MADRID / SEPTIEMBRE 01. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO

Transcripción

1 Tiempo: 1 hora y 30 minutos Instrucciones: Estructura de la prueba: la prueba se compone de dos opciones "A" y "B", cada una de las cuales consta de 5 preguntas, que a su vez comprenden varias cuestiones. Sólo se podrá contestar una de las dos opciones, desarrollando íntegramente su contenido. En el caso de mezclar preguntas de ambas opciones la prueba será calificada con 0 puntos. Puntuación: La calificación máxima total será de 10 puntos, estando indicada en cada pregunta su puntuación parcial. OPCION A 1. Con respecto a la membrana celular de la célula eucariótica. a) Indique su composición química (0,5 puntos). b) Cite dos funciones de la membrana celular (0,5 puntos). c) Dibuje un esquema del modelo de membrana propuesto por Singer y Nicolson y señale sus componentes (1 punto). 2.- Con relación a la glucólisis: a) indique a qué tipo de reacciones del metabolismo pertenece. Razone la respuesta (0,5 puntos). b) Indique en qué compartimento celular se lleva a cabo el proceso (0,5 puntos). c) Mencione los productos iniciales y finales de la ruta (0,5 puntos). d) Indique qué moléculas colaboran en esta ruta para captar los electrones (poder reductor) y la energía (0,5 puntos). 3.-Respecto al ciclo celular de los organismos eucarióticos: a) Indique las etapas del mismo, y haga una breve descripción de los principales acontecimientos que tienen lugar en cada una de ellas (1 punto). b) Una chica haploide puede experimentar meiosis? Razone la respuesta (0,5 puntos). c) Explique en qué se diferencia la metafase mitótica de la metafase I de la meiosis (0,5 puntos). 4.- Con relación al proceso de replicación del ADN: a) Qué es la replicación del ADN? (0,5 puntos). b) Cuál es su significado biológico? (0,5 puntos). c) Si una cadena de un fragmento de ADN tiene la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' Cuál es la secuencia y polaridad de la otra cadena de la doble hélice? (0,5 puntos).

2 b) d) Indique las etapas que tienen lugar en el proceso de la replicación del ADN (0,5 puntos). 5.- La microbiología estudia un grupo muy diversos de microorganismos. a) Excluyendo los virus, enumere los tres reinos fundamentales en los que se clasifican los microorganismos, indicando una característica relevante de cada uno de ellos (0,75 puntos). b) Cite tres ejemplos de microorganismos pertenecientes a cada uno de los reinos mencionados en el apartado anterior (0,75 puntos). c) Explique brevemente las principales características de los virus (0,5 puntos). OPCIÓN B 1.- Con relación a los glúcidos: a) Explique la constitución de los disacáridos (0,5 puntos). b) Indique si los compuestos que se citan a continuación son monosacáridos, disacáridos o polisacáridos: galactosa, celobiosa, glucógeno y sacarosa (1 punto). c) Indique la composición química de la sacarosa y explique si se trata o no de un azúcar reductor (0,5 puntos). 2.- Con relación al proceso fotosintético: a) Indique las etapas del mismo y su localización en el orgánulo implicado (1 punto). b) Cual es la diferencia entre la fotofosforilación acíclica y la cíclica? Razone la respuesta (0,5 puntos). c) Cite otro orgánulo de la célula vegetal donde se produzca ATP de forma mayoritaria e indique la denominación del proceso (0,5 puntos). 3.- Con relación a los procesos de mitosis y meiosis: a) Señale dos diferencias entre ambos (0,5 puntos). b) Haga un dibujo de la anafase mitótica para una célula 2n=6 (O,S puntos). c) Explique la importancia biológica del proceso meiótico (1 punto).

3 4.- Con relación al código genético: a) Qué es el código genético y para qué sirve? (0,5 puntos). b) Qué es un codón? (0,5 puntos). c) Explique cuatro características del código genético (1 punto). 5.- Con relación a las células que participan en la respuesta inmune: a) Indique el origen, tipos y funciones de los linfocitos T (1 punto). b) Indique el origen y función de los linfocitos B (0,5 puntos). c) Indique el origen y función de los macrófagos (0,5 puntos). 1. Solución: 2. a) Del análisis bioquímico de las membranas plasmáticas aisladas se deduce que estas están compuestas por lípidos, proteínas y en menor proporción glúcidos. Las membranas biológicas de las células eucariotas están compuestas por tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Éstos se encuentran formando una bicapa lipídica que aporta la estructura básica a la membrana y actúa de barrera relativamente impermeable al flujo de la mayoría de las moléculas hidrosolubles. Las proteínas median las diversas funciones de la membrana. La mayoría poseen estructura globular y según su posición en la membrana se clasifican en dos tipos: proteínas integrales transmembrana o intrínsecas, que están intercaladas o embebidas en la bicapa lipídica, y las proteínas periféricas o extrínsecas, que no atraviesan la membrana y generalmente se encuentran situadas en el exterior. Estas últimas se encuentran unidas a los lípidos de la bicapa mediante enlaces covalentes, o las proteínas transmembrana mediante puentes de hidrógeno. Los glúcidos están representados por oligosacáridos que forman el llamado glicocálix en la superficie externa de la membrana. La gran mayoría están unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas formando glucolípidos y glucoproteínas respectivamente. b) La membrana plasmática desarrolla funciones muy importantes para la célula, entre ellas citamos las siguientes: 1.- Sirve de frontera física entre el medio intra y extracelular. 2.- Mantiene la permeabilidad selectiva, mediante el control del intercambio de sustancias entre el medio y la célula de modo controlado y selectivo.

4 c) La membrana plasmática es la estructura que rodea y limita a las células. Está compuesta químicamente por lípidos, proteínas y oligosacáridos. Los lípidos se asocian formando una bicapa en la que se encuentran embebidas las proteínas, interaccionando unas con otras y con los lípidos. Los oligosacáridos se encuentran unidos covalentemente a las proteínas y a los lípidos, formando glucoproteínas y glucolípidos., y se sitúan preferentemente en el lado extracelular. En la actualidad el modelo de estructura de la membrana plasmática más aceptado es el modelo del mosaico fluido propuesto por Singer y Nicolson en Según este modelo las membranas poseen lípidos, proteínas y oligosacáridos que se disponen formando una configuración de baja energía libre. 3. Solución: a) La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof-Parnas es una ruta catabólica y oxidativa que convierte una molécula de glucosa (6 átomos de carbono) en dos de ácido pirúvico (3 átomos de carbono). Es la ruta central del catabolismo de la glucosa en animales, plantas y microorganismos, y se considera la ruta más antigua utilizada por los seres vivos para obtener energía. b) La glucólisis tiene lugar en el hialoplasma celular de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas. c) La glucólisis consta de dos fases: 1) Fase preparativa: Glucosa + 2 ATP 2 gliceraldehído-3-fosfato 2) Fase oxidativa: 2 gliceraldehído-3-fosfato 2 ácido pirúvico + 4ATP + 2 NADH

5 El producto inicial de la glucólisis es la glucosa. Los productos finales son el ácido pirúvico, el ATP y dos moléculas de NADH. La degradación de la glucosa a ácido pirúvico es una oxidación incompleta, siendo el balance energético bajo. No obstante, la degradación del ácido pirúvico continúa. Ésta es distinta según las condiciones en las que se realice dándose dos rutas metabólicas distintas. Si las condiciones son aeróbicas tiene lugar la respiración celular; mientras que si son anaeróbicas, se produce la fermentación. d) La mayoría de la energía procedente de la oxidación de la glucosa se encuentra en los electrones que fueron aceptados por las coenzimas NAD + y FAD. En el caso de la glucosa, los electrones procedentes de la glucólisis, se encuentran en un nivel energético alto. La cadena de transporte electrónico consta de una serie de enzimas oxidorreductasas, localizadas en la membrana mitocondrial interna que conforma las crestas mitocondriales, que recogen los electrones de los coenzimas reducidos (NADH y FADH 2 ) de los fases anteriores y los van pasando de una a otra hasta un aceptor final de electrones, el oxígeno molecular, que al reducirse, origina agua. La fosforilación oxidativa está asociada a la cadena de transporte y consiste en la producción de ATP en la mitocondria gracias a la energía liberada durante el proceso de transporte electrónico. Las medidas cuantitativas demuestran que por cada dos electrones que pasan desde el NADH al oxígeno se forman tres moléculas de ATP, mientras que, en el caso del FADH 2 sólo se forman dos. 4. Solución: a) Una propiedad de las células que están en crecimiento, tanto procariotas como eucariotas, es la capacidad de duplicar su ADN genómico y pasar copias idénticas de esta información a las células hijas. Este fenómeno se denomina ciclo celular, comprende el período de tiempo desde que se forma una células hasta que se divide y está constituido por dos etapas o estados claramente diferentes: - El estado de división celular o mitosis y separación de las células hijas. - El estado de no división o interfase o periodo de crecimiento celular. En este estado la célula realiza sus funciones habituales y, si está destinada a la división celular, la duplicación o replicación del ADN. La interfase comprende a su vez tres períodos: G 1, S y G 2 y dura aproximadamente el 90 % del total del ciclo celular.

6 - Fase G 1 : es el período más variable en el tiempo del ciclo celular, pudiendo durar de 2 o 3 horas a muchos días, o incluso años. Es una fase de alta actividad metabólica, donde los genes se transcriben y traducen en proteínas. La observación de esta fase al microscopio electrónico se caracteriza por la presencia del diplosoma que está formado únicamente por los dos centriolos característicos. Hay determinadas células que detienen su ciclo en la fase G 0, experimentan una serie de transformaciones que las conducen a una diferenciación celular, de modo que la célula se especializa y expresa sólo aquellos genes que le permiten desempeñar su actividad concreta en el tejido. Es el caso de células altamente especializadas, como las neuronas, cuya diferenciación celular no las permite volver a dividirse. - Fase S: su nombre viene de síntesis ya que durante esta fase ocurre la replicación del ADN y la síntesis de proteínas e histonas. Cada molécula de ADN se replica en dos moléculas idénticas de ADN; de modo que las histonas y las otras proteínas cromosómicas se unen rápidamente al nuevo ADN. Comienza la duplicación del diplosoma, al formar cada centriolo otro perpendicular a él. - Fase G 2 : Durante esta fase no hay síntesis de ADN, aunque si éste está dañado, se puede reparar. Se produce un continuo crecimiento celular y continúa también la síntesis de otras macromoléculas (ARN, proteínas, lípidos, microtúbulos del huso acromático,...). Los centriolos, ya duplicados, forman dos diplosomas que permanecen reunidos en el mismo centrosoma. Tras la fase G 2 la célula entra en la fase M (de mitosis) en la cual la célula se divide en dos células hijas. b) Una célula haploide no puede experimentar nunca meiosis. 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). c) En metafase mitótico los cromosomas se van moviendo hacia el ecuador de la célula y se alinean de modo que los centrómeros se hallan en el plano ecuatorial. En la metafase I meiótica son los cromosomas homólogos (bivalentes) los que se sitúan en el ecuador de la célula. 5. Solución: a) La replicación es un proceso de duplicación del ADN que ADN tiene lugar durante el período de síntesis del ciclo celular o fase S de la interfase, y se caracteriza porque a partir de una molécula de ADN, se forman dos iguales a ella e idénticas entre sí. Aunque se han propuesto varias hipótesis para explicar el mecanismo de este proceso, es, sin embargo, la hipótesis semiconservativa propuesta por Watson y Crick y demostrada experimentalmente por Meselson

7 y Stahl en 1957 la de mayor aceptación actualmente. La replicación es semiconservativa porque las dos cadenas de nucleótidos que forman la doble hélice de ADN se conservan y sirven de molde para la síntesis de dos hebras complementarias. Por tanto, la replicación da como resultado dos moléculas de ADN, en las que cada una de ellas se conserva una cadena antigua, y la otra es nueva. b) El significado biológico de la replicación o duplicación del ADN es el de transmitir la información hereditaria. Este hecho garantiza que las dos nuevas células originadas por mitosis reciban la misma información hereditaria. c) Si una cadena de un fragmento de ADN tiene la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' Teniendo en cuenta que las dos cadenas que forman la doble hélice son antiparalelas y complementarias, la otra cadena tendrá la siguiente secuencia: 3' ATTGGCATAGC 5' 5 TAACCGTATCG 3 d) La hipótesis actual sobre la duplicación o replicación del DNA ha sido propuesta por Konberg, Geffer y Dressler (1975). La replicación ha sido estudiada en E. Coli, por lo tanto nos referimos a una célula procariota. Se basa en los siguientes puntos: 1.- Se acepta el modelo de Watson y Crick sobre la duplicación semiconservativa del ADN que postula que cada hebra de ADN actúa como patrón para la replicación de las hebras hijas complementarias. Así se forman dos moléculas hijas, que tienen cada una hebra hija y otra parental. Los cuatro aspectos fundamentales de este modelo son: - Primero se separan las cadenas que son antiparalelas (una va en dirección 5 3 y la otra en dirección 3 5 ) quedando las bases libres. - Los nucleótidos sueltos establecen puentes de hidrógeno con las bases libres, según la complementaridad de las bases. - Se establecen enlaces fosfodiéster entre dichos nucleótidos. La replicación comienza en un lugar del ADN que reconocen los enzimas encargados de la iniciación. En él, las dos hebras de DNA se desenrollan gracias a la acción de los enzimas conocidos como helicasas, formándose una horquilla de replicación. A partir, de aquí se inicia la replicación en dos direcciones, es decir, es bidireccional. 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.

8 La replicación es 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 ARN-polimerasa o primasa. En una de las hebras, la hebra conductora, la replicación se realiza de forma continua, pero en la otra hebra ocurre un problema al tener que replicarse en sentido 5 3. En la otra hebra, la hebra retardada, debido a la incapacidad por parte de las ARN-polimerasas 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. 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. 6. Solución: a) Los microorganismos dentro de la taxonomía no constituyen ningún único grupo o reino. Son organismos microscópicos, es decir, demasiado pequeños para ser vistos por el ojo humano sin ayuda de utensilios magnificadores. En general, cuando hablamos de microbios nos referimos a los seres vivos pertenecientes a los reinos Monera, Protoctistas y algunos Hongos. - Reino Monera: incluye a los organismos procariotas unicelulares. - Reino Protoctista: comprende a los seres vivos de dudosa clasificación que no se consideran animales ni vegetales. Son organismos eucariotas uni o pluricelulares cuyos descendientes son iguales que los organismos paternos. - Hongos: son organismos eucariotas y talófitos, es decir, no forman verdaderos tejidos. Son heterótrofos que no tienen plastos y por lo tanto no pueden realizar la fotosíntesis. b) - Reino Monera: Todas las bacterias pertenecen a este reino. Por ejemplo, Vibrio Cholerae. - Reino Protoctista: En este reino encontramos desde individuos diminutos (escasas micras), como Peridinium sp, hasta gigantes (de más de 70 m de longitud), como algunos ejemplos del género Macrocystis. - Reino Hongos: Por ejemplo, e l hongo causante de la candidiasis (Candida albicans). Estos hongos viven comensales en la boca, vagina y heces. c) Los virus son elementos genéticos que se replican independientemente de los cromosomas de las células huésped, pero no independientemente de ésta. Necesitan de la maquinaria celular para producir sus réplicas.

9 Los virus están constituidos por un ácido nucleico, una cápsida proteica y en ocasiones presentan un envoltura membranosa. La morfología vírica se basa en sus componentes y es la siguiente: - Ácido nucleico: Pueden presentar ADN o ARN, pero nunca los dos simultáneamente. El ácido nucleico puede ser a su vez monocatenario o bicatenario, lineal o circular. - Cápisde: Protege al ácido nucleico y está constituida por la unión de proteínas globulares denominadas capsómeros. La unión de éstos da lugar a la formación de tres tipos principales de cápsidas: - Icosaédrica: Es una forma poliédrica de 12 vértices, 20 caras triangulares y 30 aristas. - Heliocoidal: Los capsómeros adoptan una disposición helicoidal, formando una estructura tubular en cuyo interior se aloja el ácido nucleico. - Compleja: La presentan los bacteriófagos, es decir, los virus que infectan a las bacterias. La cápsida está constituida por dos partes, la cabeza y la cola. La primera es helicoidal y aloja al ácido nucleico, mientras que la cola es una estructura de fijación a la bacteria y de inyección del ácido nucleico en el interior de ésta. - Envoltura: La mayoría de las veces es de composición similar a la membrana plasmática de las células eucariotas, generalmente procedente de la célula huésped a la que parasita. Las características esenciales comunes a los ciclos de multiplicación de todos los virus comprenden la entrada en el citoplasma de una célula hospedadora, la replicación de su genoma para producir una descendencia de viriones, la liberación de éstos al medio extracelular o ambiente y su superviviencia en él. En su reproducción todos los componentes se sintetizan por separado y luego se ensamblan. Sin embargo, existen dos tipos de ciclo vitales infectivos víricos: el ciclo lítico y el ciclo lisógenico.