Junio 2004 - laprofedeciencias

OPCIÓN A
1. Un componente fundamental de las células eucariotas es el
citoesqueleto:
a) Enumere los componentes de esta estructura (0.75 puntos).
b) De los anteriores, uno de ellos participa en el transporte de orgánulos y
partículas en el interior de la célula. Cítelo, explique su estructura e
indique otra función que desempeñe (1,25 puntos).
a) En el citosol de una célula eucariota aparecen estructuras filamentosas de
naturaleza proteica que constituyen el citoesqueleto. Es una estructura con
función dinámica que se reorganiza de un modo constante. Las estructuras o
componentes filamentosos que constituyen el citoesqueleto son de tres tipos:
microtúbulos, microfilamentos y filamentos intermedios. Todos están
interconectados y sus funciones son coordinadas.
b) El citoesqueleto está implicado en el mantenimiento o en los cambios de
forma de la célula, en la organización interna celular y en el movimiento celular
y endocelular de orgánulos.
Los microtúbulos se encargan del transporte intracelular de orgánulos
(vesículas, mitocondrias), son los principales componentes del citoesqueleto de
las células eucarióticas. Son de 250 Å de diámetro y están formados por
proteínas globulares, denominadas tubulinas, que se disponen
helicoidalmente de forma que cada vuelta hay 13 unidades que dejan un hueco
central. Aparecen libres en el citoplasma, aunque la mayoría se disponen
radialmente al centrosoma, que es una región próxima al núcleo
celular, considerada como el centro organizador de microtúbulos.
Los microtúbulos también intervienen en la formación del huso acromático.
2. Con referencia al catabolismo:
a) Explique la diferencia entre respiración y fermentación. (1 punto).
b) Explique a qué se debe el diferente rendimiento energético en estos
procesos (1 punto).
a) El catabolismo comprende el metabolismo de degradación oxidativa de
moléculas orgánicas para la obtención de la energía necesaria para que la
célula realice sus funciones vitales. La energía útil, necesaria para las múltiples
actividades de los distintos organismos, procede de la almacenada en los
enlaces químicos de biomoléculas exclusivas de los seres vivos.
La célula debe disponer de una última molécula aceptora de los electrones o
los hidrógenos desprendidos en las reacciones de oxidación. Según sea la
naturaleza de la molécula aceptora final de esos electrones, los seres vivos se
pueden clasificar como aerobios, si el aceptor es el oxígeno molecular, o
anaeróbicos, si es otra molécula.
El conjunto de las rutas de degradación de la glucosa y otras biomoléculas en
condiciones aerobias se denomina respiración celular. Las rutas de
degradación de la glucosa en condiciones anaerobias se denominan
fermentaciones.
El catabolismo aerobio está formado por varias rutas metabólicas que
conducen finalmente a la obtención de moléculas de ATP. La glucosa y los
ácidos grasos que entran en la célula son degradados mediante glucólisis y la
beta oxidación respectivamente a acetil-CoA. Las proteínas se descomponen
en sus aminoácidos constituyentes, formando diferentes metabolitos
intermediarios. Finalmente, todos ellos entran en el ciclo de Krebs y la cadena
respiratoria, produciendo CO2, H2O y ATP.
Mediante la respiración celular, que abarca el ciclo de Krebs, la cadena de
transporte electrónico y la fosforilación oxidativa, la materia orgánica es
oxidada completamente a materia inorgánica, CO2 y H2O, siendo el
rendimiento energético muy elevado.
La fermentación es ruta catabólica anaeróbica en la que el aceptor final de los
electrones no es el oxígeno molecular sino una molécula orgánica sencilla que,
al reducirse, se transforma en otra molécula orgánica. Son procesos
catabólicos parciales, ya que los productos finales aún contienen enlaces de
alta energía en sus moléculas y, por lo tanto, el rendimiento energético es bajo.
b) Para obtener el balance energético de la oxidación de una molécula de
glucosa mediante un proceso respiratorio aerobio debemos tener en cuenta
todas las fases:
- Glucosa → 2 ácido pirúvico (glúcolisis) + 2 ATP + 2 NADH = 8ATP
- 2 ácido pirúvico → 2 acetil-CoA + 2 NADH = 6 ATP
- 2 acetil-CoA → 4 CO2 (Ciclo de Krebs) + 2 GTP + 6 NADH +
2 FADH2 = 24 ATP
Con lo que tenemos un total de 38 ATP/mol de glucosa.
En la respiración celular la materia orgánica es degradada completamente a
materia inorgánica y, por tanto, el balance energético del proceso es elevado.
En las fermentaciones las coenzimas reducidas no ceden sus electrones a una
cadena cuyo aceptor final es el oxígeno, sino que los ceden directamente a un
compuesto orgánico que se reduce y es el producto característico de cada
fermentación (láctica, alcohólica...). La degradación de la glucosa no es
completa y el producto final sigue siento materia orgánica.
El balance energético al degradar una molécula de glucosa por fermentación es
mucho más bajo que mediante respiración. Es de 2 ATP/mol de glucosa,
correspondiendo estas moléculas de ATP a las obtenidas en la glucólisis.
3. Una determinada especie animal tiene tres pares de cromosomas:
a) Indique cuántos cromosomas tendrá un espermatozoide, ¿cuántos
tendrá un óvulo?. Razone la respuesta.
b) Haga un esquema de la metafase mitótica de una célula de ese
organismo (0,5 puntos).
c) Indique en qué tipo de células de ese animal se llevaría a cabo la
mitosis, ¿y la meiosis? (0,5 puntos).
d) ¿Qué tipos de espermatozoides puede formar ese animal en función de
los cromosomas sexuales?. Razone la respuesta (0,5 puntos).
Solución:
a) Los espermatozoides son células haploides, éstas son aquéllas cuya
dotación cromosómica está formada por un solo juego de cromosomas, tal y
como ocurre en los gametos. Al número de cromosomas de una célula haploide
se le representa por la letra n. Si la célula representada posee 2n = 6
cromosomas, tanto el óvulo como el espermatozoide poseerá n = 3
cromosomas.
b) En el siguiente esquema se representa una célula 2n=6 en metafase
mitótica.
c) La meiosis tiene lugar en todos los ciclos biológicos en los que se da un
proceso de reproducción sexual. Es un tipo de división celular cuyo objetivo es
la formación de células haploides (n), denominadas gametos (óvulos o
espermatozoides), a partir de una célula diploide (2n). Las células sexuales se
reproducen por meiosis. La mitosis interviene en el crecimiento de los seres
pluricelulares y en la reproducción asexual de los organismos. Es un proceso
de división celular mediante el cual, a partir de una célula madre, aparecen dos
células hijas con idéntica dotación cromosómica que su progenitora. Las
células somáticas del animal se reproducen por mitosis.
d) Las espermatogoinas (células madre de los espermatozoides) contienen dos
tipos de cromosomas sexuales: el cromosoma X y el cromosoma Y. Por tanto,
ese animal puede formar 2 tipos de espermatozoides, los que poseen el
cromosoma sexual X y los que contiene el Y.
4. Referente a la replicación:
El siguiente esquema corresponde a la replicación de una molécula de
ADN, en el que las flechas indican la dirección de replicación de las
nuevas cadenas.
a) Indique lo que significan las letras A, B, C; y E ( 1 punto).
b) Explique por qué es necesaria la síntesis de los fragmentos, señalados
en esquema con la letra C, e indique los pasos necesarios para que se
unan dichos fragmentos haciendo referencia al nombre y actividad de las
enzimas implicadas en este proceso (1 punto).
Solución:
a) A. Hebra de replicación continúa del ADN.
B. Hebra de replicación discontinúa del ADN.
C. Fragmento de Okazaki.
E. Cebador
b) La replicación es llevada a cabo por las ADN-polimerasas, que toman como
molde la hebra parental y van adicionando nucleótidos complementarios para
formar la hebra hija. La replicación es en sentido 5´ → 3´ en las dos hebras,
pero las ADN-polimerasas no realizan la síntesis “de novo”, estos enzimas
precisan de un polinuclétido de ARN, al cual añaden nucleótidos. El segmento
de ARN recibe el nombre de cebador o primer y es sintetizado por una ARNpolimerasa o primasa.
En una de las hebras, la hebra conductora, la replicación se realiza de forma
continua, pero en la otra hebra, debido a la incapacidad por parte de las ARNpolimerasas de sintetizar la nueva hebra complementaria de DNA en dirección
3´ → 5´, partiendo de la horquilla de replicación y de un modo bidireccional, la
única solución posible es la de su síntesis en pequeños fragmentos, recibiendo
el nombre de hebra retardada. Este problema se resuelve recurriendo a una
replicación por fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki.
Los fragmentos de Okazaki son sintetizados por la ARN-polimerasa III a partir
de los cebadores sintetizados por la primasa. A continuación, la ADN
polimerasa I elimina los cebadores gracias a su actividad exonucleasa, y
rellena los huecos. Por último, una ligasa sella los fragmentos.
5. En relación con los microorganismos:
a) ¿En qué consiste la esterilización? (0,5 puntos).
b) Cite dos métodos de esterilización?. (0,5 puntos).
c) ¿Cuál es la finalidad de la pasteurización?. (0,5 puntos).
d) Indique para que sirve la tinción de Gram (0,5 puntos)
Solución:
a) - Esterilización: Es un proceso mediante el cual se eliminan todas las
formas de vida de un medio de cultivo, incluidos los microorganismos que lo
contaminan. Las diferentes técnicas de esterilización se pueden agrupar en
métodos físicos y químicos.
b) - Métodos físicos: El más usado se lleva a cabo mediante calor que puede
ser seco o húmedo. También se usan radiaciones electromagnéticas y filtros.
- Métodos químicos: Determinados productos químicos, naturales o sintéticos,
también pueden controlar el crecimiento bacteriano. Pueden actuar matando al
microorganismo o inhibiendo el crecimiento del mismo.
c) Pasteurización: Es un proceso utilizado en la industria alimentaria y
consiste en la reducción de la población microbiana presente en los animales.
Actualmente se utiliza para prolongar el periodo de almacenamiento de la leche
y sus derivados y se consigue elevando la Tª a 71 ºC durante un tiempo muy
corto, unos 15 segundos.
d) Las bacterias se han clasificado durante mucho tiempo en gram+ y gram-,
de acuerdo con el color que adquieren al teñirlas de Gram, método o tinción
diseñada por el bacteriólogo danés Han Christian Gram (1853-1938). Hoy
sabemos que ese comportamiento de las bacterias responde a diferencias en
la composición de su pared celular.
Las paredes bacterianas poseen una característica molecular común: el
entramado