La Rioja - ies "poeta claudio rodríguez"
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LA RIOJA Índice PAU septiembre 2007 Resolución PAU septiembre 2007 PAU junio 2007 Resolución PAU junio 2007 370 371 380 382 Información extraída de la página web de la Universidad de La Rioja: http://www.unirioja.es/servicios/sga/acceso/pau_logse/indicepau.shtml Criterios generales: 1. En las preguntas compuestas por varios apartados, todos ellos tienen el mismo valor. 2. Las definiciones han de ser concretas, no se admiten aproximaciones, aunque esto no implica necesariamente que deban ser definiciones estándar. 3. Cuando se pide esquematizar una ruta bioquímica, no es necesario incluir todas las fórmulas químicas ni todas las enzimas que intervienen; es suficiente con que aparezcan los compuestos iniciales, los intermediarios más importantes y los productos que se obtienen. 4. Cuando se piden diferencias o comparaciones, no se admiten explicaciones independientes de los distintos temas o procesos, sino específicamente las diferencias o comparaciones. 5. En las preguntas en que se pide razonar la respuesta, se calificará con cero si dicho razonamiento está ausente. 6. Cuando se pide un dibujo, es necesario hacerlo (no vale con dar una explicación). Los dibujos que se piden serán válidos si van acompañados de carteles que señalen claramente sus componentes. 7. En el problema no vale solamente con dar el resultado, sino que es necesario explicar cómo se ha llegado a su obtención. Cada alumno deberá desarrollar solo una de las dos opciones que se presentan. En ningún caso deberá contestar parte de las preguntas de una opción y parte de la otra. Especificar al inicio del ejercicio la opción elegida. Cada pregunta vale 1 punto. El tiempo disponible máximo es de 1 hora y 30 minutos. 128663 _ 0369-0389.indd 369 27/4/09 18:03:15 Enunciado de la prueba Opción (Septiembre de 2007) A 1. Cite tres propiedades del agua y explique por qué son importantes para los seres vivos. 2. Explique brevemente qué tipo de moléculas son las ceras. Describa una función de las ceras en las plantas. Habrá observado que al mojarse las uvas no queda una película de agua en toda la superficie. Explique por qué ocurre este fenómeno. 3. Explique la composición y estructura del citoesqueleto. 4. Indique las semejanzas estructurales entre mitocondrias y cloroplastos. 5. Establezca dos diferencias entre la profase mitótica y la profase I meiótica. Haga un esquema de un bivalente señalando sus componentes. 6. Haga un esquema del ciclo de Krebs. Señale los compuestos que entran y los que salen. En qué células tiene lugar dicho ciclo. 7. Explique en qué consisten las mutaciones moleculares. Ponga un ejemplo concreto. 8. Explique la contribución de la biotecnología a la industria farmacéutica. 9. Describa brevemente el proceso que tiene lugar durante el rechazo de un tejido trasplantado. 10. En una variedad tropical de pimiento, las flores blancas y el fruto grande son caracteres dominantes (alelos B y G) frente a flores amarillas y fruto pequeño. ¿Qué descendencia fenotípica se obtendrá en la F2 de un cruzamiento entre una planta de flor blanca y fruto grande con otra de flor amarilla y fruto pequeño, si ambas son homocigóticas para los dos caracteres? ¿Qué probabilidad existirá de obtener una planta diheterocigótica a partir de plantas paternas de genotipos BbGg y bbGg? Opción B 1. Qué sales minerales forman parte de los seres vivos. Explique sus funciones. 2. Cite tres polisacáridos y explique sus diferencias estructurales y funcionales. 3. ¿Qué significa que la membrana celular es semipermeable? Indique las diferencias entre el transporte pasivo y el activo a través de la membrana. 4. Explique la relación entre el retículo endoplasmático y el complejo de Golgi. ¿Todas las vesículas de Golgi tienen igual composición y contenido? Razone la respuesta. 5. Defina los siguientes conceptos en relación con el ciclo celular: periodo G1, cromosoma homólogo, sobrecruzamiento, haploide. 6. Haga un esquema del ciclo de Calvin. Señale los compuestos que entran y los que salen. En qué células tiene lugar dicho ciclo. 7. Defina el concepto de virus. ¿Cómo se denomina el proceso por el cual el ARN de un virus pasa a ADN? Describa brevemente dicho proceso. ¿Cómo se denominan estos virus? 8. Cite cuatro ejemplos de enfermedades provocadas por bacterias e indique su modo de transmisión. 9. Qué son las vacunas y con qué fin se utilizan. Describa cuatro tipos de antígenos utilizados en la obtención de vacunas. 10. En un cruce dihíbrido AaBb 3 AaBb: ¿qué fracción de la descendencia será homocigótica para ambos caracteres recesivos? ¿Qué fracción será heterocigótica para ambas características? 128663 _ 0369-0389.indd 370 27/4/09 18:03:15 Resolución de la prueba Opción Curso 2006-2007 / SEPTIEMBRE A Distrito universitario de La Rioja 1. Algunas de las características físico-químicas de la molécula de agua son: – Elevada fuerza de cohesión entre sus moléculas, debido a los enlaces de hidrógeno. Ello explica que el agua sea un líquido prácticamente incompresible, ideal para dar volumen a las células, provocar la turgencia de las plantas, constituir el esqueleto hidrostático de algunos animales, como anélidos. También explica que el agua posea una elevada tensión superficial (su superficie opone una gran resistencia a romperse). Ello permite que determinados organismos puedan desplazarse por la lámina superficial del agua, y la ascensión de la savia bruta por los tubos capilares (capilaridad). – Elevado calor específico. Por ello hace falta mucho calor para elevar su temperatura. Esto convierte al agua en estabilizador térmico del organismo frente a los cambios bruscos de temperatura del ambiente. – Elevado calor de vaporización. Cuando el agua pasa del estado líquido al gaseoso absorbe mucho calor, con el que poder romper los enlaces de hidrógeno. Cuando el agua se evapora en la superficie de un ser vivo absorbe calor del individuo, actuando así como regulador térmico. – Mayor densidad en estado líquido que en estado sólido. Ello explica que el hielo forme una capa superficial termoaislante que permite la vida por debajo de ella en mares, lagos, ríos. – Elevada constante dieléctrica. Debido a su polaridad, el agua es un medio idóneo para disolver compuestos iónicos, como las sales minerales, y de compuestos covalentes, como los glúcidos. Esta capacidad de disolvente y su abundancia en el medio hace que sea el principal disolvente biológico, el vehículo de transporte de sustancias y el medio en el que se desarrollan todas las reacciones bioquímicas del organismo. – Bajo grado de ionización. En el agua líquida solo existe una muy pequeña cantidad de moléculas ionizadas. Ello explica que la concentración de iones hidronios (H3O1) y de iones hidroxilo (OH2) sea muy baja. Todas estas características permiten que el agua desempeñe un gran número de funciones en los seres vivos, como: – Función disolvente de sustancias. El agua es así el principal medio en el que tienen lugar la mayoría de las reacciones biológicas. – Función de transporte. El agua permite el transporte de sustancias desde el exterior hacia el interior del organismo y en el propio organismo. – Función estructural. El volumen celular y la turgencia de las plantas se debe a la presión que ejerce el agua interna. – Función bioquímica. El agua, además de ser el medio en el que transcurren muchas reacciones, puede participar de forma activa en las mismas, como en las reacciones de hidrólisis. – Función mecánica. El agua del líquido sinovial de las articulaciones de los vertebrados evita el contacto entre los huesos. – Función termorreguladora. Debido al elevado calor específico y a su elevado calor de vaporización, el agua permite mantener constante la temperatura interna del organismo, así como eliminar gran cantidad de calor con poca pérdida de agua. 2. Las ceras son lípidos saponificables simples. Se obtienen por esterificación de un ácido graso con un alcohol monovalente de cadena larga. En las plantas llevan a cabo funciones de protección y revestimiento. Su fuerte carácter lipófilo origina láminas impermeables que protegen muchos tejidos y formaciones dérmicas de animales y vegetales. En las plantas forman una película que recubre hojas, frutos, tallos jóvenes y flores, protegiéndoles de la evaporación y del ataque de parásitos. También pueden aparecer mezclados con ácidos grasos libres y esteroides, como la cera de abeja, la lanolina o el cerumen del conducto auditivo. La cubierta de las uvas está formada por ceras, por ello repelen al agua. 371 128663 _ 0369-0389.indd 371 27/4/09 18:03:15 Resolución de la prueba (Septiembre de 2007) 3. El citoesqueleto constituye una red de filamentos proteicos situados en el citosol, entre los que destacan los microfilamentos o filamentos de actina, los filamentos intermedios y los microtúbulos. Entre las funciones del citoesqueleto están: • Mantener la forma de la célula y, cuando es necesario, la posibilidad de cambiar de forma. • Posibilitar el desplazamiento de la célula (pseudópodos). • La contracción de las células musculares. • El transporte y organización de los orgánulos en el citoplasma. • División y motilidad celular. Los microfilamentos o filamentos de actina se sitúan principalmente en la periferia celular, debajo de la membrana. Son los principales componentes del citoesqueleto. Asociados a los filamentos de miosina son los responsables de la contracción muscular (células musculares). Además, mantienen la forma de la célula, facilitan la emisión de pseudópodos, provocan corrientes citoplasmáticas, intervienen en la estrangulación del citoplasma en la división celular (citocinesis) y permiten la estabilidad de las prolongaciones citoplasmáticas (por ejemplo, microvellosidades). Los filamentos intermedios desempeñan funciones estructurales. Aparecen en células sometidas a esfuerzos mecánicos, como las células epiteliales o las musculares lisas. Los microtúbulos son filamentos tubulares constituidos por moléculas proteicas (la tubulina). Tienen función estructural y mecánica. A partir de los microtúbulos se forma el citoesqueleto, los centriolos, los cilios, los flagelos y el huso mitótico. Intervienen en el transporte intracelular y forman parte de centriolos, cilios y flagelos. 4. Las principales semejanzas entre mitocondrias y cloroplastos son: • Según la teoría endosimbiótica, propuesta por Lynn Margulis, ambos orgánulos evolucionaron a partir de células procariotas primitivas. • Son los orgánulos energéticos de las células eucariotas. • Ambos orgánulos poseen una doble membrana, externa e interna, separadas por un espacio intermembranas. • Tienen una gran cantidad de membranas internas. En ellas se llevan a cabo procesos de transporte de electrones, necesarios para la obtención de energía en forma de ATP. • Poseen ribosomas 70S y ADN circular de doble cadena. • Son orgánulos semiautónomos, es decir, son capaces de realizar la síntesis de proteínas propias. • Se reproducen por división binaria, como las bacterias. 5. Las principales diferencias entre la profase mitótica y la profase I meiótica son: • La profase meiótica I es una etapa mucho más larga, que puede durar incluso años. • En la profase I de la meiosis cada cromosoma se aparea con su homólogo, constituyendo tétradas o bivalentes. Este apareamiento se denomina sinapsis y se produce a través de una estructura proteica, denominada complejo sinaptonémico. • Durante la profase I de la meiosis se produce sobrecruzamiento o intercambio de material cromatínico entre las cromátidas de los cromosomas homólogos, con lo que se produce recombinación génica. • En la profase I meiótica, después del intercambio de segmentos cromatínicos, los cromosomas permanecen unidos por los puntos donde ha tenido lugar dicho sobrecruzamiento, denominados quiasmas. 6. El ácido pirúvico producido en la glucólisis, para poder ser oxidado debe entrar en el interior de la mitocondria atravesando la doble membrana de esta. Para ello sufre un complicado proceso de oxidación y descarboxilación (pérdida de un átomo de carbono) en el que intervienen varias enzimas y coenzimas, transformándose en acetil-CoA. Esta molécula puede ya incorporarse al ciclo de Krebs. El ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos tricarboxílicos es un conjunto cíclico de reacciones que producen la oxidación completa del acetil-CoA hasta dióxido de carbono. Los electrones cedidos en dicha oxidación son captados por los transportadores de electrones, NAD1 y FADH, con lo que se 128663 _ 0369-0389.indd 372 27/4/09 18:03:15 Curso 2006-2007 SEPTIEMBRE reducen a NADH y FADH2, obteniéndose poder reductor. En dicho proceso también se libera energía en forma de GTP por fosforilación a nivel de sustrato. Dicho ciclo se lleva a cabo en la matriz mitocondrial. Por cada molécula de acetil-CoA que se oxida en el ciclo de Krebs se forman tres moléculas de NADH, una de FADH2 y una de GTP (5 1 ATP). Glucólisis Ácido pirúvico Coenzima A Acetil-CoA NADH1H1 NAD1 Ácido cítrico Ácido oxalacético Distrito universitario de La Rioja Glucosa Ácido málico Ácido isocítrico NAD1 H2O Ácido fumárico FADH2 FAD NADH1H1 H2O Ácido α-cetoglutárico Ácido succínico CO2 NAD1 H2O ATP ADP NADH1H1 7. Las mutaciones son alteraciones al azar del material genético. Las mutaciones moleculares, puntuales o génicas son aquellas que provocan alteraciones de la secuencia de nucleótidos de un gen. Según el tipo de alteración, se clasifican en dos tipos: a) Mutaciones por sustitución de bases. Cambios de una base por otra. Pueden ser: – Transiciones. Sustitución de una base púrica por otra, o de una pirimidínica por otra. Ejemplo: ADN GCC ACG AAA → GCC ACG AGA ARNm CGG UGC UUU → CGG UGC UCU Proteína Arg 2 Ser 2 Phe → Arg 2 Ser 2 Ser – Transversiones. Sustitución de una base púrica por una pirimidínica, o viceversa. Ejemplo: ADN GCC ACG AAA → GCC ACG ATA ARNm CGG UGC UUU → CGG UGC UAU Proteína Arg 2 Ser 2 Phe → Arg 2 Ser 2 Tir b) Mutaciones por pérdida (deleción) o inserción (adición) de nucleótidos. ADN GCC ACG AAA → GCC ACG AA ARNm CGG UGC UUU → CGG UGC UU Proteína Arg 2 Ser 2 Phe → Arg 2 Ser 8. La producción industrial farmacéutica más importante actualmente se basa en la obtención de vacunas y antibióticos nuevos. Para obtener vacunas se utilizan microorganismos muertos o atenuados. Hoy día se fabrican utilizando los mecanismos de la ingeniería genética. 373 128663 _ 0369-0389.indd 373 27/4/09 18:03:15 Resolución de la prueba (Septiembre de 2007) Los antibióticos se obtienen a partir de hongos: como los del género Cephalosporium, del que se obtienen cefalosporinas, o de las bacterias del género Streptomyces, de las que se obtiene la estreptomicina. Mediante biotecnología también es posible la producción de ciertas vitaminas, fabricadas industrialmente mediante procesos de fermentación microbiana. Así, por ejemplo, actualmente de forma industrial, a partir de las bacterias del género Pseudomonas se obtiene vitamina B12. Mediante biotecnología, utilizando técnicas de ingeniería genética a través de la manipulación de genes de unas células a otras, también se producen industrialmente determinadas sustancias de interés farmacéutico y médico: hormonas del crecimiento, interferón, insulina, hormonas esteroídicas, factores de coagulación sanguínea, enzimas utilizadas en fármacos, etc. 9. El sistema inmunológico del paciente trasplantado puede reaccionar contra los antígenos presentes en la membrana de las células del órgano trasplantado, ya que no las reconoce como propias. La causa primaria de las reacciones de rechazo estriba en las proteínas MHC (HLA en humanos) que tienen en su membrana los linfocitos y la mayoría de las demás células. Las moléculas de MHC de las células del tejido trasplantado actúan como antígenos extraños (autoantígenos) y desencadenan el proceso de rechazo. Si los autoantígenos del donante y el receptor no coinciden, se produce el rechazo, que comienza con el ataque de los linfocitos T citotóxicos, los cuales son los responsables de la lisis de las células de los tejidos trasplantados. Asímismo, en el rechazo también interviene la respuesta específica humoral, con la producción de anticuerpos, y la respuesta inespecífica, como la actuación de los macrófagos y el sistema de complemento. Para disminuir la probabilidad de rechazo se intenta que exista el máximo grado de histocompatibilidad entre donante y receptor, analizando el tipo de HLA que tienen sus células. Para ello se suministran fármacos inmunosupresores, como la cliclosporina, que inhiben la actividad del sistema inmunológico y su reconocimiento de moléculas extrañas. 10. Se trata de un cruce de individuos con dos caracteres. Llamemos B al alelo que determina el color blanco de las flores, y b al que determina flores amarillas. Para el carácter tamaño del fruto asignaremos el alelo G al que determina frutos grandes y g al que lo hace para frutos pequeños. El cruce pedido es el siguiente: Parentales Genotipo: Fenotipo: BBGG flores blancas y fruto grande Gametos: BG BbGg flores blancas y fruto grande F1 BbGg Gametos: 128663 _ 0369-0389.indd 374 bbgg flores amarillas y fruto pequeño bg F1 Genotipo: Fenotipo: F2 3 BbGg 3 BG Bg bG bg BG Bg bG bg Gametos BG Bg bG bg BG BBGG BBGg BbGG BbGg Bg BBGg BBgg BbGg Bbgg bG BbGG BbGg bbGG bbGg bg BbGg Bbgg bbGg bbgg 27/4/09 18:03:15 Curso 2006-2007 SEPTIEMBRE bbGg bG bg 3 Gametos BG Bg bG bg bG BbGG BbGg bbGG bbGg bg BbGg Bbgg bbGg bbgg La probabilidad de obtener una planta heterocigótica (BbGg) será: 2/8 5 ¼ 5 25 %. Opción Distrito universitario de La Rioja El resultado fenotípico del cruzamiento será: 9/16 flores blancas y fruto grande 3/16 flores blancas y fruto pequeño 3/16 flores amarillas y fruto grande 1/16 flores amarillas y fruto pequeño b) El nuevo cruce pedido será: BbGg Gametos: BG Bg bG bg B 1. Las sales minerales son biomoléculas inorgánicas que aparecen en los seres vivos de diferentes formas: precipitadas, disueltas o asociadas a sustancias orgánicas. a) Las sales minerales precipitadas. Constituyen estructuras sólidas, insolubles, con función esquelética. Por ejemplo, el carbonato de calcio en las conchas de los moluscos, el fosfato de calcio y el carbonato de calcio que, depositados sobre el colágeno, constituyen los huesos, el cuarzo en los exoesqueletos de las diatomeas y en las gramíneas. b) Las sales minerales disueltas. Aparecen como cationes o aniones: como cationes más abundantes en los seres vivos podemos citar: Na1, K1, Ca21, Mg21, y como aniones: Cl2, PO432, CO322, etc. Las sales disueltas desempeñan diversas funciones, entre ellas: • Mantienen el grado de salinidad. • Amortiguan los cambios de pH, mediante el efecto tampón. • Controlan la contracción muscular. • Producen gradientes electroquímicos. • Estabilizan dispersiones coloidales. • Regulan la actividad enzimática. • Generan potenciales eléctrico.s Las sales minerales asociadas a sustancias orgánicas suelen encontrarse junto a proteínas, como las fosfoproteínas; junto a lípidos, como los fosfolípidos, y junto a glúcidos, como en el agar-agar. 2. Los polisacáridos son polímeros de monosacáridos. Como ejemplos de polisacáridos podemos citar: – Polisacáridos con función de reserva: En animales: glucógeno. En vegetales: almidón. – Polisacáridos con función estructural: En animales: quitina. En vegetales: celulosa. El glucógeno es un polímero de α-D-glucopiranosas unidas por enlaces α (1 → 4) con ramificaciones muy abundantes (cada 8 o 12 glucosas) en posición α (1 – 6). Se almacena en forma de gránulos en el hígado y músculo esquelético, donde se hidroliza con facilidad. Forma dispersiones coloidales en el interior de la célula. El almidón se acumula en forma de gránulos densos dentro de la célula vegetal, en el interior de los plastos (amiloplastos). El almidón se compone en realidad de dos moléculas: la amilosa y la amilopectina. La amilosa está formada por largas cadenas sin ramificar de α-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1 → 4) dispuestas en forma de hélice. 375 128663 _ 0369-0389.indd 375 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba (Septiembre de 2007) La amilopectina también está constituida por α-D-glucopiranosas unidas mediante enlaces (1 → 4) y enlaces (1 → 6) que originan ramificaciones cada doce glucosas. La celulosa es un polisacárido con función estructural de los vegetales. Es el constituyente principal de las paredes de las células vegetales. Se trata de un polímero lineal de β-D-glucopiranosas, con enlaces (1 → 4) formados por largas cadenas sin ramificar. Entre las glucosas de una misma cadena se establecen puentes de hidrógeno intracatenarios. Varias cadenas lineales se disponen en paralelo, y se mantienen unidas unas a otras mediante enlaces intercatenarios, lo que confiere gran resistencia y estabilidad a la celulosa. La unión de varias cadenas de celulosa forma micelas de celulosa. La agrupación de 20 a 30 micelas da lugar a microfibrillas. Estas se unen para formar microfibrillas, que a su vez se agrupan formando fibras, observables a simple vista. La quitina es un polímero de N-acetil-D-glucosamina unido mediante enlaces β (1 → 4) de forma parecida a la celulosa. Como ella, forma cadenas paralelas, lo que le confiere gran resistencia y dureza. Es el componente esencial del exoesqueleto de artrópodos y de las paredes celulares de los hongos. En los crustáceos se encuentra impregnada de carbonato de calcio, lo que aumenta su dureza. 3. La membrana plasmática es una barrera semipermeable que permite el paso, mediante diferentes mecanismos, de determinadas sustancias. Transporte pasivo. Se efectúa a favor de gradiente, por lo que no implica gasto de energía. Dicho transporte puede darse por dos formas: a) Difusión simple. Implica el paso de moléculas pequeña, solubles, a través de la membrana, como etanol, O2, CO2, urea, etc. La difusión de agua se realiza a través del proceso de ósmosis. Determinadas moléculas pasan a través de canales proteicos dispuestos en la membrana. b) Difusión facilitada. Permite el transporte de moléculas polares (aminoácidos, glucosa, etc.). Dicho transporte es llevado a cabo por proteínas transmembranas específicas (proteínas transportadoras o permeasas). Dichas proteínas se unen a la molécula que van a transportar y sufren un cambio de conformación que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula. Transporte activo. En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero requieren energía en forma de ATP. Dicho mecanismo de transporte se realiza en contra de gradiente (ya sea de carga o eléctrico). Un ejemplo es la bomba Na1/K1. La bomba Na1/K1 requiere una proteína transmembranosa que bombea Na1 hacia el exterior de la membrana y K1 hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATPasa, ya que rompe ATP para obtener la energía necesaria para el transporte. 4. En el REr se sintetizan las proteínas, que pasan al interior de las cavidades. Las proteínas originadas salen por gemación de las membranas del retículo, a través de vesículas de transición. Dichas vesículas se incorporan a las cisternas de la cara cis del aparato de Golgi. Las proteínas emigran hacia la cara trans del aparato de Golgi, desde donde pasan a las vesículas de secreción, formadas por gemación de las cisternas. Las vesículas de secreción pueden pasar a formar parte de la membrana plasmática, adosándose a ella y verter su contenido al exterior por exocitosis. Las membranas de secreción se fusionan con la membrana plasmática, contribuyendo así a su renovación. Las vesículas de transición, situadas junto a las cisternas de la cara cis del dictiosoma tienen un tamaño menor que las vesículas de secreción situadas junto a las cisternas de la cara trans del dictiosoma. Las vesículas de secreción están mucho más especializadas, y poseen proteínas específicas en sus membranas; además, estas vesículas contienen proteínas que se han modificado y se han formado glucoproteínas, adquiriendo su forma y composición definitiva. 5. Periodo G1: largo período de la interfase, comprendido entre el final de la división celular y la fase S. En ella se produce la síntesis de ARNm y de proteínas (necesarias para que la célula aumente de tamaño). La célula presenta un solo diplosoma (dos centriolos). Al final de G1 se distingue un momento de no retorno, denominado punto de restricción (R), a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases S, G2 y M. Algunas células sufren un proceso importante de diferenciación, como las neuronas o las células musculares estriadas, y permanecen en estado de reposo y no se dividen, por lo que acaban transformándose en células especializadas. Así pueden 128663 _ 0369-0389.indd 376 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 SEPTIEMBRE 6. En la fase oscura o independiente de la luz se utiliza la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) obtenidos en la fase luminosa o independiente de la luz, para sintetizar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Como fuente de carbono se utiliza dióxido de carbono; como fuente de nitrógeno, los nitratos y nitritos; y como fuente de azufre se utilizan los sulfatos. La fase oscura es un proceso puramente bioquímico en el que no se precisa la luz ni los pigmentos fotosintéticos. El dióxido de carbono es fijado mediante una ruta cíclica, en el llamado ciclo de Calvin, que comprende las siguientes etapas: a) Fijación del dióxido de carbono. El CO2 atmosférico se une a la ribulosa 1,5-difosfato, gracias a la enzima rubisco (ribulosa bifosfato carboxilasa oxidasa), y da lugar a un compuesto inestable de seis átomos de carbono, que se disocia en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. Se trata de moléculas de tres átomos de carbono, por lo que las plantas que siguen esta vía se denominan plantas C3. El átomo de carbono, del dióxido de carbono, ha quedado incorporado en forma de grupo carboxilo en una de las moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. b) Reducción del dióxido de carbono. Gracias al ATP y al NADPH obtenidos en la fase luminosa, el ácido 3-fosfoglicérico es reducido a gliceraldehído 3-fosfato. Este puede seguir varios caminos: la mayor parte se invierte en regenerar la ribulosa 1-5-disfosfato para cerrar el ciclo de Calvin, parte se utiliza para la síntesis de hexosas, siguiendo una ruta inversa a la de las primeras reacciones de la glucólisis y parte de utiliza para seguir la ruta de la glucólisis, generando ácido pirúvico. c) Regeneración de la ribulosa 1-5-difosfato. Se realiza a partir del gliceraldehído 3-fosfato, mediante un proceso complejo en el que se suceden compuestos de cuatro, cinco y siete átomos de carbono, similar al de las pentosas fosfato en sentido inverso. En cada vuelta del ciclo de Calvin se fija una molécula de CO2. Por cada molécula de dióxido de carbono incorporado se precisa de 2 NADPH y 3 ATP. Así, para obtener una molécula de glucosa (C6H12O6) a partir de CO2, los organismos fotosintéticos gastan 12 moléculas de NADPH y 18 moléculas de ATP. El ciclo de Calvin tiene lugar en las células vegetales, concretamente en el estroma de los cloroplastos. Ciclo de Calvin ADP ATP Ribulosa Fase 1 Fijación Regeneración PGA PGAL 3-fosfoglicérico fosfogliceraldehído Fase 2 Reducción NADP CO2 1,5 difosfato Fase 3 Distrito universitario de La Rioja permanecer días o meses. En este caso se dice que la célula ha entrado en la fase Go, o de quiescencia. Cromosoma homólogo: cromosoma idéntico a otro, que posee la misma información genética para los mismos caracteres. De cada par de cromosomas homólogos uno es heredado del padre y otro de la madre. Sobrecruzamiento: intercambio de material cromatínico entre las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. La consecuencia del sobrecruzamiento o crossing-over es la recombinación génica o intercambio de genes. Haploide: célula o individuo cuya dotación cromosómica está constituida por una sola serie de cromosomas (n). NADPH ATP ADP síntesis de otras moléculas 377 128663 _ 0369-0389.indd 377 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba (Septiembre de 2007) 7. 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 les masifica también como 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 puede distinguir los siguientes componentes: – Genoma vírico. Se compone de una o varias cadenas de ADN o ARN, pero nunca de 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. – 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 proceso por el cual el ARN de un virus pasa a ADN se denomina transcripción inversa y se realiza a través de la enzima transcriptasa inversa, que dirige la síntesis de ADN de doble cadena a partir de ARN monocatenario. Los virus que llevan a cabo este proceso se denominan retrovirus. 8. Algunos ejemplos de enfermedades causadas por bacterias son: Microorganismo Enfermedad que produce Vía de contagio Efectos Diversas especies del género Streptococcus (bacteria) Faringitis A través del aire Inflamación intensa de la garganta, fiebre ligera, malestar general e infección del oído medio y de las amígdalas. Streptococcus pneumoniae (bacteria) Neumonía A través del aire Infección de los pulmones. Mycobacterium tuberculosis Tuberculosis A través del aire Infección del pulmón y de otros órganos. Se trata mediante quimioterapia. Treponema pallidum Sífilis Transmisión sexual Lesiones iniciales de la piel en los genitales y otras zonas del cuerpo. Posteriormente aparece una erupción cutánea generalizada y, si la infección persiste, pueden afectar al sistema nervioso y los vasos sanguíneos. Yersinia pestis (bacteria) Peste Pulga de las ratas Infección de los ganglios linfáticos con abultamiento de estos, manchas oscuras en la piel debido a hemorragias, delirio, shock y muerte en pocos días. 9. Vacunas: preparados antigénicos propios de una enfermedad, ya sean del microorganismo atenuado o muerto, que producen inmunidad específica al estimular una respuesta inmune. La clave de la vacunación está en la especificidad antígeno-anticuerpo y en la capacidad del sistema inmunológico de producir memoria inmunológica sin que el individuo desarrolle la enfermedad. El individuo vacunado fabrica linfocitos B y T de memoria que permite producir una respuesta inmunitaria secundaria más rápida y mucho más intensa que la respuesta primaria, cuando se expone al patógeno. Las vacunas producen inmunidad artificial activa. La vacunación, pues, se utiliza como método preventivo de las enfermedades infecciosas. Algunos de los tipos de vacunas que se utilizan actualmente son: 128663 _ 0369-0389.indd 378 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 SEPTIEMBRE 10. El cruce pedido será: Parentales: Gametos: Resultados F1: AaBb AB Ab aB ab 3 Distrito universitario de La Rioja – Vacunas de microorganismos atenuados: contienen microorganismos vivos, aunque debilitados, que se reproducen en el individuo inoculado y originan una infección muy limitada. Se administran en una sola dosis y tienen el riesgo de poderse convertir en virulentas. Ejemplos de vacunas atenuadas: las de la poliomielitis, el sarampión, las paperas, la tuberculosis y la rubéola. – Vacunas de microorganismos muertos por el calor: los microorganismos están muertos, por lo que no pueden reproducirse en el organismo y es preciso suministrar una dosis mayor para que la vacuna contenga los antígenos suficientes. Con frecuencia son necesarias dosis de recuerdo para estimular a los linfocitos B de memoria. Ejemplos: vacunas contra la rabia, el cólera, la gripe tipo A, las fiebres tifoideas, la tos ferina y la difteria. – Vacunas con toxinas bacterianas (acelulares): contienen únicamente partes o productos de los microorganismos, como las toxinas que producen las bacterias (toxoides). Tienen el inconveniente de que es difícil disponer de una suficiente cantidad del componente purificado. Ejemplo: vacuna antitetánica. También es posible la obtención de vacunas que contienen polisacáridos con capacidad inmunógena que se utilizan en la preparación de la vacuna contra el neumococo. AaBb AB Ab aB ab Gametos AB Ab aB ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb aB AaBB AaBb aaBB aaBb ab AaBb Aabb aaBb aabb La fracción de la descendencia homocigótica para ambos caracteres será: AABB, AAbb, aaBB, aabb: 4/16 (25 %). Heterocigóticos para ambos caracteres: AaBb: 4/16 (25 %) 379 128663 _ 0369-0389.indd 379 27/4/09 18:03:16 Enunciado de la prueba Opción (Junio de 2007) A 1. Características generales y clasificación de los glúcidos. Cite dos triosas, dos pentosas y dos hexosas. 2. Nombre los tipos de ARN que intervienen en la traducción y explique la función de cada uno de ellos. 3. Explique los factores que afectan a la fluidez de la membrana plasmática. 4. Qué se entiende por ciclo celular. Describa brevemente qué sucede en las diferentes fases de la interfase. 5. Haga una clasificación de los seres vivos según su metabolismo. 6. En la fotosíntesis: a) ¿Cuál es el compuesto aceptor de CO2 en el ciclo de Calvin? b) ¿Qué se obtiene en el transporte cíclico de electrones? c) ¿Y en el no cíclico? d) ¿Cuándo será favorable para una célula utilizar el transporte cíclico de electrones? 7. Defina brevemente: gen, operón, mutación, aneuploidía. 8. Explique la contribución de la biotecnología a la conservación del medio ambiente. 9. Qué es una enfermedad autoinmune. Cite dos ejemplos. Explique uno de ellos. 10. Una mujer del grupo sanguíneo A y un hombre del grupo sanguíneo B tienen un hijo del grupo sanguíneo O. a) ¿Cuáles son los genotipos de los tres individuos? b) ¿Cuál es la probabilidad de que el siguiente hijo sea del grupo O? c) ¿Qué probabilidad hay de que dos hijos de la pareja sean varones y del grupo sanguíneo AB? Opción B 1. Qué es un disacárido. Ponga un ejemplo, esquematizando su estructura. Explique las funciones que cumple el compuesto ejemplificando en los seres vivos. 2. Diferencie claramente los siguientes procesos: replicación, transcripción y traducción. Incluya entre sus diferencias los compartimentos de la célula en los que ocurre cada proceso. 3. Ribosomas: estructura, composición y funciones en las células eucarióticas. 4. Explique las diferencias entre la división celular (mitosis y citocinesis) de las células animales y vegetales. 5. Qué son los coenzimas y qué papel desempeñan. Explique qué ocurre con los coenzimas reducidos en la cadena respiratoria. 6. La reacción global de una vía metabólica es: Glucosa 1 2 NAD1 1 2 ADP 1 2 Pi → 2 piruvato 1 2 NADH 1 2 H1 1 2 ATP 1 H2O a) Indique el nombre de la vía y en qué compartimento celular se produce. b) ¿Cuáles son los posibles destinos del piruvato producido? c) Escriba la reacción global de la oxidación total de la glucosa. 7. Explique brevemente en qué consiste el proceso de clonación de un gen. 128663 _ 0369-0389.indd 380 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 JUNIO Distrito universitario de La Rioja 8. Explique la contribución de la biotecnología a la industria alimentaria. 9. Explique qué es un alérgeno. Cite un mediador alérgeno responsable de los síntomas de alergia. Qué es un choque (o «shock») anafiláctico y qué consecuencias puede tener. Cite dos medidas para reducir los síntomas que se manifiestan en la alergia. 10. En una planta de jardín, el carácter «color de las flores» sigue una herencia intermedia entre flores rojas y blancas, y el carácter «pelos en las semillas» presenta dominancia sobre el carácter no peludo. Si se cruza un individuo de flores rojas y semillas peludas con un individuo de flores blancas y semillas no peludas (ambos individuos homocigóticos para el carácter «pelos en las semillas»), ¿qué proporciones fenotípicas y genotípicas aparecen en la F2? ¿Qué proporción de los individuos con flores rojas y semillas peludas de la F2 serán homocigóticos? 381 128663 _ 0369-0389.indd 381 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba Opción (Junio de 2007) A 1. Definición: los glúcidos son biomoléculas formadas básicamente por C, H y O. También se les suele llamar hidratos de carbono o carbohidratos. Características químicas: los glúcidos son polihidroxialcoholes o polihidroxicetonas. En todos los glúcidos siempre hay un grupo carbonilo (un carbono unido a un oxígeno mediante un doble enlace). El grupo carbonilo puede ser un grupo aldehído (2CHO) o un grupo cetónico (2CO2), el resto de los carbonos se une a grupos alcohólicos (2OH), también llamados grupos hidroxilos y a radicales hidrógeno (2H). Funciones. Fundamentalmente las funciones de los glúcidos son: – Energética (glucosa, almidón, glucógeno…). – Estructural (celulosa, quitina, hemicelulosa…). – Anticoagulante (heparina). – Antibiótico (estreptomicina). – Hormonal (hormonas gonadotropas). – Inmunológica (anticuerpos). Clasificación Los glúcidos se clasifican según el número de cadenas polihidroxialdehídicas o polihidroxicetónicas que contengan. Se distinguen tres tipos: – Monosacáridos u osas. Constituidos por una sola cadena polihidroxialdehídica o polihidroxicetónica. Son los sillares de los glúcidos (ejemplos: glucosa, fructosa…). – Holósidos. Glúcidos constituidos solamente por monosacáridos. Según el número de monómeros que tengan se distinguen: • Oligosacáridos. Contienen entre 2 y 10 monosacáridos (ejemplos: sacarosa, celobiosa…). • Polisacáridos. Contienen más de 10 unidades de monosacáridos (ejemplos: almidón, celulosa…). – Hererósidos. Resultan de la unión de un glúcido con otra sustancia de naturaleza no glucídica, como proteínas, lípidos o ácidos nucleicos. Por ejemplo: glucoproteínas (anticuerpos) o glucolípidos (cerebrósidos). Ejemplos: Triosas: gliceraldehido, dihidroxiacetona. Pentosas: ribosa, desoxirribosa, arabinosa, xilosa, lixosa, ribulosa, xilulosa. Hexosas: alosa, astrosa, glucosa, manosa, gulosa, idosa, galactosa, talosa, sicosa, fructosa. 2. En la traducción del mensaje genético o síntesis de proteínas intervienen el ARNm, el ARNt y el ARNr. El proceso de traducción consiste en traducir el mensaje contenido en el ARNm al lenguaje de las proteínas. El ARNm traslada el mensaje (la información) del núcleo al citoplasma. Allí, los ribosomas van leyendo el mensaje contenido en el ARNm y lo »traducen» al lenguaje de las proteínas, según el código genético. Para ello «leen» las letras de tres en tres (tripletes o codones). Los aminoácidos son transportados por el ARN transferente y colocados en el orden indicado por el mensaje genético. Existe un ARNt para cada uno de los veinte aminoácidos. 3. De la fluidez de la membrana dependen propiedades muy importantes de las mismas, como el transporte o la función inmunitaria que llevan a cabo. Los factores que afectan a la fluidez de la membrana son: – Longitud de las cadenas de ácidos grasos. Al aumentar la longitud de las cadenas disminuye la fluidez. – Grado de saturación de los ácidos grasos. Cuanto mayor es el grado de saturación menor es la fluidez, debido a que se produce un aumento de rigidez, lo que dificulta la libertad de movimientos de los lípidos dentro de la bicapa. 128663 _ 0369-0389.indd 382 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 JUNIO – Temperatura. Según desciende la temperatura se produce una disminución de la fluidez. – Proporción de colesterol. El colesterol endurece las membranas y hace que estas sean menos fluidas y flexibles. Distrito universitario de La Rioja 4. El ciclo celular comprende el periodo de tiempo que va desde que se forma la célula, es decir que nace, hasta que se divide. Consta de dos etapas: una etapa inicial de larga duración en la que la célula presenta núcleo, denominada interfase, y una etapa final corta, en la que son visibles los cromosomas, denominada división. La interfase es el periodo que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Se compone de varias fases: G1, S y G2. La división (fase M) es la etapa en la que la célula se divide en dos o más células hijas. Comprende dos procesos: la mitosis, cariocinesis o división del núcleo, y la citocinesis o división del citoplasma. Durante la interfase hay una gran actividad metabólica y se produce un aumento de tamaño de la célula. Comprende las fases G1, S y G2. – Fase G1. Largo periodo comprendido entre el final de la división celular y la fase S. En ella se produce la síntesis de ARNm y de proteínas (necesarias para que la célula aumente de tamaño). La célula presenta un solo diplosoma (dos centriolos). Al final de G1 se distingue un momento de no retorno, denominado punto de restricción (R), a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases S, G2 y M. Algunas células sufren un proceso importante de diferenciación, como las neuronas o las células musculares estriadas, y permanecen en estado de reposo y no se dividen, por lo que acaban transformándose en células especializadas. Así pueden permanecer días o meses. En este caso se dice que la célula ha entrado en la fase G0, o de quiescencia. – Fase S. En ella se produce la duplicación del ADN y se sintetizan las histonas. Como resultado de la duplicación, cada cromosoma está formado por dos cromátidas, unidas por el centrómero. – Fase G2. En ella la célula puede aumentar ligeramente de tamaño. Continúa la síntesis de ARNm y de proteínas. Se duplican los centriolos. Esta fase finaliza cuando los cromosomas comienzan a condensarse para iniciar la mitosis. 5. Según el tipo de nutrición, los seres vivos se clasifican en: • Fotoautótrofas (fotolitótrofos). Obtienen el carbono celular a partir de dióxido de carbono, utilizan como fuente de energía la luz solar. Ejemplos: todos los vegetales con clorofila, cianobacterias, bacterias purpúreas del azufre y bacterias verdes del azufre. • Fotoheterótrofas (fotoorganótrofos). Obtienen el carbono celular de otros compuestos orgánicos, y utilizan como fuente de energía la luz solar. Ejemplo: bacterias purpúreas no sulfúreas. • Quimioautótrofas (quimiolitótrofas). Obtienen el carbono celular a partir del dióxido de carbono, y utilizan como fuente de energía la que se desprende de la oxidación de ciertos compuestos orgánicos. Ejemplo: las bacterias quimiosintéticas. • Quimioheterótrofas (quimiorganotrofas). Obtienen el carbono celular a partir de otras moléculas orgánicas, y como fuente de energía la que obtienen de la oxidación de ciertas moléculas orgánicas. Pertenecen a este grupo los animales, hongos, protozoos y una gran número de bacterias. 6. a) La molécula aceptora del CO2 en el ciclo de Calvin es la ribulosa 1,5-difosfato, gracias a la enzima rubisco (ribulosa bifosfato carboxilasa oxidasa). Como consecuencia se forma un compuesto inestable de seis carbonos, que se disocia en dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico. El proceso de fijación del dióxido de carbono tiene lugar en el estroma del cloroplasto. b) En el transporte cíclico solo funciona el fotosistema I y no se desprende oxígeno, ya que no hay fotólisis del agua. Solo se obtiene ATP. c) En el transporte no cíclico intervienen tanto el fotosistema I como el II. Se obtiene: • ATP (fotofosforilación del ADP). • Poder reductor (NADPH), fotorreducción del NADP1. • Oxígeno, ya que tiene lugar la fotólisis del agua: H2O → ½ O2 1 2 H1 1 2 e2 d) El flujo de electrones cíclico se lleva a cabo cuando el vegetal necesita producir ATP para realizar determinadas funciones celulares. 383 128663 _ 0369-0389.indd 383 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba (Junio de 2007) 7. 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. Operón: grupo de genes estructurales transcritos en un solo ARNm y los sitios adyacentes de control transcripcional (promotor y operador). Esta organización coloca la expresión de los genes estructurales de un operón bajo el control coordinado de un solo promotor y operador. Mutación: cambio aleatorio que se produce en el ADN de un organismo. Constituye 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). Aneuploidía: alteraciones en el número normal de cromosomas de la especie (sin afectar a juegos completos de cromosomas). Pueden ser: – Trisomías. Individuos con un cromosoma de más (2n11) respecto a su dotación normal. Ejemplo: síndrome de Down o trisomía del cromosoma 21, los individuos afectados poseen 3 cromosomas en el par 21, siendo su dotación 47 cromosomas. – Monosomías. Individuos con un cromosoma de menos respecto a su dotación normal (2n 2 1). Ejemplo: síndrome de Turner, individuos sin un cromosoma sexual (44 autosomas 1 X). 8. Gracias a la biotecnología podemos disponer de bacterias y hongos para eliminar del medio ambiente sustancias contaminantes, mediante un proceso conocido como biorremediación. La biorremediación permite eliminar iones metálicos, metales pesados, biodegradar hidrocarburos, etc. Ello tiene especial importancia en el tratamiento de vertidos tóxicos y aguas residuales. Se utilizan bacterias y hongos capaces de degradar desechos tóxicos, como pesticidas o para la eliminación de petróleo en caso de desastres ecológicos o en la limpieza de tanques en refinería de petróleos. 9. La autoinmunidad es un fallo del sistema inmunitario que es incapaz de reconocer como propias determinadas moléculas y, a consecuencia de ello, se originan enfermedades graves que pueden llevar incluso a la muerte del individuo. Las moléculas del propio organismo que origina autoinmunidad se denominan autoantígenos, y provocan la formación de autoanticuerpos y células autorreactivas. Ejemplos de enfermedades autoinmunes son: anemia hemolítica, miastenia gravis, diabetes mellitus, artritis reumatoide, lupus eritematoso sistémico, esclerosis múltiple. La anemia hemolítica es una afección en la cual hay un número insuficiente de glóbulos rojos en la sangre y es ocasionada por la destrucción prematura de estos. La miastenia gravis (MG) se caracteriza por la presencia de debilidad muscular fluctuante y fatiga de distintos grupos musculares. Los responsables del fallo en la transmisión sináptica que producen las manifestaciones clínicas son los anticuerpos dirigidos contra los receptores nicotínicos de acetilcolina de la membrana postsináptica en la unión neuromuscular. La diabetes mellitus es un trastorno metabólico que se manifiesta por unos niveles de glucosa en sangre (glucemia) por encima de los límites normales. La causa de la diabetes es una anomalía en la producción o el funcionamiento de la insulina por el páncreas. La artritis reumatoide es una enfermedad crónica y degenerativa que se caracteriza por provocar inflamación en la membrana sinovial (membrana que alimenta, protege y cubre los cartílagos) de las articulaciones. La inflamación de esta membrana es la responsable del dolor. Se piensa que esta enfermedad puede tener un origen genético, puesto que el propio sistema inmune ataca a las articulaciones porque no las reconoce como propias y por ello se inflaman. La esclerosis múltiple es una enfermedad del sistema nervioso central que afecta al cerebro, al tronco del encéfalo y a la médula espinal. Se debe al deterioro de la vaina de mielina que recubre los axones de las neuronas, debido al no reconocimiento de las células propias, productoras de mielina. Sus consecuencias pueden ser una movilidad reducida o invalidez en los casos más severos. 128663 _ 0369-0389.indd 384 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 JUNIO Distrito universitario de La Rioja 10. El grupo sanguíneo A, B, O y AB se debe a la presencia de tres tipos de alelos: el A, el B y el O. Los alelos A y B son codominantes entre sí y dominan sobre el O. Las personas de grupo sanguíneo A pueden ser de genotipo AA/AO. Las personas de grupo sanguíneo pueden ser de genotipo BB/BO. Las personas de grupo sanguíneo AB serán de genotipo AB. Las personas de grupo sanguíneo O serán de genotipo OO. a) Para que el hijo de la pareja sea de grupo sanguíneo O (genotipo OO) cada uno de los padres ha de ser heterocigótico, es decir, la madre AO y el padre BO. b) La probabilidad de que el siguiente hijo sea también de grupo sanguíneo O es de ¼ (25 %), según el siguiente cruce: Generación parental: a b Genotipo: AO 3 BO Gametos: A O B O F1: Genotipo: AB AO BO OO Fenotipo: ¼ grupo AB ¼ grupo A ¼ grupo B ¼ grupo O c) La probabilidad de que dos hijos de la pareja sean varones y del grupo sanguíneo AB es: P (1.er hijo varón y de g.s. AB) 3 P (2.º hijo varón y g.s. AB) 5 (½ 3 ¼ ) 3 (½ 3 ¼) 5 1/64. Opción B 1. Los disacáridos son glúcidos que resultan de la unión de dos monosacáridos por enlace O-glucosídico, mono o dicarbonílico. Los principales monosacáridos de interés biológico son: Maltosa: está formada por dos moléculas de α-glucosa unidas por enlace monocarbonílico α (1 → 4). La maltosa en encuentra libre en el grano germinado de la cebada. La cebada germinada artificialmente se utiliza para la fabricación de cerveza, y tostada como sustitutivo del café. En la industria se obtiene de la hidrólisis del almidón y del glucógeno. Sacarosa: es el azúcar de mesa. Resulta de la unión de α-D-glucosa y β-D-fructosa mediante enlace dicarbonílico α (1 → 2). Se encuentra en la caña de azúcar y en la remolacha azucarera. Debido al enlace dicarbonílico, es el único disacárido que no tiene carácter reductor. Lactosa: disacárido formado por la unión de β-galactosa y β-D-glucosa unidas mediante enlace monocarbonílico β (1 → 4). La lactosa es el azúcar de la leche de los mamíferos. Posee carácter reductor y se encuentra libre en la naturaleza. Celobiosa: disacárido formado por dos moléculas de D-glucosa unidas mediante enlace β (1 → 4). No se encuentra libre en la naturaleza. Se obtiene por hidrólisis de la celulosa. 2. La 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. 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). La replicación del ADN es un proceso semiconservativo, ya que de cada nueva hélice conserva la cadena original que sirvió de molde y una cadena nueva. La información genética que contiene el ADN para que una célula pueda fabricar diferentes proteínas, debe ser descodificada. En las células eucariotas el ADN se localiza en el núcleo de la célula, y debido a su gran tamaño no puede desplazarse al citoplasma. Por el contrario, la síntesis de proteínas tiene lugar en los ribosomas, que se localizan en el citoplasma de la célula. 385 128663 _ 0369-0389.indd 385 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba (Junio de 2007) Por ello, para poder fabricar la proteína es imprescindible trasladar la información del núcleo al citoplasma utilizando una molécula intermediaria, el ARNm. De esta forma, la información que posee el ADN pasa al ARN, y de este a las proteínas. El proceso se realiza en dos fases: ADN I. Fase Transcripción ARNm II. Fase Traducción Proteína Primera fase. Transcripción del mensaje. Consiste en el paso de la información genética contenida en el ADN al ARNm. En los eucariotas tiene lugar en el núcleo, donde se encuentra el ADN, cuyas cadenas se separan y una de ellas actúa como molde para poder sintetizar una molécula de ARNm, que transporte el mensaje genético hasta el citoplasma. El ARNm se sintetiza siguiendo las reglas de complementariedad de bases con una excepción, utiliza uracilo (U) en lugar de timina (T) como base complementaria a la adenina (A). En este caso: ADN: A G C T ARN: U C G A Segunda fase. Traducción del mensaje. Consiste en traducir el mensaje contenido en el ARNm al lenguaje de las proteínas. El ARNm traslada el mensaje (la información) del núcleo al citoplasma. Allí, los ribosomas van leyendo el mensaje contenido en el ARNm y lo «traducen» al lenguaje de las proteínas, según el código genético. Para ello «leen» las letras de tres en tres (tripletes o codones). Los aminoácidos son transportados por el ARN transferente y colocados en el orden indicado por el mensaje genético. Existe un ARNt para cada uno de los veinte aminoácidos. La traducción tiene lugar en el citoplasma, donde se encuentran los ribosomas. 3. Composición Los ribosomas están constituidos por varios tipos de proteínas asociadas a ácidos ribonucléicos ribosómicos (ARNr) procedentes del nucleolo; es decir, son ribonucleoproteínas. Cada ribosoma está formado por dos subunidades: la subunidad menor, con un solo tipo de ARN asociado a proteínas, y la subunidad mayor, con 2-3 moléculas de ARN y proteínas, separadas por una hendidura transversal. Los ribosomas de las células eucariotas y procariotas se diferencian por su coeficiente de sedimentación. En las células eucariotas tienen un coeficiente de 70S (30S la subunidad menor y 50S la mayor) y en las eucariotas de 80S (40S la subunidad menor y 60S la mayor). Función La función de los ribosomas es realizar la síntesis de proteínas. Localización En las células procariotas se localizan en el hialoplasma, bien aislados o unidos entre sí formando polisomas o polirribosomas (varios ribosomas unidos a una cadena de ARNm). En las células procariotas, los ribosomas se encuentran en el hialoplasma, aislados o unidos formando polisomas. También los podemos localizar adosados a las membranas del REr, en la membrana nuclear externa y libres en la matriz de mitocondrias y cloroplastos. 4. El proceso de mitosis es prácticamente idéntico tanto en células animales como en vegetales, con la excepción de que en las células animales la mitosis es astral, mientras que en las células vegetales es anastral, debido a que no poseen centriolos, y los microtúbulos del huso se organizan en una región difusa situada en ambos polos de la célula. La citocinesis o división del citoplasma en las células animales se realiza por estrangulamiento, que divide en dos a la célula madre, originándose dos células hijas. Se produce por un anillo contráctil a la altura de la placa ecuatorial, formado por filamentos de actina y miosina. Este anillo se va haciendo cada vez más pequeño, estrangulando finalmente a la célula. En las células vegetales la citocinesis se produce por tabicación intracelular. A nivel de la placa ecuatorial se forma un tabique de separación entre las células hijas, denominado fragmoplasto. 128663 _ 0369-0389.indd 386 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 JUNIO Dicho tabique se forma por la fusión de las vesículas procedentes del aparato de Golgi. El fragmoplasto no se cierra completamente, sino que deja unos espacios finos, denominados plasmodesmos, que permiten la comunicación entre las dos células hijas. 6. a) La vía corresponde al proceso de glucólisis. En dicho proceso una molécula de glucosa (seis átomos de carbono) se escinde en dos moléculas de piruvato (tres átomos de carbono cada una). En dicho profeso además se produce, por cada molécula de glucosa, dos moléculas de NADH y dos moléculas de ATP. Dicho proceso tiene lugar en casi todas las células, desde las células procariotas hasta las eucariotas, tanto animales como vegetales. El proceso ocurre en el citoplasma. b) El destino del piruvato originado tras la glucólisis depende del tipo de célula y de la disponibilidad de oxígeno. Puede seguir, así, diferentes vías: – Respiración aerobia. El piruvato se oxida completamente en la mitocondria hasta convertirse en CO2 y H2O (compuestos inorgánicos). En este caso, los electrones y los protones procedentes de dicha oxidación son transferidos desde el NADH y el FADH2 hasta el oxígeno molecular, último aceptor. – Respiración anaerobia. Esta vía es realizada por determinados microorganismos. En ella, el piruvato se oxida también completamente. Los aceptores finales de protones y electrones son sustancias inorgánicas presentes en el medio, diferentes al oxígeno, como los iones sulfato (SO42) o los iones nitrato (NO32), originándose como productos finales iones sulfito (SO322) o iones nitrito (NO22), respectivamente. – Fermentación. En este caso, el último aceptor de protones y electrones no es una molécula inorgánica, sino un compuesto orgánico, por lo que en la fermentación siempre da entre sus productos finales algún compuesto orgánico: etanol (fermentación alcohólica), ácido láctico (fermentación láctica), etc. c) La oxidación total de la glucosa se realiza mediante la vía de la respiración. La reacción global de dicho proceso será: Glucosa 1 6 O2 1 38 ADP 1 38 Pi → 6 CO2 1 6 H2O 1 38 ATP Distrito universitario de La Rioja 5. Los coenzimas son cofactores de naturaleza orgánica que se unen a las enzimas mediante interacciones débiles. Son ejemplos de coenzimas NAD1, FAD1, ATP, etc. Algunos intervienen en las reacciones catalizadas enzimáticamente como transportadores de electrones en las reacciones de oxido-reducción, muchos coenzimas son vitaminas o precursores de las mismas, otros intervienen en la transferencia de grupos fosfato, en reacciones de oxidación-reducción, o en la transferencia de grupos químicos. Los coenzimas reducidos obtenidos en el metabolismo (NADH y FADH2) se oxidan en la cadena respiratoria, cediendo los electrones al oxígeno molecular. En dicho proceso se libera energía, que es utilizada en la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa) según la teoría quimiosmótica de Mitchel. 7. Clonar un gen significa hacer una o varias copias idénticas a él. El proceso de clonación se realiza en varias etapas: 1. Aislamiento del gen que se desea clonar. En primer lugar debe aislarse el ADN del que se parte. Para ello se utilizan enzimas de restricción, que son enzimas que reconocen una secuencia específica de nucleótidos y cortan en ese punto cada una de las cadenas de ADN, dejando extremos pegajosos que pueden unirse a otros fragmentos de ADN que se hayan cortado con las mismas enzimas de restricción. Mediante la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa se puede duplicar el fragmento de ADN un número ilimitado de veces en un tubo de ensayo. 2. Inserción de los fragmentos de ADN a un vector de clonación. El segundo paso consiste en unir los fragmentos de ADN a un vector de clonación con la enzima ADN ligasa. Los vectores de clonación que se utilizan son plasmidios, cósmidos o bacteriófagos (virus capaces de infectar bacterias). 3. Introducción del vector de clonación en la célula huésped. Posteriormente, el ADN unido al vector de clonación se introduce en un organismo hospedador, por lo general una bacteria. 387 128663 _ 0369-0389.indd 387 27/4/09 18:03:16 Resolución de la prueba (Junio de 2007) 4. Clonación del ADN. Una vez introducido el plasmidio en la bacteria se deja que esta se multiplique. Se obtiene una batería de bacterias (denominada genoteca) que contienen el gen seleccionado. 5. Identificación de la bacteria que porta el gen. Antes de proceder al estudio de los genes es necesario identificar las bacterias que contienen el gen o genes de interés. En primer lugar deben identificarse aquellas bacterias que han recibido los vectores de clonación de las que no recibieron dicho vector. Para identificarlas se utiliza un marcador del vector (generalmente la resistencia a un antibiótico. Así, solo las bacterias que contengan el plasmidio podrán crecer en el medio que contenga dicho antibiótico. En segundo lugar se identifican las bacterias que presenten los genes de interés para separarlas del resto. Esto se lleva a cabo utilizando diferentes técnicas, como la hibridación con sondas. Por último se toma esta bacteria y se hace crecer para producir un clon de bacterias idénticas. Como el vector que contiene el ADN insertado se replica siempre que la célula bacteriana se divide, se produce la cantidad suficiente de ADN insertado clonado necesaria para caracterizar el gen. 8. La biotecnología es la disciplina basada en la utilización de los seres vivos, o productos provenientes de ellos, con el fin de producir sustancias como fármacos, alimentos u otras sustancias de interés para las personas, el medio ambiente y la industria. El término biotecnología fue empleado por primera vez en 1919 por el ingeniero agrónomo, de origen húngaro, Kart Ereky. Sin embargo, la biotecnología no es algo nuevo. Desde hace siglos la humanidad viene utilizando numerosas clases de microorganismos, como es el caso de las fermentaciones para la elaboración de ciertos productos, por ejemplo pan, queso, yogur, bebidas alcohólicas o vinagre. Las bacterias y las levaduras son los microorganismos más utilizados por la biotecnología. Actualmente, la biotecnología moderna implica el procesamiento y manipulación del ADN para la fabricación o modificación de un producto, cambio o transferencia de genes de un organismo a otro para mejorar plantas o animales o el desarrollo de microorganismos para usos específicos. La biotecnología utiliza, en un gran número de casos, la manipulación del ADN, con el fin de obtener diferentes tipos de productos. Uno de los campos de aplicación más espectaculares de la biotecnología es la medicina, en la detección de enfermedades génicas y su terapia. Así mismo, tiene aplicaciones de gran importancia en muchos campos, como la producción de sustancias terapéuticas, obtención de vacunas, producción de alimentos y bebidas, eliminación de contaminantes, tratamiento de residuos, ingeniería genética, obtención de organismos transgénicos, clonación de genes y organismos, etc. Hoy día, la biotecnología ha permitido la mejora en los procesos de fermentación en los que intervienen los seres vivos. Así, por ejemplo, utiliza la levadura Saccharomyces cerevisiae para la producción de pan y la fabricación de vino y cerveza. También se emplean ciertas bacterias, como Lactobacillus y Lactococcus, para obtener mediante fermentación yogures y otros derivados lácteos, como el queso. Así mismo, de la levadura y las bacterias se está explotando su poder fermentador para incrementar el sabor y el aroma de las bebidas alcohólicas, del pan y de los derivados lácteos. La biotecnología ha permitido también la obtención de animales o plantas transgénicos. Un organismo o especie transgénica o modificada genéticamente (OMG) es aquel organismo en el cual, mediante ingeniería genética, se ha introducido un gen, llamado transgén, procedente de otro organismo o se le ha suprimido o modificado un gen propio. Esta modificación genética permite que el organismo modificado produzca alguna proteína útil o exprese alguna característica de interés. De este modo, los organismos transformados pueden fabricar nuevos productos. Por ejemplo, el maíz transgénico que se cultiva en España lleva genes de bacteria que le permiten producir una sustancia insecticida. 9. El término alergia se utiliza comúnmente para referirse a ciertas reacciones de hipersensibilidad. La alergia se produce cuando el sistema inmunológico desencadena una respuesta inmunitaria exagerada ante la presencia de moléculas inocuas o poco peligrosas, denominadas alérgenos (pelo de animales, esporas de mohos, algunos medicamentos, ciertos alimentos, veneno de abejas…). 128663 _ 0369-0389.indd 388 27/4/09 18:03:16 Curso 2006-2007 JUNIO Distrito universitario de La Rioja La respuesta al alérgeno produce la liberación de mediadores de la alergia, que hay en los mastocitos y en los basófilos, como la histamina, serotonina, prostaglandina D, bradiquinina, etc. Estos mediadores alérgicos provocan los síntomas y manifestaciones del proceso alérgico, como efectos locales (inflamación cutánea, enrojecimiento, hinchazón, etc.) o reacciones generalizadas (contracción de bronquiolos, asma, y otros procesos que generan dificultad respiratoria). El shock anafiláctico es una reacción alérgica severa debida a una liberación de mediadores alérgicos por los mastocitos, producida tras la segunda exposición al alérgeno, que dan origen a uno o varios síntomas alérgicos. El shock anafiláctico es, pues, un caso de hipersensibilidad inmediata. En los mamíferos, el shock anafiláctico produce, entre otros efectos fisiológicos, la constricción de los bronquios, la obstrucción de los capilares pulmonares por trombos constituidos por plaquetas y leucocitos, urticaria, hemorragias intestinales e insuficiencia cardiaca. En el peor de los casos puede llegar a producir la muerte del individuo. Alguna de las medidas que pueden reducir los síntomas de la alergia son el empleo de antihistamínicos y otros medicamentos, que aumentan la presión sanguínea y dilatan los bronquios. 10. Sean los alelos siguientes: R: flores rojas; B: flores blancas; P: pelos en la semilla; p: semillas sin pelo El cruce propuesto es: Parentales: Gametos: RRPP RP F1: Genotipo: Fenotipo: RBPp Flores rosas y semillas peludas F1: RBPp Gametos: F2: BBpp Bp 3 RBPp 3 RP Rp BP Bp RP Rp BP Bp Gametos RP Rp BP Bp RP RRPP RRPp RBPP RBPp Rp RRPp RRpp RBPp RBpp BP RBPP RBPp BBPP BBPp Bp RBPp RBpp BBPp BBpp Las proporciones fenotípcias y genotípicas de la F2 son: RRPP (1/16): Flores rojas y semillas peludas. RRPp (2/16): Flores rojas y semillas peludas. RRpp (1/16): Flores rojas y semillas no peludas. RBPp (4/16): Flores rosas y semillas peludas. RBPP (2/16): Flores rosas y semillas peludas. RBpp (2/16): Flores rosas y semillas no peludas. BBPP (1/16): Flores blancas y semillas peludas. BBPp (2/16): Flores blancas y semillas peludas. BBpp(1/16): Flores blancas y semillas no peludas. La proporción de individuos de flores rojas y semillas peludas de la F2 homocigóticos (RRPP) será de 1/16. 389 128663 _ 0369-0389.indd 389 27/4/09 18:03:17 128663 _ 0369-0390.indd 390 28/4/09 11:52:13
