SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO

Transcripción

1 Biología 1

2 Biología 2

3 SOLUCIÓN DE LA PRUEBA DE ACCESO AUTORA: María Purificación Hernández Nieves Pregunta 1 La biomolécula que aparece en la figura es un polisacárido formado por moléculas de glucosa unidas mediante enlace O-glucosídico (1 4) y (1 6). Polímeros con enlaces O-glucosídicos en los animales son el glucógeno y la quitina. El glucógeno es el polisacárido de reserva de los animales. Se moviliza en función de las necesidades de glucosa del organismo. Abunda en las células del hígado y del músculo estriado. La quitina es un polímero de N-acetilglucosamina en el que los enlaces O-glucosídicos son del tipo (1 4). Es una molécula lineal, sin ramificar y con función estructural que forma parte de la pared celular de los hongos y del exoesqueleto de los artrópodos. Dos polímeros con enlace O-glucosídico en el reino Plantas son el almidón y la celulosa. El almidón es el polisacárido de reserva de las plantas. Es la molécula que tienen estos organismos para almacenar la glucosa. Se encuentra almacenado en los amiloplastos en forma de granos de almidón. Está compuesto por la amilosa polímero no ramificado formado por la unión de moléculas de glucosa con enlaces (1 4) y la amilopectina, polímero ramificado de glucosas unidas por enlaces (1 4) y (1 6), estos últimos en las ramificaciones. La celulosa es el polisacárido estructural de las paredes celulares de las plantas. Es un polímero lineal de moléculas de glucosa unidas por enlace O-glucosídico (1 4). Los lípidos, a excepción de los ácidos grasos y los jabones (sales sódicas o potásicas de los acilglicéridos), no forman micelas. Más que a un problema de polaridad, esto se debe a un problema de espacio. Los ácidos grasos, al estar formados por una cadena hidrocarbonada, se asocian de tal forma que no dejan espacio interior para el agua y otros compuestos polares. Los fosfolípidos, en cambio, aunque son lípidos saponificables (contienen ácidos grasos), están formados por dos cadenas que, al intentar asociarse, dejan espacios libres entre ellas, lo que provoca que en lugar de micelas formen bicapas, como en las membranas biológicas. Las funciones biológicas más relevantes de los lípidos no formadores de micelas son el almacenamiento o reserva de energía, la protección de órganos al formar parte de epidermis y exoesqueletos, la constitución de membranas celulares. Algunas presentan funciones vitamínica y hormonal. Pregunta 2 En la gráfica se observa que las curvas de ph 5,2 y 3,5 están bastante próximas. Por tanto, son los grupos de aminoácidos con pk aproximadamente igual a 4 los que están manteniendo la estructura de la enzima. Cuando el ph es casi neutro (7,6), esos grupos tienen un grado de protonización tal que impiden que la proteína enzimática mantenga la estructura necesaria para realizar la catálisis enzimática. Esto no ocurre, sin embargo, cuando el ph es ácido, lo que implica que las cadenas laterales (R) de algunos aminoácidos del centro activo presentan función ácido, como la de los aminoácidos aspártico y glutámico. Manteniendo la temperatura y el ph constantes, sin aumentar la cantidad de enzima, es posible incrementar la velocidad de la reacción; basta con aumentar la concentración de sustrato. Este comportamiento enzimático tiene un límite que está determinado por la concentración de sustrato que es capaz de recibir el centro activo de la enzima hasta saturarse en forma de [ES]. En este momento, la reacción adquiere la velocidad máxima (V max ). A partir de este punto de saturación, aunque se le añada más sustrato, la velocidad de la reacción no aumenta, sino que se mantiene constante. 3

4 Pregunta 3 La ingeniería genética consiste en la manipulación y modificación del ADN, esto es, en la introducción de nuevos genes en organismos con el fin de obtener productos de interés para el ser humano (hormonas, anticuerpos de organismos de características específicas, etcétera). Actualmente, la tecnología del ADN recombinante permite manipular, aislar y multiplicar genes y obtener fragmentos de ADN en cantidades ilimitadas. Estos fragmentos de ADN se transfieren a células en cultivo o a embriones, lo que origina organismos transgénicos en los que puede «expresarse» la información de dichos genes. Esta moderna tecnología incluye las siguientes etapas básicas: 1. Corte específico del ADN mediante endonucleasas de restricción. 2. Inserción de los fragmentos de ADN en los llamados vectores de clonación (bacteriófagos y plásmidos). 3. Clonado del ADN. Para ello, el plásmido se introduce en la bacteria mediante el mecanismo de transformación (ver procesos parasexuales en bacterias) transducción en el caso de los virus. Una vez en el interior de estas células, el ADN se multiplica. 4. Técnicas de hibridación que consisten en la detección de secuencias específicas mediante sondas. Para este cometido se emplea la autorradiografía. En la actualidad, una técnica de gran interés es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Consiste en duplicar en un tubo de ensayo, un número ilimitado de veces, un fragmento de ADN. Se consiguen así, en pocas horas, millones de moléculas de ADN idénticas a la primera. Esta técnica se aplica en estudios evolutivos o huellas dactilares del ADN; permite comparar muestras diferentes de ADN para verificar si pertenecen o no al mismo individuo, o el grado de parentesco entre ellas. Actualmente es una técnica aplicada en investigaciones policiales, en medicina forense y en pruebas de paternidad. Se está empleando asimismo en la obtención de organismos transgénicos (organismos que se desarrollan a partir de una célula en la que se han introducido fragmentos de ADN). De esta manera se han conseguido plantas resistentes a plagas o herbicidas, ratones con genes que fabrican la hormona humana del crecimiento, etcétera. Otra de las aplicaciones actuales de la ingeniería genética tiene lugar en la denominada terapia génica, esto es, la introducción de genes en el organismo para tratar el cáncer y otras enfermedades hereditarias. Para ello, hay que introducir el gen deseado en células del paciente mediante vectores y controlar la expresión de estos genes en el lugar y a la intensidad indicados. Como estos genes pueden introducirse tanto en células somáticas como en células germinales, la terapia génica puede emplearse para eliminar defectos congénitos heredables. Todas estas técnicas han provocado polémicas en la sociedad, motivo por el cual se ha creado un Comité Internacional de Bioética que intenta resolver dilemas acerca de la apropiación y el uso del material genético. A este respecto, la ONU ha aprobado la Declaración Universal sobre el Genoma Humano y los Derechos Humanos, en la que se declara el genoma humano patrimonio de la humanidad, al mismo tiempo que protege la libertad, la dignidad y la salud de las personas frente al afán de lucro que puede suponer la comercialización de este genoma, prohibiendo la clonación de seres humanos con fines reproductivos y admitiendo la clonación de tejidos con fines terapéuticos. La defensa inmune innata es aquella que presenta todo animal ante cualquier invasión microbiana (bacteria patógena). Es una inmunidad activa, puesto que son los propios mecanismos inmunológicos del animal los que han logrado la inmunidad. El feto de los mamíferos también adquiere inmunidad natural, pero es de tipo pasivo, pues la recibe a través de la placenta de la madre hasta que se desarrollan completamente sus mecanismos inmunológicos. La respuesta innata está constituida por un conjunto de barreras defensivas naturales y de mecanismos defensivos (celulares y moleculares) que combaten estas bacterias patógenas. Estas barreras y mecanismos defensivos son los siguientes: Barreras físicas y químicas. Es la primera línea defensiva con la que se encuentran los organismos patógenos. Está formada por la piel, las mucosas, el estómago e intestino delgado, la temperatura corporal y el hierro en la sangre. La flora bacteriana autóctona. Se encuentra en la piel y en las mucosas y segrega proteínas de carácter antibiótico (bactericinas) que son letales para otras especies bacterianas. El sistema de complemento. Está formado por una serie de proteínas séricas que complementan la función de los anticuerpos. Estas proteínas están inactivas en ausencia de antígenos, pero se activan en presencia de bacterias patógenas y, como consecuencia, este sistema desarrolla una reacción inflamatoria que atrae hacia el lugar de infección gran número de fagocitos. Esto provoca la opsonización de los patógenos y la lisis de la bacteria patógena. La reacción inflamatoria. En esta reacción intervienen, además de los macrófagos y neutrófilos, las plaquetas, los mastocitos y los leucocitos basófilos. Linfocitos NK. Al tener actividad citotóxica, estos linfocitos suelen destruir células tumorales y otras células que resultan infectadas por agentes víricos. Fagocitos. Destruyen las partículas extrañas, a las que rodean con sus pseudópodos para luego digerirlas en el citoplasma. Entre este tipo de células se encuentran los leucocitos (eosinófilos, neutrófilos y los monocitos y sus derivados los macrófagos). 4

5 Pregunta 4 Efectivamente, puede padecerse obesidad aunque se disminuyan las grasas en la dieta, siempre que se mantenga alta la ingesta de hidratos de carbono. Este comportamiento, a nivel metabólico, se debe al aumento de los niveles de acetil-coa por vía glucídica (glucosa ácido pirúvico acetil-coa). Cuando esto ocurre, el ciclo de Krebs no puede asumir tanta concentración de acetil-coa y las moléculas sobrantes se dirigen a la biosíntesis lipídica. Las moléculas de acetil-coa, de dos en dos, van a realizar las reacciones inversas a la -oxidación de los ácidos grasos (biosíntesis de ácidos grasos) y formarán las largas cadenas de estos ácidos en la matriz mitocondrial. Luego abandonan la mitocondria para dirigirse al retículo endoplásmico liso, donde se unen a la glicerina y forman las grasas, que posteriormente se almacenarán en el panículo adiposo. A: Grana de la membrana tilacoidal de un cloroplasto. B: Ciclo de Calvin. El ATP (energía química) y el NADPH (poder reductor) son moléculas generadas en la fase lumínica de la fotosíntesis y van a ser utilizadas en el ciclo de Calvin; en concreto, en la fase reductora de este ciclo, en la que el ácido 3-fosfoglicérico se convierte en aldehído 3-fosfoglicérico. NADPH NADP ácido 3-fosfoglicérico aldehído 3-fosfoglicérico ATP ADPP Pregunta 5 Entendemos que entre las cromátidas de los cromosomas homólogos existe recombinación genética en la profase I. a) Las dos células resultantes de la primera división meiótica son: b) Las cuatro células resultantes en la segunda división meiótica serán estas: Se entiende por ciclo celular el tiempo que transcurre desde que una célula se forma, por división de una preexistente, hasta que se divide y da origen a dos células hijas. Su duración depende del tipo de célula y de los factores ambientales. El ciclo celular se divide en dos fases: interfase y división celular o mitosis (M). La interfase es la fase más larga del ciclo celular (ocupa casi un 94 % del ciclo). Transcurre entre dos mitosis y consta, a su vez, de tres fases: Fase G1. Se encuentra entre el final de la mitosis (M) y el comienzo de la síntesis del ADN (S). En ella, la célula aumenta de volumen. La célula puede entrar en un estado de reposo o fase G0 y puede volver más tarde a la fase G1. Fase S. En ella se autoduplica el ADN del núcleo. Cada cromosoma hijo obtenido en la mitosis está formado por una cromátida. En esta fase, cada cromátida forma la cromátida hermana que le falta para constituir cromosomas completos. Fase G2. Se sitúa entre la fase S y la M. Esta fase termina cuando el ADN (cromatina) comienza a condensarse para iniciar la mitosis. 5

6 La mitosis es el proceso por el que una célula madre se divide (después de sufrir la citocinesis) en dos células hijas idénticas a ella. Fundamentalmente, se trata de cambios acaecidos en el núcleo. Es un proceso continuo desde el comienzo hasta el fin, pero que con fines didácticos se divide en cuatro fases: Profase. Los centriolos duplicados se dirigen a polos opuestos y de los filamentos del áster se forma el huso acromático (en las células vegetales, que no tienen centrosoma, se forma a partir del centro organizador de microtúbulos). El nucléolo desaparece. La cromatina se compacta formando los cromosomas (cada cromosoma está formado por dos cromátidas). La envoltura nuclear desaparece al final de la profase. Metafase. El huso acromático está unido a los centrómeros de los cromosomas, los cuales se desplazan hasta situarse en el plano central formando la denominada placa ecuatorial. Los cromosomas reciben el nombre de cromosomas metafásicos. Anafase. Cada cromátida de un cromosoma emigra, a través del huso acromático, a uno de los polos (una cromátida a un polo y la cromátida hermana al polo opuesto). En este momento se denominan cromosomas hijos. Telofase. Cada conjunto de cromosomas hijos (con una sola cromátida) se desorganiza y reconstruye la cromatina. Reaparece el nucléolo y la membrana nuclear. Se produce ahora la citocinesis, cuyo resultado son dos células hijas con la misma dotación cromosómica que la célula madre, esto es, con el mismo número de cromosomas (formados por una sola cromátida). En el período S de la interfase se autoduplican las cromátidas hermanas. síntesis de proteínas y ARN citocinesis mitosis G0 fase G1 división celular fase G2 cambios en la estructura celular Ciclo celular. interfase punto de restricción Por tanto, partiendo de una célula, el número de moléculas de ADN en las fases antes citadas serán las siguientes: Fase G1 G0 S G2 Profase Metafase Anafase Telofase Si no hubiese interfase, el ciclo se alteraría y, tras una mitosis, se sucederían otras muchas sin período de interfase entre ellas. Esta proliferación anómala de células constituiría una metástasis y el resultado de ella sería un tumor. fase S replicación del ADN Moléculas de ADN n n (nn) nn Pregunta 6 La enfermedad se transmite por genes dominantes en cromosomas autosómicos, donde el gen A es el transmisor de la enfermedad y dominante sobre a. Si se transmitiera por genes recesivos ligados al sexo, no podrían nacer enfermas (x a x a ) de madres enfermas (x a x a ) y padres sanos (XY), como ocurre en el esquema. Por tanto, la enfermedad se transmite por un gen autosómico dominante y los genotipos de los individuos que se piden son los siguientes: Genotipo A: aa Genotipo B: Aa Genotipo C: aa Genotipo D: Aa Según el problema, «g» es el alelo normal que codifica para un polipéptido formado por 100 aminoácidos y «gm» es el alelo que por mutación, al añadirle un nucleótido, codifica para un polipéptido de 80 aminoácidos, el cual produce la enfermedad. Como sabemos, según el código genético, cada aminoácido es codificado por un triplete de nucleótidos. Cómo, entonces, la cadena polipeptídica de 80 aminoácidos es codificada por un fragmento de ADN que tiene un nucleótido más que el fragmento de ADN que codifica 100 aminoácidos? La explicación está en que la mutación que se produce es una mutación sin sentido. Esta tiene lugar cuando la inserción del nucleótido forma un triplete de terminación que hace que cese prematuramente la síntesis de la cadena polipeptídica y la hace más corta de lo normal (80 aminoácidos en lugar de 100), lo que afecta gravemente a la estructura y a la función de dicha cadena y produce la enfermedad en el individuo que la contiene. 6

7 Pregunta 7 El orgánulo corresponde a un cloroplasto. Su función es realizar la fotosíntesis. Las partes más importantes de esta estructura las indicamos en el siguiente esquema: tilacoide de los grana membrana tilacoidal ADN tilacoide intergrana estroma Difusión facilitada por proteínas de canal. Son proteínas transmembranales que forman en su interior un canal que permite el paso de iones Na, Cl, Ca 2 de un lado a otro de la membrana. El canal generalmente está cerrado hasta que recibe una señal dependiente de un ligando o del voltaje. difusión facilitada espacio tilacoidal granum membrana plastidial externa espacio intermembranoso Los solutos polares atraviesan las membranas por tres mecanismos: Difusión facilitada por permeasas. Las sustancias polares, como los azúcares, aminoácidos o nucleótidos, atraviesan la membrana desde la zona de mayor concentración a la de menor concentración ayudadas de unas proteínas transportadoras (permeasas). Son proteínas transmembranales que provocan un cambio de configuración, lo cual permite al soluto polar el paso al otro lado de la membrana. ribosomas 70 S membrana plastidial interna proteína de canal proteínas transportadoras uniporte simporte antiporte cotransporte Transporte activo. Es el transporte utilizado por ciertos iones que atraviesan la membrana en contra de un gradiente de concentración (desde la zona de menor concentración a la de mayor concentración), con el consiguiente gasto de energía (ATP). 7