REGIÓN DE MURCIA / SEPTIEMBRE 04. LOGSE / BIOLOGIA / OPCIÓN A / EXAMEN COMPLETO

Transcripción

1 EXAMEN COMPLETO Instrucciones de la prueba: Responda sólo a una de las dos opciones (a o b) en cada una de las cinco cuestiones. Cada opción está valorada con dos puntos. Cuestión 1: a) Cofactores enzimáticos: concepto y tipos. b) En relación a los microorganismos causantes de enfermedades: 1. Indique la diferencia entre infección y patogeneidad. 2. Describa los factores de la patogeneidad microbiana. Cuestión 2: a) Diferencias en la división celular entre las células vegetales y animales. Bipartición. Gemación. División múltiple. b) Dibuje una mitocondria señalando los elementos más importantes de la misma e indique la función que desempeñan. Cuestión 3: a) Haga una breve descripción del ciclo de Calvin que permita comprender la fijación del CO2, el papel de la ribulosa carboxilasa y el destino del ATP y NADPH. b) El virus del sida: composición, estructura y morfología. Cuestión 4: a) En relación con los virus: 1. Indique la causa por la que tienen un rango limitado del número de especies que pueden infectar. 2. Indique la razón por la que el material hereditario de los retrovirus puede insertarse en el ADN de la célula huésped. b) En relación con el sistema inmunitario explique por qué un individuo con el grupo sanguíneo A no puede donar sangre a un individuo del grupo B. Cuestión 5: a) En relación con la base molecular de la herencia explique cuáles cree que son los aspectos de la estructura del ADN y del proceso de replicación que aseguran que el material hereditario de padres e hijos sea el mismo. b) Explique de qué manera la cohesión y adhesión de las moléculas del agua hacen posible que suba el agua desde las raíces hasta las hojas de las plantas.

2 OPCIÓN A 1. Solución: Las holoenzimas, además de aminoácidos, presentan otra molécula no proteica en su composición. En base a esto, un holoenzima está compuesto por una apoenzima (parte proteica) y un cofactor (parte no proteica). Los cofactores ayudan a regular la actividad enzimática y según su naturaleza química pueden ser: - Cationes metálicos. - Coenzimas: moléculas orgánicas complejas. 2. Solución: La mitosis en las células vegetales y animales presenta variaciones. En primer lugar, como las primeras carecen de centrosoma, los microtúbulos se organizan a partir de los casquetes polares, que son unas zonas densas situadas en el citoplasma. Además, presentan diferencias en cuanto a la citocinesis o división del citoplasma: - En las células animales se produce un estrangulamiento que divide en dos a la célula madre. A la altura de la placa ecuatorial aparece un anillo contráctil formado por filamentos de actina y miosina. Este anillo se va estrechando y forma un surco de segmentación que se va haciendo más estrecho hasta producirse el estrangulamiento total y la separación de las células hijas. - En las células vegetales no existe estrangulamiento del citoplasma. A la altura de la placa ecuatorial se forma un tabique de separación entre las dos células hijas denominado fragmoplasto. Se forma por fusión de vesículas procedentes del Golgi, que contienen los componentes que originan la pared celular, y los restos de microtúbulos que formaban el huso acromático. Bipartición: Mecanismo de reproducción asexual que se produce en organismos unicelulares (protistas), y consiste en la formación de dos individuos por división de la célula madre en dos células hijas. Gemación: Tipo de reproducción asexual que se presenta en varios tipos de organismos: en unicelulares (levaduras) y pluricelulares (tanto vegetales como animales: esponjas y celentéreos). En las levaduras, es una variedad de la bipartición en la cual, tras la división del núcleo, el citoplasma se divide desigualmente, de modo que las dos células hijas difieren notablemente de tamaño. En pluricelulares, la gemación se produce a partir de una protuberancia presente en la superficie del cuerpo denominada yema, de la que se desarrolla un nuevo individuo. Éste puede permanecer adherido al organismo materno dando lugar a una colonia, o separase de él, dando lugar a un organismo independiente.

3 División múltiple: Mecanismo de reproducción asexual que consiste en la división longitudinal o transversal de un organismo en dos o más fragmentos, que se transformarán en nuevos individuos. 3. Solución: En la fase oscura de la fotosíntesis o fase de biosíntesis, el ATP y el NADPH obtenidos en la fase luminosa son utilizados para transformar los compuestos inorgánicos en orgánicos, es decir, para reducir el CO 2 y así sintetizar glúcidos sencillos. El ciclo de Calvin es la ruta metabólica mayoritaria por la que los organismos fotosintéticos fijan el CO 2, obteniendo así el carbono necesario para la construcción de sus biomoléculas orgánicas. El ciclo de Calvin consta de varias fases: 1) Fase carboxilativa: El CO 2 se incorpora a una molécula de 5 átomos de carbono, la ribulosa-1,5-difosfato, para producir dos moléculas de 3-fosfoglicerato, es una reacción catalizada por el enzima ribulosa-1,5-difosfato-carboxilasa-oxigenasa (RUBISCO), que es la enzima más abundante del planeta. 2) Fase reductora: en esta fase se reduce el CO 2 incorporado en la fase carboxilativa en el 3-fosfoglicerato en forma de grupo carboxilo, mediante el ATP y el NADPH producidos en la fase luminosa. 3) Fase regenerativa: en esta fase parte del gliceraldehído-3-fosfato obtenido en la fase reductiva es convertido en glucosa-6-fosfato, y parte en ribulosa-1,5-difosfato para cerrar de nuevo el ciclo. El balance del ciclo de Calvin es: 6 CO ATP + 12 NADPH + 12 H H 2 O Glucosa + 18 ADP + 18 Pi + 12 NADP + Este alto consumo de ATP refleja el hecho de que el CO 2 es la forma más altamente oxidada de la cual se puede obtener carbono para construir los esqueletos carbonados de las moléculas orgánicas. 4. Solución: 1. La definición completa de los virus debe basarse en tres aspectos: a) capacidad de multiplicación únicamente dentro de una célula viva, b) presencia de un sólo tipo de ácido nucleico (ADN o ARN), c) existencia de una fase de eclipse, antes de su multiplicación endocelular. La dotación enzimática de los virus es insuficiente para reproducirse, mientras que la célula huésped tiene el equipo enzimático capaz de catalizar las reacciones necesarias para su reproducción.

4 El mecanismo de entrada de los virus en la célula huésped es probablemente la causa por la cuál éstos poseen un rango limitado de especies a las que infectar. Este proceso requiere una interacción específica entre las proteínas del virus y las de la membrana plasmática de la célula huésped, que en muchas ocasiones nunca se llega a realizar. 2. El VIH pertenece a la familia de los retrovirus. Estos virus se caracterizan por llevar información genética en una molécula de ARN que debe ser copiado a ADN durante su ciclo de replicación, merced a la actuación de un enzima del propio virus, la transcriptasa inversa o retrotrancriptasa. Los retrovirus presentan una forma peculiar de multiplicación contraria al dogma fundamental de la Biología. El ciclo del VIH comienza cuando el retrovirus interacciona con una glucoproteína de membrana de la célula hospedadora. Esta interacción provoca la fusión de membranas del virus y de la célula con la consiguiente entrada del retrovirus al interior celular. Tras la pérdida de la cubierta proteica se inicia la retrotranscripción del ARN vírico gracias a la retrotranscriptasa, originándose un ADN bicatenario. Una enzima denominada integrasa induce la integración del ADN viral en el cromosoma de la célula hospedadora. El siguiente paso es la expresión del ADN viral que conduce a la formación de ARN víricos, que se traducen para originar las proteínas estructurales y enzimáticas del virus. Tras el ensamblaje de los viriones, éstos pueden liberarse para reiniciar un nuevo ciclo retrovírico infectando nuevas células diana. El ciclo del VIH queda representado en el siguiente esquema:

5 5. Solución: El modelo de la doble hélice del ADN, propuesto por Watson y Crick en 1953, abrió el camino hacia la comprensión de cómo podría desempeñar esta molécula sus funciones, almacenando y transfiriendo la información genética. El modelo propone los siguientes aspectos estructurales: - La existencia de dos cadenas polinucleotídicas dextrógiras arrolladas en forma de hélice alrededor de un mismo eje constituyendo así una doble hélice. Ambas cadenas o hebras son antiparalelas, es decir, sus puentes fosfodiéster 3-5 internucleotídicos van en direcciones opuestas, una va en sentido 3 5 y la otra en sentido Las bases púricas y pirimidínicas de cada una de las cadenas o hebras están apiladas en el interior de la duplohélice, con sus planos paralelos entre sí, y perpendiculares al eje de la doble hélice. Las bases de una cadena están apareadas mediante puentes de hidrógeno con las bases de la otra cadena. Los pares permisibles son A-T y G-C. - Las dos cadenas antiparalelas de la duplohélice no son idénticas en secuencia ni en composición. En vez de ello, son complementarias entre sí (siempre que en una cadena hay A, en la otra T, y viceversa). - Las bases se hallan apiladas a una distancia de 0,34 nm de centro a centro, o lo que es lo mismo, es la distancia que separa cada par de bases. En cada vuelta completa de la duplohélice hay exactamente 10 nucleótidos, lo que corresponde a la distancia secundaria repetida de 3,4 nm. La doble hélice tiene unos 2,0 nm de diámetro. - Las bases relativamente hidrófobas están situadas en el interior de la hélice y los restos polares del azúcar y grupos fosfato cargados negativamente están en la periferia, expuestos al agua, formando el esqueleto externo de la duplohélice. - La duplohélice resulta estabilizada no sólo por puentes de hidrógeno entre los pares de bases complementarias, sino también por interacciones electrónicas entre las bases apiladas, así como por acciones hidrófobas recíprocas. Cuando Watson y Crick propusieron en 1953 la hipótesis de la estructura molecular en doble hélice del ADN, surgieron una hipótesis para explicar cómo se encuentra codificada la información genética. Según ésta, la información genética está contenida en la secuencia de los nucleótidos (A, T, G, C) de la molécula de ADN que determina la secuencia de los aminoácidos en las proteínas. El código genético establece la relación que existe entre la secuencia de nucleótidos de los genes y la secuencia de aminoácidos de las proteínas, es decir, la relación existente entre la estructura primaria de ambos tipos de biomoléculas. El proceso que llevó al desciframiento del código parte de la hipótesis de la colinearidad enunciada por Beadle y Tatum en 1948 según la cual un gen codifica la formación de un enzima, es decir, de una cadena polipeptídica. Asimismo, el modelo de la doble hélice propuesto por Watson y Crick propone una hipótesis para explicar el mecanismo de replicación de la molécula de ADN. La hipótesis denominada hipótesis semiconservativa sugiere que la molécula de ADN se escinde en sus dos cadenas y cada una de ellas dirige la síntesis de su complementaria, formándose dos moléculas idénticas, con una hebra antigua y una hebra nueva cada una. De este modo, se asegura que el material que pasa de padres al hijos sea el mismo.