4/09 17:47:02 Enunciado de la prueba Opción Curso 2007-2008 JUNIO A 2. Defina: difusión simple, difusión facilitada, transporte activo, pinocitosis y fagocitosis [2]. 3. Explique en qué consisten los siguientes procesos: mutación [0,3], recombinación [0,3] y segregación cromosómica [0,2]. Describa la importancia biológica de cada uno de ellos en la evolución [1,2]. 4. El colágeno es una proteína de aspecto blanquecino que forma parte de estructuras resistentes, como los tendones. Al hervir el colágeno se obtiene gelatina, que es una sustancia muy blanda. Explique razonadamente la causa de este cambio [1]. Distrito universitario de Andalucía 1. Explique la composición y estructura de los triglicéridos y de los fosfolípidos e indique el nombre de los enlaces que se establecen entre sus componentes [1]. Explique por qué son lípidos saponificables [0,5]. Indique qué propiedad de los fosfolípidos les permite formar la estructura básica de las membranas celulares [0,5]. 5. Según el sistema ABO de los grupos sanguíneos humanos, los individuos con sangre AB presentan en la superficie de sus eritrocitos antígenos de tipo A y antígenos de tipo B, mientras que los individuos con sangre del grupo O no presentan estos antígenos. ¿Por qué en el caso de transfusiones sanguíneas a los individuos con sangre del grupo AB se les considera receptores universales, y a los de tipo O, donantes universales? Razone la respuesta [1]. 6. En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas: a) Nombre la estructuras señaladas con los números 1 al 6 [0,6]. Indique una función de las estructuras señaladas con los números 2 y 6 [0,4]. b) Las estructuras señaladas con los números 1, 2, 3, 4 y 5 constituyen una de las partes fundamentales de la célula. ¿Cuál es su nombre? [0,2]. ¿Cuál es su función? [0,3]. ¿Existe una parte equivalente en células procarióticas? Razone la respuesta [0,2]. Indique en qué fase del ciclo celular se encuentra la célula representada. Razone la respuesta [0,3]. Opción B 1. Defina los siguientes términos: aldosa, cetosa, enlace glucosídico, enlace peptídico, enlace fosfodiéster [2]. 2. Defina los conceptos de anabolismo y catabolismo [0,5]. Describa la fosforilación oxidativa y la fotofosforilación [1], e indique en qué lugar de la célula se realizan [0,5]. 3. Indique qué son los virus [0,5]. Describa el ciclo lítico de un bacteriófago [1,2]. Explique la diferencia principal entre el ciclo lítico y el ciclo lisogénico [0,3]. 4. Muchos anticancerígenos son drogas que impiden la organización (polimerización o despolimerización) de los microtúbulos. Justifique razonadamente esta afirmación [1]. 5. ¿Cómo se puede explicar que una célula típica de nuestro cuerpo posea unas 10.000 clases diferentes de proteínas si el número de aminoácidos distintos es solamente de 20? Razone la respuesta [1]. 7 128663 _ 0001-0032.indd 7 27/4/09 17:47:02 (Junio de 2008) 6. En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas: a) ¿Qué representa la gráfica? [0,2]. ¿A qué tipo de división celular corresponde? [0,2]. Explique por qué cambia el contenido de ADN en los periodos D y F [0,6]. b) ¿Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la gráfica I? [0,4]. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué periodos (indicados por letras) de la gráfica I encontraría las estructuras cromosómicas 1 y 2 que se muestran en la gráfica II? Razone la respuesta [0,6]. 128663 _ 0001-0032.indd 8 27/4/09 17:47:02 Resolución de la prueba Opción Curso 2007-2008 JUNIO A Los fosfolípidos son lípidos complejos saponificables compuestos de una molécula de glicerina que se une mediante enlace éster en el carbono 3 con un ácido fosfórico y en el carbono 1 y 2 con sendos ácidos grasos. Generalmente, el ácido graso que se une al carbono 1 es saturado y el que se une al carbono 2 es insaturado. El ácido fosfórico a su vez está unido mediante enlace éster a un aminoalcohol o polialcohol. Tanto los triglicéridos como los fosfolípidos son lípidos saponificables por estar formados por ácidos grasos, que al reaccionar con álcalis forman jabones. Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas que se orientan por su extremo polar o hidrófilo al medio externo o interno celular formado por agua y por su extremo apolar o hidrófobo hacia la parte hidrófoba de otros fosfolípidos formando bicapas que se cierran sobre sí mismas y originan las membranas. Distrito universitario de Andalucía 1. Los triglicéridos son lípidos simples formados por la unión de tres ácidos grasos mediante enlace éster, a una molécula de glicerina. 2. Difusión simple: mecanismo de transporte de moléculas de baja masa molecular a favor de gradiente y sin gasto de energía. Difusión facilitada: mecanismo de transporte que se lleva a cabo mediante proteínas transportadoras o «carriers» a favor de gradiente y sin gasto de energía. Transporte activo: se realiza mediante proteínas transportadoras de membrana, con gasto de energía y en contra de gradiente. Pinocitosis: ingestión de líquidos o partículas mediante vesículas revestidas de clatrina. Fagocitosis: entrada de partículas, microorganismos o restos celulares mediante vesículas revestidas o fagosomas. 3. Mutación: cambios que se producen en el ADN. Recombinación: proceso por el que cromátidas homólogas intercambian segmentos en la profase de la primera división meiótica. Segregación cromosómica: separación al azar de cromosomas paternos y maternos en la anafase. Las mutaciones se traducen en cambios en las proteínas originando nuevos caracteres, la recombinación y segregación permiten nuevas combinaciones genéticas, con lo que aumenta la variabilidad. 4. El cambio se debe al proceso de desnaturalización sufrido por la proteína. Ello se debe a que los enlaces que mantiene la conformación globular de la proteína se rompen y como consecuencia adopta la conformación filamentosa. La desnaturalización afecta a las estructuras terciaria y secundaria, pero no afecta a los enlaces peptídicos. 5. Los individuos AB no presentan anticuerpos anti A ni anti B, por lo que pueden recibir cualquier tipo de sangre, mientras que los del grupo O al no tener antígenos no producen reacción inmunológica, siendo así donantes universales. 6. a) 1: heterocromatina, 2: nucleolo, 3: poro nuclear, 4: membrana externa nuclear, 5: eucromatina, 6: retículo endoplasmático rugoso. El nucleolo tiene como misión organizar los componentes de las subunidades de los ribosomas, siendo así el lugar de la síntesis de ARNn. Entre las funciones del retículo endoplasmático rugoso podemos citar: síntesis, almacén y glucosidación de proteínas. b) Las estructuras señaladas son estructuras que constituyen el núcleo celular. La función del núcleo es controlar y dirigir la actividad celular, así como transmitir la información genética. Las células procariotas carecen de núcleo, por lo tanto, no tienen el material genético separado del citoplasma. Sin embargo, en las células procariotas la región equivalente sería el nucleoide, región donde se localiza el cromosoma bacteriano. La célula se encuentra en interfase, ya que no son visibles los cromosomas. Además, se observan estructuras características de dicha fase (nucleolo, cromatina, etc.). 9 128663 _ 0001-0032.indd 9 27/4/09 17:47:02 Resolución de la prueba Opción (Junio de 2008) B 1. Aldosa: monosacárido con un grupo aldehído. Cetosa: monosacárido con un grupo cetona. Enlace glucosídico: enlace que se establece entre dos grupos hidroxilo (2OH) de dos monosacáridos. Si en dicho enlace interviene el hidroxilo del carbono anomérico del primer monosacárido y otro grupo OH del segundo monosacárido se denomina monocarbonílico. Si por el contrario intervienen los grupos hidroxilos de los carbonos anoméricos de los dos monosacáridos, el enlace es dicarbonílico. Enlace peptídico: enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el amino de otro. Enlace fosfodiéster: enlace que se establece entre el radical fosfato situado en el carbono 5’ de un nucleótido y el radical hidroxilo (2OH) del carbono 3’ de otro nucleótido. 2. El anabolismo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más sencillas, para lo cual se suministra energía, proporcionada por los enlaces fosfato del ATP y poder reductor. Las moléculas de ATP necesarias en esta fase pueden proceder de las reacciones catabólicas, de la fotosíntesis (en plantas y algunos microorganismos) o de la quimiosíntesis (en otros microorganismos). El catabolismo es la transformación de moléculas orgánicas complejas (degradación) en otras más sencillas, proceso en el que se libera energía, utilizable por la célula, que se almacena en los enlaces fosfato del ATP. Las reacciones catabólicas tienen lugar en todos los organismos, autótrofos y heterótrofos. También se genera poder reductor (NADH) que la célula empleará en los procesos anabólicos. Fosforilación oxidativa: proceso de síntesis de ATP a partir de ADP mediante el transporte de electrones hasta el oxígeno molecular (que se reduce) y que va asociado a un flujo de protones que permite la actividad de la ATPasa, que produce la fosforilación del ADP a ATP. El proceso tiene lugar en las crestas mitocondriales. Fotofosforilación: formación de ATP asociada a un flujo de electrones desde los fotosistemas que va acoplado a un transporte de protones que permiten la fosforilación del ADP en la fase luminosa de la fotosíntesis. El proceso tiene lugar en la cara interna de la membrana de los tilacoides, en el cloroplasto. 3. Los virus son partículas microscópicas muy pequeñas, solo visibles al microscopio electrónico, constituidas básicamente por un ácido nucleico (genoma vírico) envuelto en una cubierta proteica (cápsida). Por tanto, los virus no pueden considerarse organismos celulares, sino acelulares, ya que carecen de organización celular. Se consideran también parásitos intracelulares obligados, ya que fuera de la célula (fase extracelular) carecen de las funciones de nutrición y relación. Sin embargo, dentro de la célula (fase intracelular) son capaces de replicarse, aunque para ello precisan de la maquinaria metabólica de la célula hospedadora. El ciclo lítico de un virus conduce a la destrucción (lisis) de la célula huésped. Para ello el virus penetra dentro de la célula huésped y utiliza la maquinaria replicativa de dicha célula para generar nuevos virus. Para explicar las fases detalladas del ciclo lítico de un bacteriófago tomaremos como ejemplo el bacteriófago T4, un virus de cápsida compleja compuesto de cabeza y una cola en la que hay una placa basal y fibras de fijación. El genoma de dicho virus se compone de una molécula de ADN doble y circular empaquetada en la cabeza. Las etapas generales que sigue este virus en su ciclo lítico son: 1. Fase de fijación o adsorción. El virus penetra en el interior de la célula hospedadora. Para ello se fija inicialmente a la célula bacteriana a través de las puntas de las fibras caudales mediante enlaces químicos, y posteriormente de forma mecánica, clava las espinas basales en la pared de la bacteria. 2. Fase de penetración. El bacteriófago, mediante enzimas lisozimas situados en su placa basal, perfora la pared celular de la bacteria y a continuación contrae la vaina de la cola e introduce el ácido nucleico por inyección. 128663 _ 0001-0032.indd 10 27/4/09 17:47:02 Curso 2007-2008 JUNIO Distrito universitario de Andalucía 3. Fase de eclipse. Tras liberarse el ADN en la célula hospedadora se produce la replicación del virus, para ello utiliza nucleótidos y la enzima ARN polimerasa del huésped, con lo que produce ARNm viral que es traducido en proteínas víricas por los ribosomas de la bacteria. El ADN del virus también se replica, utilizando para ello también los complejos enzimáticos de la bacteria. 4. Fase de ensamblaje. Una vez sintetizados los diferentes componentes víricos (capsómeros, fibras caudales…) se ensamblan con el ADN vírico. 5. Fase de lisis o liberación. Los nuevos virus salen al exterior celular, para ello utilizan la enzima endolisina, que actúa induciendo la lisis de la pared bacteriana. Los nuevos virus hijos son ya capaces de infectar a otra bacteria. El ciclo lítico supone la destrucción de la célula huésped, por el contrario, en el ciclo lisogénico, el virus al infectar a la célula no la destruye, sino que el ácido nucleico vírico pasa a incorporarse al ADN celular. A estos virus se les denomina virus atenuados o profagos. El ADN vírico puede permanecer así de forma latente durante diferentes generaciones, hasta que un estímulo induzca la separación del profago, que iniciará un ciclo lítico típico. 4. Al impedir la organización de los microtúbulos por las sustancias anticancerígenas, la célula no puede dividirse, ya que no se forma el huso acromático o mitótico y los centríolos. 5. Las proteínas son moléculas que se forman por la unión de un número variable de aminoácidos. Intervienen veinte aminoácidos en las proteínas. La combinación de estas pequeñas moléculas y el número de ellos que interviene hace que se puedan formar un número enorme de proteínas, con funciones muy diferentes. 6. a) La gráfica representa la variación del contenido del ADN de una célula con el tiempo. Corresponde a la meiosis. En el periodo D cambia el contenido de ADN a la mitad debido a que existe un reparto de los cromosomas homólogos entre las dos células hijas (anafase I de la primera división meiótica) y en el F hay un reparto de las cromátidas hermanas entre las dos nuevas células hijas (anafase II de la segunda división meiótica) y no ha habido duplicación de ADN para esta segunda división. b) La función del cambio en el contenido del ADN representado en la figura I es conseguir células (gametos) con la mitad de cromosomas que la célula madre, que al unirse en la reproducción sexual (fecundación) originen individuos con el mismo número de cromosomas. La estructura 1 es la de un cromosoma anafásico o telofásico, constituido por una sola cromátida, correspondiente a una célula n, y que se encuentra en los periodos F y G de la gráfica. La estructura 2 representa dos cromosomas homólogos después del proceso de recombinación genética o crossing-over de la profase I de la primera división meiótica, perteneciente a una célula 2n, por tanto, corresponde al periodo C del gráfico. 11 128663 _ 0001-0032.indd 11 27/4/09 17:47:02 Enunciado de la prueba Modelo 3. Opción (Modelo 3 de 2007) A 1. Para cada uno de los siguientes procesos celulares, indique una estructura o compartimento de las células eucarióticas en donde pueden producirse: a) síntesis de ARN ribosómico; b) fosforilación oxidativa; c) digestión de sustancias; d) síntesis de almidón; e) Ciclo de Krebs; f) transporte activo; g) transcripción; h) traducción; i) fase luminosa de la fotosíntesis; j) glucolisis [2]. 2. Explique los conceptos de gen, mutación, recombinación y segregación cromosómica [2]. 3. Indique una función de los linfocitos B [0,3], dos de los linfocitos T [0,6] y dos de los macrófagos [0,6] en la respuesta inmunitaria. Defina memoria inmunológica [0,5]. 4. La hoja de una planta al sol tiene generalmente menos temperatura que las rocas de su entorno. ¿A qué propiedad fisicoquímica del agua se debe este hecho? Razone la respuesta [1]. 5. Las levaduras pueden utilizar azúcares como fuente de carbono y de energía. Exponga razonadamente la eficacia desde el punto de vista energético si la utilización se hace en ausencia o en presencia de oxígeno [1]. 6. A la vista de la imagen, responda las siguientes cuestiones: a) ¿Qué tipo de monómeros están implicados en la reacción? [0,2]. ¿Cuáles son sus componentes? [0,2]. Indique el nombre de las posibles bases que puedan formar parte de ellos [0,2]. Describa dos funciones de estos monómeros [0,4]. b) ¿Qué nombre recibe el enlace que se produce entre los monómeros? [0,2]. Indique los grupos químicos que intervienen en su formación [0,2]. ¿Qué nombre reciben las moléculas biológicas formadas por gran cantidad de monómeros unidos por enlaces de este tipo? [0,2]. ¿Qué enzima interviene en la reacción de polimerización? [0,2]. Indique en qué lugares de la célula se realiza este proceso [0,2]. Modelo 3. Opción B 1. Defina la estructura primaria de las proteínas, indique qué tipo de enlace la caracteriza y nombre los grupos químicos que participan en el mismo [0,9]. Explique qué se entiende por desnaturalización de una proteína [0,5] y nombre los orgánulos que están implicados en su síntesis y empaquetamiento [0,6]. 2. Defina nutrición celular y metabolismo [1]. Explique qué son organismos autótrofos, heterótrofos, fotótrofos y quimiótrofos [1]. 128663 _ 0001-0032.indd 12 27/4/09 17:47:03 Curso 2006-2007 3. Copie la siguiente tabla y rellene las casillas indicando las características de cada grupo de microorganismos [2]. Bacterias Hongos Protozoos Tipo de organización celular Número de células Tipo de nutrición Existencia de fotosíntesis Tipo de división celular 4. ¿Podría encontrarse en algún momento de una mitosis un cromosoma con cromátidas distintas? [0,5]. ¿Y durante la meiosis? [0,5]. Razone las respuestas. Distrito universitario de Andalucía Algas 5. Cada año hay un brote de gripe que afecta a numerosas personas, incluso a aquellas que sufrieron la enfermedad o que fueron vacunadas el año anterior. Proponga una explicación razonada a este hecho [1]. 6. La imagen representa un experimento de Mendel y en ella se muestran guisantes de color amarillo ( ) y verde ( ). Copie el esquema y responda las siguientes cuestiones: a) Sustituya cada número por la letra o las letras correspondientes [0,7]. Complete el esquema dibujando las flechas que faltan y que relacionan los gametos con los individuos de la F2 [0,3]. b) ¿En qué proporción se presentan los genotipos de la F2? [0,3]. ¿Y los fenotipos? [0,2]. ¿Qué prueba podría realizar para averiguar si un guisante amarillo es homocigótico o heterocigótico? Explíquela [0,5]. 13 128663 _ 0001-0032.indd 13 27/4/09 17:47:03 Resolución de la prueba Opción 2. a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) (Modelo 3 de 2007) A Síntesis de ARN ribosómico: nucleolo (núcleo), mitocondrias y cloroplastos. Fosforilación oxidativa: mitocondria (membrana interna). Digestión de sustancias: lisosomas. Síntesis de almidón: cloroplastos. Ciclo de Krebs: matriz mitocondrial. Transporte activo: membranas. Transcripción: núcleo (eucariotas) y citoplasma (procariotas), mitocondrias y cloroplastos. Traducción: ribosomas. Fase luminosa de la fotosíntesis: membrana de los tilacoides (cloroplastos). Glucólisis: citosol. 2. Gen: desde el punto de vista estructural es un fragmento de ADN que determina una característica y que puede tener diferentes formas o alelos. Actualmente, desde el punto de vista de su función un gen se define como un fragmento de ADN que lleva la información para sintetizar una proteína, necesaria para que se exprese un determinado carácter en un individuo. Mutación: cambios aleatorios que se producen en el ADN de un organismo. Constituyen una fuente de variabilidad genética y un motor para la evolución de las especies. Las mutaciones pueden aparecer espontáneamente (mutaciones naturales) o ser provocadas artificialmente (mutaciones inducidas) mediante radiaciones y ciertas sustancias químicas, denominadas agentes mutágenos. Pueden darse en células somáticas (mutaciones somáticas) o en células reproductoras (mutaciones germinales). Recombinación: proceso que tiene lugar en la subfase paquiteno de la primera división meiótica, por el cual las cromátidas no hermanas de cada par de cromosomas homólogos (materno y paterno) intercambian genes. Las cromátidas recombinadas resultantes son, pues, diferentes entre sí, es decir, estarán formadas por segmentos paternos y maternos. El proceso lleva a la obtención de un nuevo genotipo, lo que desde el punto de vista evolutivo aporta un incremento de la variabilidad genética de la descendencia. Este incremento de variabilidad puede contribuir a que en un individuo se produzca una mezcla de caracteres más favorables que los que tenían sus progenitores. Segregación cromosómica: reparto al azar de los cromosomas procedentes de los genomios paternos y maternos en meiosis. 3. Linfocitos B: producción de anticuerpos. Linfocitos T: unirse a antígenos y activar la producción de anticuerpos por los linfocitos B, destruir células infectadas o tumorales, activar macrófagos infectados por patógenos intracelulares, acción supresora de la respuesta inmune (linfocitos T citotóxicos). Macrófagos: fagocitosis y células presentadoras de antígenos. Memoria inmunológica: capacidad del sistema inmunitario de reconocer a un antígeno al que ya ha sido expuesto previamente, lo que le permite desencadenar una respuesta más rápida y efectiva contra él. 4. Se debe al alto calor de vaporización del agua. Para pasar del estado líquido al gaseoso hay que romper todos los enlaces de hidrógeno, lo que requiere que se absorba mucho calor. Al evaporar agua en la superficie de la planta, absorbe calor del organismo, actuando así como termorregulador térmico. Gracias a ello se elimina gran cantidad de calor con poca pérdida de agua. 5. En ausencia de oxígeno la levadura realiza la oxidación de los azúcares (glucosa) mediante la fermentación, mientras que en presencia de oxígeno (degradación aerobia) la oxidación es total. Se obtiene mayor energía en la degradación aerobia. Por vía aerobia por cada molécula de glucosa que es degradada se forman dos moléculas de ácido pirúvico, 2 NADH y 2 ATP. Debido a la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico y al ciclo de Krebs, por cada pirúvico se producen 1 GTP (5 1 ATP), 4 NADH y 1 FADH2. Los diferentes coenzimas reducidos entran 128663 _ 0001-0032.indd 14 27/4/09 17:47:03 Curso 2006-2007 6. a) Los monómeros implicados en la reacción son desoxirribonucleótidos. Los componentes de cada desoxirribonucleótidos son: un ácido fosfórico, un azúcar de cinco átomos de carbono (desoxirribosa) y una base nitrogenada. Las bases nitrogenadas que pueden formar parte de un desoxirribonucleótido son: adenina, guanina, citosina y timina. Algunas de las funciones de estos nucleótidos son: mediadores en procesos de transferencia de energía (ATP, GTP), coenzimas (NAD, FAD) y almacenamiento y transmisión de la información genética. b) Enlace fosfodiéster. Los enlaces fosfodiéster se establecen entre el carbono 5’ de un nucleótido y el radical hidroxilo (2OH) del carbono 3’ del otro nucleótido. Las moléculas biológicas formadas por gran cantidad de desoxirribonucleótidos unidos por enlaces fosfodiéster reciben el nombre de polidesoxirribonucleótidos (ADN). El proceso de formación de polidesoxirribonucleótidos o ADN se realiza en las células eucariotas en el núcleo, en la matriz de la mitocondria y en el estroma del cloroplasto, y en las procariotas, en el citoplasma, en la región donde se localiza el cromosoma bacteriano, denominada nucleoide. Modelo 3. Opción Distrito universitario de Andalucía en la cadena respiratoria. El resultado final es la formación de 38 ATP, dos de los cuales se han formado en el citoplasma (glucólisis), y los 36 restantes, en la mitocondria. Por el contrario, la degradación de la glucosa por vía anaerobia se realiza mediante la fermentación. En este proceso no hay síntesis de ATP en las ATP-sintetasas, sólo hay síntesis de ATP a nivel de sustrato. Ello explica la baja rentabilidad energética de las fermentaciones. Así, la fermentación de una molécula de glucosa solo supone 2 ATP. B 1. La estructura primaria la poseen todas las proteínas y es la secuencia lineal de aminoácidos de la proteína. Por tanto, nos indica qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y el orden en que dichos aminoácidos se encuentran. Para constituir la estructura primaria, los aminoácidos se unen unos a otros mediante enlace peptídico. El enlace peptídico es un enlace covalente que se establece entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro, dando lugar a la pérdida de una molécula de agua (reacción de deshidratación). Los aminoácidos unidos mediante enlace peptídico pasan a denominarse residuos. En toda cadena polipeptídica distinguiremos un extremo amino y carboxilo libres en ambos extremos de la cadena polipeptídica. El extremo que posee el aminoácido con el grupo amino libre se denomina extremo N-terminal, y el extremo que posee el grupo carboxilo libre recibe el nombre de extremo C-terminal. La desnaturalización del ADN produce la separación de las dos hebras, debido a que los enlaces de hidrógeno entre las dos cadenas de polinucleótidos se rompen. Si las hebras complementarias desnaturalizadas se mantienen a una temperatura en torno a 65 º C durante un cierto periodo de tiempo se vuelve a formar una nueva hélice, por lo que la desnaturalización es un proceso reversible. Entre los agentes químicos que producen la desnaturalización del ADN podemos citar un aumento de temperatura (por encima de 100 º C), y entre los químicos, un cambio en el valor del pH. Los orgánulos implicados en la síntesis de una cadena polipeptídica son los ribosomas y el retículo endoplasmático rugoso, y en el empaquetamiento, el aparato de Golgi. 2. Nutrición celular: conjunto de procesos que permiten la introducción de alimento en la célula y la posterior conversión de los nutrientes que contienen en energía y en las biomoléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones vitales. Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que se producen en el interior de las células y que conducen a la transformación de unas biomoléculas en otras. Se pueden diferenciar dos fases en el metabolismo: 15 128663 _ 0001-0032.indd 15 27/4/09 17:47:03 Resolución de la prueba (Modelo 3 de 2007) – El catabolismo es la transformación de moléculas orgánicas complejas (degradación) en otras más sencillas, proceso en el que se libera energía, utilizable por la célula, que se almacena en los enlaces fosfato del ATP. Las reacciones catabólicas tienen lugar en todos los organismos, autótrofos y heterótrofos. También se genera poder reductor (NADH) que la célula empleará en los procesos anabólicos. – El anabolismo es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras biomoléculas más sencillas, para lo cual se suministra energía, proporcionada por los enlaces fosfato del ATP y poder reductor. Las moléculas de ATP necesarias en esta fase pueden proceder de las reacciones catabólicas, de la fotosíntesis (en plantas y algunos microorganismos) o de la quimiosíntesis (en otros microorganismos). Autótrofo (del griego, auto: uno mismo, y trophós: comer): organismo que puede elaborar materia orgánica utilizando sales minerales, agua y dióxido de carbono, generalmente utilizando energía luminosa mediante la fotosíntesis. Son autótrofos las plantas, las algas y las bacterias fotosintéticas. Heterótrofo (del griego hetero: otro, y trophós: comer): organismo que se alimenta de otros seres vivos. Fotótrofos: organismo que emplea la energía luminosa para obtener ATP. Son organismos fotótrofos las bacterias fotosintéticas y todos los vegetales con clorofila. Quimiótrofo: organismo que sintetiza ATP gracias a la energía química contenida en los enlaces de las moléculas que oxidan. Son organismos quimiótrofos las bacterias quimiosintéticas. 3. Algas Bacterias Hongos Protozoos Tipo de respiración celular Eucariótica Procariótica Eucariótica Eucariótica Número de células Uni- y pluricelulares Unicelulares Uni- y pluricelulares Unicelulares Tipo de nutrición Autótrofa Autótrofa y heterótrofa Heterótrofa Heterótrofa Existencia de fotosíntesis Sí Sí No No Tipo de división celular Mitosis Bipartición Mitosis Mitosis 4. No, dado que las dos cromátidas de un cromosoma proceden de una misma molécula de ADN que se replica dando lugar a dos moléculas de ADN iguales. Solo en el caso de que se produjesen errores en la replicación del ADN podrían aparecer cromátidas diferentes. Durante la meiosis sí encontraremos cromosomas con cromátidas distintas, debido a que en la profase I de la meiosis (concretamente en la subfase de paquiteno) se produce el sobrecruzamiento o intercambio de material cromatídico entre las cromátidas de cromosomas homólogos, uno de origen materno y otro paterno, que no necesariamente tienen la misma información. 5. Ello es debido a la aparición de nuevas cepas de virus, resultado de mutaciones y recombinación génica. Como consecuencia de ello no vale la memoria inmunológica del organismo vacunado o que ha padecido la gripe el año anterior, por lo que el organismo deberá fabricar nuevos anticuerpos contra esa nueva cepa de virus. 128663 _ 0001-0032.indd 16 27/4/09 17:47:03 Curso 2006-2007 6. a) 1: Aa, 2: A, 3: A, 4: a, 5: AA, 6: Aa, 7: aa Aa a A Aa a Aa Aa aa Distrito universitario de Andalucía A AA b) Resultado genotipo F2: AA: 25 %; Aa: 50 %; aa: 25 % Resultado fenotipo F2: guisantes de color amarillo (AA/Aa): 75 %; de color verde (aa): 25 % El guisante de color amarillo puede ser homocigótico AA o heterocigótico Aa. Para averiguar si un individuo es homocigótico o heterocigótico podríamos realizar el retrocruzamiento o cruzamiento de prueba y esperar descendencia. Para ello se cruzaría el individuo problema con un homocigótico recesivo (aa). Si el 100 % de los descendientes son iguales, el progenitor será probablemente homocigótico, es decir, AA. Por el contrario, si aparece algún descendiente recesivo (aa) el progenitor es heterocigótico, o sea, Aa. Otra forma de averiguar si el guisante es homocigótico (AA) o heterocigótico es analizar los fenotipos de la descendencia que se origina por autofecundación. 17 128663 _ 0001-0032.indd 17 27/4/09 17:47:03 Criterios específicos de corrección Modelo 3. Opción (Modelo 3 de 2007) A 1. Total 2 puntos a) nucleolo (núcleo), mitocondria, cloroplasto; b) membrana mitocondrial interna; c) lisosomas; d) cloroplasto; e) matriz mitocondrial; f)membranas; g) núcleo celular, mitocondria, cloroplasto; h) ribosoma; i) membrana tilacoidal; j) citosol. (Cada respuesta correcta 0,2 puntos).................................................................................. 2 puntos 2. Total 2 puntos Gen: fragmento de ADN que determina una característica y que puede tener diferentes formas o alelos .................................................................................................. 0,5 puntos Mutación: alteración en el material genético .................................................................... 0,5 puntos Recombinación: intercambio de fragmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos durante la profase meiótica ............................................................................ 0,5 puntos Segregación cromosómica: reparto al azar de los cromosomas procedentes de los genomios paternos y maternos en la meiosis.......................................................... 0,5 puntos 3. Total 2 puntos Linfocitos B: producción de anticuerpos........................................................................... 0,3 puntos Linfocitos T: unirse a antígenos y activar la producción de anticuerpos por los linfocitos B, destruir células infectadas o tumorales, etc. (Solo dos funciones, 0,3 puntos cada una) ....................................................................................... 0,6 puntos Macrófagos: células fagocíticas y presentadoras de antígenos (0,3 puntos cada función) .................................................................................................................... 0,6 puntos Memoria inmunológica: capacidad del sistema inmunitario de reconocer un antígeno al que ya ha sido expuesto previamente, lo que le permite desencadenar una respuesta más rápida y efectiva contra él............................................. 0,5 puntos 4. Total 1 punto Se debe a la propiedad de alto calor de evaporización del agua: se deberá exponer la relación de esta propiedad del agua y la termorregulación ................................ 1 punto 5. Total 1 punto Se deberá relacionar la ausencia de oxígeno y la fermentación con un rendimiento energético menor y la presencia del oxígeno con la oxidación total de la glucosa que genera un número elevado de moléculas de ATP ............................ 1 punto 6. Total 2 puntos a) Desoxirribonucleótidos ................................................................................................ 0,2 puntos Componentes: ácido fosfórico, desoxirribosa y base nitrogenada ............................... 0,2 puntos Bases: adenina, guanina, citosina y timina ................................................................... 0,2 puntos Mediadores en procesos de transferencia de energía (ATP, GTP); coenzimas (NAD, FAD); almacenamiento y transmisión de la información genética. (Solo dos funciones, 0,2 puntos cada una) .................................................................. 0,4 puntos b) Fosfodiéster .................................................................................................................. 0,2 puntos El grupo fosfato situado en posición 5’ de un nucleótido y el hidroxilo que se encuentra en el carbono 3’ del otro nucleótido........................................................ 0,2 puntos Polidesoxirribonucleótidos, ADN ................................................................................ 0,2 puntos ADN polimerasa ........................................................................................................... 0,2 puntos Núcleo, mitocondria y cloroplasto ............................................................................... 0,2 puntos 128663 _ 0001-0032.indd 18 27/4/09 17:47:03 Criterios específicos de corrección B 1. Total 2 puntos Definición: secuencia lineal o conjunto de aminoácidos unidos en un determinado orden .................................................................................................. 0,3 puntos Tipo de enlace: enlace peptídico ....................................................................................... 0,3 puntos Grupos que participan: grupo carboxilo de un aminoácido y amino del otro .................. 0,3 puntos Desnaturalización: pérdida de las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria que puede o no ser reversible ............................................................................................ 0,5 puntos Síntesis: ribosomas y retículo endoplásmico. Empaquetamiento: complejo de Golgi (0,2 puntos cada orgánulo) ................................................................................ 0,6 puntos Distrito universitario de Andalucía Modelo 3. Opción (Modelo 3 de 2007) 2. Total 2 puntos Nutrición: conjunto de procesos que permiten la introducción de alimento en la célula y la posterior conversión de los nutrientes que contienen en energía y en las biomoléculas necesarias para el mantenimiento de las funciones vitales ............ 0,5 puntos Metabolismo: conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en la célula, comprende las reacciones catabólicas, que degradan las biomoléculas con obtención de energía, y las anabólicas, destinadas a la obtención de moléculas con gasto de energía .......................................................................................................... 0,5 puntos Autótrofos: obtienen sus moléculas orgánicas a partir del dióxido de carbono. Heterótrofos: obtienen sus moléculas orgánicas a partir de otras moléculas orgánicas previamente sintetizadas. Fotótrofos: emplean la energía luminosa para obtener ATP. Quimiótrofos: sintetizan ATP, gracias a la energía química contenida en los enlaces de las moléculas que oxidan (0,25 puntos cada una) .................. 1 punto 3. Total 2 puntos Cada respuesta correcta 0,1 punto ...................................................................................... 2 puntos Algas Bacterias Hongos Protozoos Tipo de organización celular Eucariótica Procariótica Eucariótica Eucariótica Número de células Uni- y pluricelulares Unicelulares Uni- y pluricelulares Unicelulares Tipo de nutrición Autótrofa Autótrofa y heterótrofa Heterótrofa Heterótrofa Existencia de fotosíntesis Sí Sí No No Bipartición Mitosis Mitosis Tipo de Mitosis división celular 4. Total 1 punto No, dado que las dos cromátidas de un cromosoma proceden de una misma molécula de ADN que se replica, dando lugar a dos moléculas de ADN iguales. (Si se indica que se producen errores en la replicación del ADN, puede considerarse como válido decir que las cromátidas pueden ser distintas) ........................ 0,5 puntos Sí, dado que en la profase de la meiosis se produce intercambio de segmentos cromosómicos entre los cromosomas homólogos de origen materno y paterno que no necesariamente tienen la misma información ....................................................... 0,5 puntos 19 128663 _ 0001-0032.indd 19 27/4/09 17:47:03 Criterios específicos de corrección (Modelo 3 de 2007) 5. Total 1 punto La argumentación puede aludir a la aparición de cepas nuevas (por mutación o recombinación) ................................................................................................................. 1 punto 6. Total 2 puntos a) 1: Aa; 2: A; 3: A; 4: a; 5: AA; 6: Aa; 7: aa (0,1 punto cada número correcto)............... 0,7 puntos Cada par de flechas correctas, 0,1 punto...................................................................... 0,3 puntos b) AA: 25 %; Aa: 50 %; aa: 25 % ......................................................................................... 0,3 puntos Guisantes de color amarillo: 75 %; de color verde: 25 % .............................................. 0,2 puntos Una prueba puede ser el cruzamiento con un individuo homocigótico recesivo (verde en este caso): cruzamiento prueba. Otra, analizar los fenotipos de la descendencia que se origina por autofecundación .............................................. 0,5 puntos 128663 _ 0001-0032.indd 20 27/4/09 17:47:03 Enunciado de la prueba Modelo 2. Opción Curso 2006-2007 A 2. Explique la función del ATP en el metabolismo celular [0,5]. Indique su composición química [0,3]. Mencione en qué orgánulos de la célula vegetal se realiza su síntesis [0,4], el nombre de las reacciones metabólicas en las que se produce [0,4] y el nombre de los procesos celulares [0,4]. 3. Explique brevemente el proceso de replicación [1]. Indique la finalidad de este proceso [0,5] y el significado de la afirmación: «la replicación del ADN es semiconservativa» [0,5]. 4. Un sistema de conservación de alimentos muy utilizado desde antiguo consiste en añadir una considerable cantidad de sal al alimento (salazón) para preservarlo del ataque de microorganismos que puedan alterarlo. Explique de forma razonada este hecho [1]. Distrito universitario de Andalucía 1. Defina: enzima, centro activo, coenzima, inhibidor y energía de activación [2]. 5. Muchos protozoos, como Plasmodium o Tripanosoma, son capaces de evitar la acción del sistema inmune contra ellos produciendo proteínas en su membrana que se parecen a las proteínas normales del organismo infectado. ¿Por qué de esta manera se protegen del sistema inmune? Razone la respuesta [1]. 6. En relación con la imagen adjunta, responda las siguientes cuestiones: a) Indique si se trata de una célula animal o vegetal [0,2]. Nombre tres criterios en los que se basa para contestar el apartado anterior [0,3]. ¿Qué señala cada número? [0,5]. b) Nombre una función de cada una de las estructuras señaladas con los números 2 y 3 [0,5]. Indique la composición química [0,25] y dos funciones de la estructura señalada con el número 1 [0,25]. Modelo 2. Opción B 1. ¿Cuáles son las unidades estructurales de las proteínas? [0,2]. Escriba su fórmula general [0,2]. Atendiendo a la variedad de radicales cite cuatro tipos de dichas unidades estructurales [0,6]. Enumere cinco funciones de las proteínas y ponga un ejemplo de cada una de ellas [1]. 2. Defina los siguientes procesos: glucólisis, fermentación, fosforilación oxidativa, β-oxidación y fotosíntesis [1]. Indique en qué tipos de células eucarióticas y en qué lugar de las mismas se realizan [1]. 3. ¿Qué es un virus? [0,5]. Describa el ciclo lítico de un bacteriófago [1,5]. 4. ¿Puede ocurrir la denominada «fase oscura de la fotosíntesis» en presencia de la luz? Razone la respuesta [1]. 5. Una determinada molécula de ADN de cadena doble presenta un 30 % de adenina. ¿Cuáles serán los porcentajes de timina, guanina y citosina? [0,25]. ¿Cuál será el porcentaje conjunto de bases púricas? [0,25]. ¿Cuál será el porcentaje conjunto de las bases pirimidínicas? [0,25]. Indique qué valor tomará la relación bases púricas/bases pirimidínicas en dicha molécula [0,25]. Razone las respuestas. 21 128663 _ 0001-0032.indd 21 27/4/09 17:47:03 Enunciado de la prueba (Modelo 2 de 2007) 6. La figura representa una célula cuyo número de cromosomas es 2n 5 4. Las letras A, a, B, b representan alelos de los genes situados en dichos cromosomas. a) ¿A qué tipo de división celular pertenece la figura? [0,2]. ¿Qué etapa representa? [0,2]. Nombre los componentes celulares señalados con números [0,3]. Comente los sucesos que acontecen en esta etapa [0,3]. b) Dibuje la etapa siguiente de este proceso [0,4]. Indique el resultado final de esta división en cuanto al número de células resultantes [0,2] y su contenido genético para los alelos de los dos genes [0,4]. 128663 _ 0001-0032.indd 22 27/4/09 17:47:04 Resolución de la prueba Modelo 2. Opción Curso 2006-2007 A Distrito universitario de Andalucía 1. Enzimas: a excepción de las ribozimas, que son unos ARN con función catalítica, son proteínas globulares que actúan como biocatalizadores de las reacciones biológicas. Actúan desminuyendo la energía de activación y, por tanto, aumentando la velocidad de la reacción. Todos los enzimas cumplen las siguientes características: – Actúan incluso en cantidades pequeñas. – No se modifican a lo largo de la reacción. – No se consumen durante la reacción, así que al final de la misma hay igual cantidad de enzima que al principio. – Son muy específicas. Así, actúan en una determinada reacción sin alterar otra. – Actúan siempre a temperatura ambiente, es decir, a la temperatura del ser vivo. – Presentan un peso molecular muy elevado. Centro activo: región de una enzima que se une al sustrato. El centro activo está formado por aminoácidos, tiene una estructura tridimensional en forma de hueco que facilita el anclaje al sustrato y constituyen una parte muy pequeña del volumen total de la enzima. Coenzima: cofactores de naturaleza orgánica que se unen a las enzimas mediante interacciones débiles. Son ejemplos de coenzimas NAD1, NADP1, etc. Algunos intervienen en las reacciones catalizadas enzimáticamente como transportadores de electrones en las reacciones de oxidoreducción y muchas coenzimas son vitaminas. Inhibidor: sustancia que disminuyen la actividad y la eficacia de una enzima o bien impiden completamente la actuación de la misma. La inhibición puede ser de dos tipos: irreversible y reversible. La inhibición irreversible o envenenamiento de la enzima tiene lugar cuando el inhibidor se une covalentemente a la enzima, alterando así su estructura, y por tanto, inutilizándola. La inhibición reversible tiene lugar cuando solo se impide temporalmente la actividad de la enzima, volviendo esta a tener actividad una vez eliminada la sustancia inhibidora. Energía de activación: energía que necesitan los reactivos para alcanzar el complejo activado. La energía de activación influye directamente en la velocidad de reacción, de modoque reacciones con energía de activación elevada son mucho más lentas que las que poseen energía de activación pequeña. 2. Función del ATP: Se trata de una molécula que actúa como moneda energética en el metabolismo celular, pues representa la manera más eficaz de tener almacenada la energía. Así, es capaz de almacenar o ceder energía gracias a sus dos enlaces éster-fosfóricos, que son capaces de almacenar cada uno de ellos 7,3 kcal/mol. Cuando se hidroliza se rompe el último enlace éster fosfórico (desfosforilación) produciéndose ADP y ácido fosfórico, liberándose así 7,3 kcal/mol. El ADP es capaz de hidrolizarse también, liberándose de nuevo 7,3 kcal/mol, y se produce AMP y ácido fosfórico. ATP 1 H2O → ADP 1 Pi 1 E ADP 1 H2O → AMP 1 Pi 1 E El ATP se utiliza en todas las reacciones metabólicas de biosíntesis de moléculas, también en la contracción muscular, en el movimiento celular, ciliar y flagelar, en el transporte activo a través de la membrana celular, etc. La síntesis de ATP se puede realizar básicamente por dos vías: – Fosforilación a nivel de sustrato. – Mediante enzimas del grupo de las ATP sintetasas. Composición química. El ATP (adenosín trifosfato) es un nucleótido no nucleico constituido por una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y tres moléculas de ácido fosfórico. En la célula vegetal se realiza la síntesis de ATP en las mitocondrias y en los cloroplastos, a través de las reacciones de fosforilación oxidativa y fotofosforilación, respectivamente, a través de los procesos celulares de respiración celular y fotosíntesis. 23 128663 _ 0001-0032.indd 23 27/4/09 17:47:04 Resolución de la prueba (Modelo 2 de 2007) 3. Replicación o duplicación es el proceso por el cual el ADN puede formar réplicas exactas de sí mismo. La replicación permite así que las células hijas resultantes tras la división celular reciban la misma información genética que la célula madre. La replicación tiene lugar en la fase S de la interfase. Para que ocurra la duplicación la célula necesita: • ADN molde. • Nucleótidos: ATP, GTP, CTP, TTP. • Proteínas SSB (evitan que las dos cadenas de ADN se vuelvan a enrollar). • Enzimas: – Helicasas: rompen los puentes de hidrógeno que mantienen las dos cadenas de ADN unidas. – Topoisomerasas (o ADN girasas). Desenrollan en ADN y evitan tensiones celulares. – ADN ligasas: unen fragmentos de ADN mediante enlaces fosfodiéster al resto de la cadena. – ARN polimerasas (también llamadas primasas): son enzimas que sintetizan un pequeño fragmento de ARN de unos 10 nucleótidos, llamado ARN cebador, para ello utilizan como molde ADN. – ADN polimerasas (ADN de unos 1 000 nucleótidos). En los eucariotas tiene lugar en el núcleo (donde se encuentra el ADN), y en los procariotas, en el nucleoide (región donde se localiza el ADN o cromosoma circular). El proceso se realiza de la siguiente forma: Fase de iniciación 1. La replicación comienza en zonas del ADN donde existen determinadas secuencias de nucleótidos. El punto donde se inicia el proceso lo denominaremos ori C (punto de inicio). 2. A partir de ese punto interviene una enzima, la helicasa, que separa las hebras de ADN al romper los puentes de hidrógeno que mantenía unidos los nucleótidos complementarios. Las dos cadenas de ADN se separan de manera semejante a una cremallera que se abre. También intervienen las enzimas topoisomeras y girasas (eliminan tensiones). Una vez separadas las dos hebras intervienen las proteínas SSB, impidiendo que las dos cadenas se vuelvan a unir. 3. Como consecuencia del proceso se forma una burbuja de replicación en la que se observan dos zonas con forma de Y (llamadas horquillas de replicación). En la burbuja se observa una duplicación bidireccional. Es decir, la burbuja se va extendiendo a lo largo del cromosoma en los dos sentidos. Fase de elongación 4. A continuación comienza la síntesis de las hebras complementarias sobre cada una de las cadenas originales. El proceso se va a llevar a cabo gracias a la enzima ADN polimerasa III. Pero para que esta enzima actúe es necesario que exista una cadena corta de ARN (llamado ARN cebador o primer), de unos 40 o 50 nucleótidos. El ARN cebador es sintetizado por la primasa (que es una enzima ARN polimerasa). Para ello utiliza una cadena de ADN como molde y sintetiza por complementariedad un trozo de ARN. Una vez fabricado el trozo de ARN, ya puede actuar la ADN polimerasa III y sigue fabricando la nueva hebra de ADN. La ADN polimerasa III recorre la hebra antigua en sentido 3’ → 5’, y por lo tanto, fabrica la cadena complementaria en sentido 5’ → 3’ (es decir, la ADN polimerasa III une nucleótidos en sentido 5’ → 3’). La hebra así sintetizada se denomina hebra conductora o de síntesis continua. ¿Pero qué ocurre con la otra cadena de ADN molde? El ADN polimerasa solo puede avanzar en sentido 3’ → 5’, y la otra cadena está en dirección contraria. En este caso, la síntesis es discontinua y se produce en cortos segmentos. Los fragmentos que se forman se llaman fragmentos de Okazaki, y constan de unos 1 000 a 2 000 nucleótidos. 128663 _ 0001-0032.indd 24 27/4/09 17:47:04 Curso 2006-2007 Fase de finalización Cada hebra recién sintetizada y la que ha servido de molde se enrollan originando una doble hélice. En los eucariotas el proceso es muy parecido al de los procariotas, pero cabe destacar algunas diferencias: • En los eucariotas el ADN es mucho mayor que el ADN procariota. Por ello, en eucariotas existen varios puntos de iniciación (llamado replicón) a lo largo del cromosoma. Así, se forman varias horquillas de replicación, lo que acelera el proceso. • Como el ADN de los eucariotas está asociado a histonas, la replicación debe tener en cuenta la síntesis de estas proteínas. Las histonas originales se mantienen en la hebra conductora, mientras que las nuevas histonas se unen a la hebra de ADN retardada. • El tamaño de los fragmentos de Okazaki es menor en los eucariotas (100 a 200 nucleótidos), mientras que en los procariotas es de unos 1 000 a 2 000 nucleótidos. • Existen 5 ADN polimerasas en eucariotas, que se reparten el proceso de replicación de la hebra continua y la hebra retardada, así como la corrección de errores. La replicación del ADN se dice que es semiconservativa, ya que cada nueva hélice conserva la cadena original que sirvió de molde y una cadena nueva. Este modelo fue propuesto por Watson y Crick). Distrito universitario de Andalucía ¿Cómo se forma un fragmento de Okazaki? En primer lugar se forma un corto fragmento de ARN cebador por la primasa (ARN polimerasa). A partir de este fragmento de ARN intervine la ADN polimerasa III y fabrica fragmentos de unos 1 000 nucleótidos de ADN. A continuación, la ADN polimerasa I (gracias a su actividad exonucleasa) retira los ARN cebadores y fabrica (gracias a su actividad polimerasa) los segmentos de ADN que faltan. Por último, tras la eliminación de los ARN cebadores, los fragmentos de Okazaki se unen gracias a la acción de las enzimas ligasa. Como consecuencia se forma una hebra, llamada retardada, ya que su síntesis es más lenta que la de la hebra conductora. 4. La alta concentración de sal en el medio externo del microorganismo provoca la deshidratación de los microorganismos que intentan colonizar el alimento. Ello es debido a que el medio externo se hace hipertónico por la cantidad de sal añadida, respecto al medio interno del microorganismo, que es hipotónico. Se produce así, debido al proceso de ósmosis, una salida de agua desde el microorganismo hacia el exterior, lo que provocará que las células del microorganismo se arruguen por la pérdida de agua. 5. El sistema inmune se activa contra estructuras extrañas, denominadas antígenos, produciendo anticuerpos específicos. Si los microorganismos producen estructuras parecidas a las que se presentan en el organismo infectado, entonces el sistema inmune las reconoce como propias y no responde ante ellas. 6. a) Se trata de una célula eucariótica animal por no poseer pared celular, y cloroplastos, estructura y orgánulo, respectivamente, exclusivas de las células animales. Además posee centríolos, que son orgánulos solo presentes en las células animales. 1. Membrana plasmática. 2. Aparato de Golgi. 3. Mitocondria. 4. Retículo endoplasmático rugoso. 5. Nucleolo. b) 2. Aparato de Golgi: modificación de proteínas sintetizadas en el RER, secreción de proteínas, formación de lisosomas. 3. Mitocondria: síntesis de ATP, respiración celular. 1. Membrana plasmática. Composición química: lípidos, proteínas y glúcidos. Funciones: separar la célula de su medio, relacionar la célula con su medio, transporte selectivo de sustancias, recepción y transmisión de señales desde el exterior al interior celular. 25 128663 _ 0001-0032.indd 25 27/4/09 17:47:04 Resolución de la prueba Modelo 2. Opción (Modelo 2 de 2007) B 1. Las unidades estructurales de las proteínas son los aminoácidos. La fórmula general de un aminoácido es: H Átomo de hidrógeno H2N C Radical Grupo amino O C Grupo carboxilo OH Parte variable de los aminoácidos Cada aminoácido está formado de un grupo amino (NH2), que es básico, y un grupo carboxilo (2COOH), de naturaleza ácida. Ambos grupos se unen a un átomo de C central, al cual también se une un grupo radical –R o cadena lateral y un átomo de hidrógeno. Atendiendo a los radicales se distinguen 20 tipos de aminoácidos constituyendo las proteínas, que pueden ser: – Aminoácidos alifáticos: que pueden ser: Neutros: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, serina, treonina, cisteína, metionina. Básicos: lisina, arginina, asparagina, glutamina. Ácidos: ácido aspártico y ácido glutámico. – Aminoácidos aromáticos: fenilalanina y tirosina. – Aminoácidos heterocíclicos: prolina, triptófano, histidina. Funciones de las proteínas. Las proteínas son macromoléculas capaces de adoptar una gran diversidad estructural, lo que les permite desempeñar funciones muy diversas: – Función estructural. A nivel celular destacan las glicoproteínas de la membrana plasmática, las proteínas que forman parte de los microtúbulos del citoesqueleto, cilios y flagelos, o las histonas que se asocian al ADN para formar la cromatina. A nivel histológico podemos citar la queratina de la dermis o el colágeno de los tejidos conjuntivos. – Función contráctil. La actina y la miosina son proteínas que se asocian entre sí, llevando a cabo la contracción muscular. – Función de reserva. Desempeñan esta función la ovoalbúmina de la clara de huevo o la caseína de la leche. – Función de transporte. Son proteínas transportadoras las permeadas de la membrana celular, la hemoglobina de la sangre de vertebrados, que se encarga del transporte de oxígeno por la sangre o las lipoproteínas del plasma sanguíneo (HDL, LDL, etc.). – Función hormonal. Son proteínas reguladoras que, distribuidas por la sangre, actúan por todo el organismo. Entre ellas podemos citar la insulina y el glucagón, segregadas por el páncreas, que regulan el metabolismo de la glucosa. – Función enzimática. Son proteínas que favorecen las reacciones químicas que tienen lugar en la célula de los organismos. Entre ellas cabe citar la catalasa, la peroxidasa, los citocromos, etc. – Función defensiva. Destacan las inmunoglobulinas o anticuerpos, que defienden al organismo contra las infecciones, o la trombina y el fibrinógeno, que participan en la coagulación sanguínea. – Función homeostática. Realizan esta función proteínas capaces de mantener el equilibrio del medio interno. 2. Glucólisis: conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales una molécula de glucosa (seis átomos de carbono) se escinde en dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una). 128663 _ 0001-0032.indd 26 27/4/09 17:47:04 Curso 2006-2007 Distrito universitario de Andalucía En la glucólisis, además se producen finalmente, por cada molécula de glucosa, dos moléculas de NADH y dos moléculas de ATP. Dicho proceso tiene lugar en todas las células, desde las procariotas hasta las eucariotas, tanto animales como vegetales y ocurre en el citoplasma celular. Fermentación: proceso catabólico, de oxidación incompleta de compuestos orgánicos (ya que no se libera toda la energía química que contienen), anaerobio, en el que el producto final de las mismas es un compuesto orgánico. También se produce ATP por fosforilación a nivel de sustrato. El producto final orgánico que se obtiene en la fermentación es lo que caracteriza los diversos tipos. La fermentación ocurre en determinadas células animales (como las células musculares en condiciones de anoxia) y en algunos microorganismos. El proceso tiene lugar en el citoplasma. Fosforilación oxidativa: proceso de síntesis de ATP en la respiración. Tiene lugar en la membrana interna de la mitocondria, a nivel de las partículas ATP sintetasas o partículas F. La síntesis de ATP se realiza por la unión de un grupo fosfato al ADP. Esta reacción requiere de un aporte de energía para producirse. En la membrana interna, los electrones liberados en las oxidaciones fluyen desde el NADH1 y el FADH2 hasta el oxígeno molecular, liberando energía. La energía liberada se invierte en provocar un bombeo de protones (H1) desde la matriz mitocondrial hacia el espacio intermembranoso. Ello provoca un gradiente electroquímico, es decir, una diferencia de carga eléctrica a ambos lados de la membrana interna. Cuando los protones en exceso en el espacio intermembranoso vuelven a la matriz mitocondrial, lo hacen atravesando las partículas F, suministrándoles la energía necesaria para la síntesis de ATP. El proceso tiene lugar en las mitocondrias de todas las células eucariotas aeróbicas. β-oxidación: conjunto de transformaciones mediante las cuales, a través de distintas reacciones metabólicas, los ácidos grasos se degradan eliminando dos carbonos en forma de acetilCoA. Dicho proceso tiene lugar en la matriz de las mitocondrias de todas las células de organismos aeróbicos. Fotosíntesis: conversión de la energía luminosa en energía química (ATP), que es utilizada para la síntesis de materia orgánica. El proceso tiene lugar en los cloroplastos y es llevado a cabo por bacterias fotosintéticas (cianobacterias, bacterias purpúreas del azufre y las bacterias verdes del azufre) y todos los vegetales con clorofila (algas y plantas verdes). La fotosíntesis consta de dos fases: – La fase luminosa o dependiente de la luz, que tiene lugar en los tilacoides de los cloroplastos. En esta etapa se absorbe la energía luminosa que proviene del sol, gracias a unas moléculas fotorreceptoras (pigmentos). En dicha etapa se consigue obtener ATP y NADPH. – La fase oscura o independiente de la luz, que tiene lugar en el estroma de los cloroplastos. En dicha fase se utilizan los productos obtenidos en la fase anterior (ATP y NADPH), el CO2, tomado del medio y los compuestos ricos en nitrógeno, azufre y fósforo, procedentes de las sales minerales, para sintetizar materia orgánica (azúcares). La reacción global puede resumirse en la ecuación: 6 CO2 1 6 H2O 1 energía luminosa → C6H12O6 (glucosa) 1 6 O2 3. Los virus son partículas microscópicas muy pequeñas, solo visibles al microscopio electrónico, constituidas básicamente por un ácido nucleico envuelto en una cubierta proteica. Por tanto, los virus no pueden considerarse organismos celulares, sino acelulares, ya que carecen de organización celular. Se consideran también parásitos intracelulares obligados, ya que fuera de la célula (fase extracelular) carecen de las funciones de nutrición y relación. Sin embargo, dentro de la célula (fase intracelular) son capaces de replicarse, aunque para ello precisan de la maquinaria metabólica de la célula hospedadora. En todo virus se pueden distinguir los siguientes componentes: – Genoma vírico. Se compone de una o varias cadenas de ADN o ARN, pero nunca los dos a la vez, mono o bicatenario. – Cápsida. Cubierta formada por capsómeros, proteínas globulares que se disponen de una manera regular y simétrica, lo que determina la existencia de varios tipos de cápsida: icosaédricas, helicoidales y complejas. El ácido nucleico y la cápsida constituyen la nucleocápsida. 27 128663 _ 0001-0032.indd 27 27/4/09 17:47:04 Resolución de la prueba (Modelo 2 de 2007) – Envoltura membranosa. Compuesta de una bicapa lipídica procedente de la célula a la que parasitan. Esta cubierta solo está presente en determinados virus, como el que produce la rabia, la hepatitis, la viruela o el sida. El ciclo lítico de un virus conduce a la destrucción (lisis) de la célula huésped. Para ello el virus penetra dentro de la célula huésped y utiliza la maquinaria replicativa de dicha célula para generar nuevos virus. Para explicar las fases detalladas del ciclo lítico de un bacteriófago tomaremos como ejemplo el bacteriófago T4, un virus de cápsida compleja compuesto de cabeza y una cola, en la que hay una placa basal y fibras de fijación. El genoma de dicho virus se compone de una molécula de ADN doble y circular empaquetada en la cabeza. Las etapas generales que sigue este virus en su ciclo lítico son: 1. Fase de fijación o adsorción. El virus penetra en el interior de la célula hospedadora. Para ello se fija inicialmente a la célula bacteriana a través de las puntas de las fibras caudales mediante enlaces químicos, y posteriormente de forma mecánica, clava las espinas basales en la pared de la bacteria. 2. Fase de penetración. El bacteriófago, mediante enzimas lisozimas situadas en su placa basal, perfora la pared celular de la bacteria y a continuación contrae la vaina de la cola e introduce el ácido nucleico por inyección. 3. Fase de eclipse. Tras liberarse el ADN en la célula hospedadora se produce la replicación del virus, para ello utiliza nucleótidos y la enzima ARN polimerasa del huésped, con lo que produce ARNm viral, que es traducido en proteínas víricas por los ribosomas de la bacteria. El ADN del virus también se replica, utilizando para ello los complejos enzimáticos de la bacteria. 4. Fase de ensamblaje. Una vez sintetizados los diferentes componentes víricos (capsómeros, fibras caudales…) se ensamblan con el ADN vírico. 5. Fase de lisis o liberación. Los nuevos virus salen al exterior celular, para ello utilizan la enzima endolisina, que actúa induciendo la lisis de la pared bacteriana. Los nuevos virus hijos son ya capaces de infectar a otra bacteria. 4. Sí. La fase oscura o fase independiente de la luz se puede realizar en ausencia o presencia de luz debido a que las moléculas necesarias para que se realice ya se han formado en la etapa luminosa o dependiente de la luz. 5. Al tratarse de una cadena de ADN de doble cadena (bicatenario) y siguiendo el principio de complementariedad de bases donde la adenina es complementaria de la timina y la guanina de la citosina, el porcentaje de bases será: Timina: 30 %; Guanina: 20 %; Citosina: 20 % Sabiendo que las bases púricas son adenina y guanina, y las pirimidínicas son citosina y timina y que: Adenina 1 Guanina 5 Citosina 1 Timina Bases púricas: 50 % (30 % adenina 1 20 % de guanina) Bases pirimidínicas: 50 % (30 % timina 1 20 % de citosina) Relación bases púricas/pirimidínicas en dicha molécula es 1:1, ya que cumple el principio de complementariedad de bases. 6. a) La imagen que se muestra pertenece a una meiosis y representa la metafase I de la primera división meiótica, porque se aprecia que los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula y en ellos ya se ha producido el sobrecruzamiento que da lugar a la recombinación génica. Los componentes celulares señalados con números corresponden a: 1: cromosomas o bivalente 2: centríolos 3: huso mitótico En la placa celular se disponen las tétradas o bivalentes, unidas por los quiasmas, dispuestos en el ecuador de la célula. La membrana nuclear y los nucleolos han desaparecido. Las fibras 128663 _ 0001-0032.indd 28 27/4/09 17:47:04 Curso 2006-2007 Distrito universitario de Andalucía que salen de los cinetocoros de las dos cromátidas hermanas, al contrario que en la metafase mitótica, se dirigen al mismo polo, por lo que no se separan, no darán lugar a dos cromosomas de una sola cromátida, sino a uno solo de dos cromátidas. b) La etapa siguiente corresponde a la anafase I. Los dos cromosomas homólogos que forman los bivalentes se separan y migran, cada uno constituido por dos cromátidas, hacia polos opuestos. Al final de la meiosis aparecerán cuatro células hijas haploides, con la mitad de cromosomas que la célula madre (2n). Contenido genético: AB, Ab, aB y ab. 29 128663 _ 0001-0032.indd 29 27/4/09 17:47:04 Criterios específicos de corrección (Modelo 2 de 2007) Modelo 2. Opción A 1. Total 2 puntos Enzima: proteína que acelera la velocidad de las reacciones metabólicas......................... 0,4 puntos Centro activo: región de la enzima formada por los aminoácidos que se unen con el sustrato ................................................................................................................... 0,4 puntos Coenzima: biomolécula orgánica que interviene en determinadas reacciones enzimáticas ........................................................................................................................ 0,4 puntos Inhibidor: sustancia que disminuye o anula la actividad enzimática ................................ 0,4 puntos Energía de activación: energía que hay que suministrar a los reactivos para que la reacción química se produzca ....................................................................................... 0,4 puntos 2. Total 2 puntos Función: la célula lo utiliza como intermediario energético o es el vehículo en la transferencia de energía celular ................................................................................ 0,5 puntos Composición química: base nitrogenada (adenina), ribosa y tres moléculas de ácido fosfórico .............................................................................................................. 0,3 puntos Orgánulos de la célula vegetal: mitocondrias y cloroplastos............................................. 0,4 puntos Reacciones metabólicas: fosforilación oxidativa y fotofosforilación ................................. 0,4 puntos Procesos celulares: respiración celular y fotosíntesis ........................................................ 0,4 puntos 3. Total 2 puntos Para obtener la máxima puntuación deben mencionarse: origen de replicación, cadenas adelantada (conductora) y retrasada (retardada), cebador, fragmento de Okazaki, ADN y ARN polimerasas y ligasa ..................................................................... 1 punto Duplicar el material genético antes de la división celular ................................................. 0,5 puntos Las hebras de ADN resultantes de la replicación tienen una cadena antigua y otra de nueva síntesis ..................................................................................................... 0,5 puntos 4. Total 1 punto La alta concentración de sal provoca la deshidratación de los microorganismos que intentan colonizar el alimento así protegido ................................................................. 1 punto 5. Total 1 punto El sistema inmune se activa contra estructuras extrañas denominadas antígenos, si los microorganismos producen estructuras parecidas a las que se presentan en el organismo infectado, entonces el sistema inmune las reconoce como propias y no responde ante ellas ....................................................................................................... 1 punto 6. Total 2 puntos a) Célula animal ............................................................................................................... 0,2 puntos Carece de pared celular, presenta centríolos, no tiene cloroplastos, etc. (Solo tres criterios, 0,1 punto cada uno) ...................................................................... 0,3 puntos 1: Membrana celular; 2: aparato de Golgi; 3: mitocondria; 4: retículo endoplasmático rugoso; 5: nucleolo (0,1 punto cada componente) ............................ 0,5 puntos b) Aparato de Golgi (2): modificación de proteínas sintetizadas en el RER, secreción de proteínas, formación de lisosomas, etc. (Solo una) ............................... 0,25 puntos Mitocondrias (3): síntesis de ATP, respiración celular. (Solo una) ............................. 0,25 puntos Composición química de las membranas: lípidos, proteínas y glúcidos .................... 0,25 puntos 128663 _ 0001-0032.indd 30 27/4/09 17:47:04 Criterios específicos de corrección (Modelo 2 de 2007) Modelo 2. Opción B 1. Total 2 puntos Aminoácidos...................................................................................................................... 0,2 puntos Fórmula general ................................................................................................................ 0,2 puntos Atendiendo a la variedad de radicales pueden ser: ácidos, básicos, neutros, aromáticos, hidrófilos, hidrófobos, heterocíclicos. (Solo cuatro tipos, 0,15 puntos cada uno) ........... 0,6 puntos Transporte: hemoglobina; enzimática: pepsina; contracción de células musculares: miosina; hormonal: insulina; inmunitaria: inmunoglobulinas; estructural: queratina. (Cada función con su ejemplo, 0,2 puntos) ......................................................................... 1 punto Distrito universitario de Andalucía Funciones: separar la célula de su medio; relacionar a la célula con su medio; transporte selectivo de sustancias, etc. (Dos funciones, 0,125 puntos cada una)...... 0,25 puntos 2. Total 2 puntos Glucolisis: conjunto de reacciones metabólicas mediante las cuales una molécula de glucosa se transforma en dos moléculas de ácido pirúvico. Fermentación: degradación anaeróbica de la glucosa; proceso catabólico en el que el aceptor final de los electrones es una molécula orgánica. Fosforilación oxidativa: la energía liberada durante el transporte electrónico desde los coenzimas reducidos hasta el oxígeno se aprovecha para sintetizar ATP a partir de ADP 1 P. β-oxidación: conjunto de transformaciones mediante las cuales, a través de distintas reacciones metabólicas, los ácidos grasos se degradan eliminando dos carbonos en forma de acetilCoA. Fotosíntesis: proceso por el cual la energía solar es utilizada para obtener moléculas ricas en energía y moléculas reductoras, que se utilizarán para sintetizar moléculas orgánicas. (Cada definición, 0,2 puntos) ............................................ 1 punto Glucólisis: todas las células, en el citoplasma. Fermentación: las células animales y algunos microorganismos, en el citoplasma. Fosforilación oxidativa: las células de todos los organismos aeróbicos, mitocondrias. β-oxidación: las células de todos los organismos aeróbicos, mitocondrias. Fotosíntesis: las células fotosintetizadoras de las plantas superiores y algas verdes, en los cloroplastos. (Cada tipo de célula y lugar, 0,2 puntos) .............................................................................................................. 1 punto 3. Total 2 puntos Virus: forma acelular constituida básicamente por proteínas y un solo tipo de ácido nucleico, que necesita células vivas para multiplicarse (parásito obligado) ............................................................................................................ 0,5 puntos Ciclo lítico: para obtener la máxima puntuación se deben mencionar, existencia de receptores específicos en la superficie de la bacteria a los que se une el fago; inyección del ácido nucleico vírico por la vaina contráctil o entrada del ácido nucleico junto con la cápsida y posterior pérdida de la cápsida; utilización de la maquinaria biosintética de la bacteria para producir muchas copias del ácido nucleico y de la cápsida, así como de otros componentes víricos, si los tuviera; unión de los componentes sintetizados, rodeándose cada molécula de ácido nucleico vírico de la correspondiente cápsida; rotura de la célula por enzimas líticas que permiten la salida de los nuevos fagos formados ............................................. 1,5 puntos 4. Total 1 punto Esta etapa se puede desarrollar en presencia o ausencia de luz porque las moléculas necesarias para que se realice ya se han formado en la etapa luminosa y serán utilizadas por las células fotosintetizadoras haya o no luz ...................................... 1 punto 31 128663 _ 0001-0032.indd 31 27/4/09 17:47:04 Criterios específicos de corrección (Modelo 2 de 2007) 5. Total 1 punto Timina 30%, guanina 20%, citosina 20% ........................................................................ 0,25 puntos Bases púricas 50% ........................................................................................................... 0,25 puntos Bases pirimidínicas 50% .................................................................................................. 0,25 puntos Bases púricas/bases pirimidínicas 5 1 ............................................................................ 0,25 puntos 6. Total 2 puntos a) Meiosis.......................................................................................................................... 0,2 puntos Metafase I ..................................................................................................................... 0,2 puntos 1: cromosomas o bivalente; 2: centríolos; 3 huso mitótico .......................................... 0,3 puntos Disposición de bivalentes en el ecuador de la célula.................................................... 0,3 puntos b) Representación de la anafase ........................................................................................ 0,4 puntos Aparecerán cuatro células haploides ............................................................................ 0,2 puntos Contenido genético: AB, Ab, aB y ab ............................................................................ 0,4 puntos 128663 _ 0001-0032.indd 32 27/4/09 17:47:04
