ARAGÓN (ZARAGOZA) / JUNIO 02. LOGSE / BIOLOGÍA / EXAMEN COMPLETO

Transcripción

1 TIEMPO DISPONIBLE: 1 H. 30 M. Se valorará el uso de vocabulario y la notación científica. Los errores ortográficos, el desorden, la falta de limpieza en la presentación y la mala redacción, podrán suponer una disminución hasta de un punto en la calificación, salvo casos extremos. PUNTUACIÓN QUE SE OTORGARÁ A ESTE EJERCICIO: (véanse las distintas partes del examen) El alumno debe responder a una de las dos opciones propuestas, A o B. En cada pregunta se señala la puntuación máxima. OPCIÓN A Cuestión 1.- Tema de desarrollo corto: El DNA (ADN): composición química y estructura (relacione la estructura con la transmisión de la información genética). (3 puntos). Cuestión 2.- Acerca de los virus: a) Qué moléculas pueden encontrarse formando parte de un bacteriófago?. Haga un esquema de un bacteriófago (1 punto). b) Describa brevemente un ciclo lisogénico de un virus. (1 punto). Cuestión 3.- Dibuje una cresta mitocondrial, esquematizando o explicando brevemente qué es lo que ocurre en ella cuando hay NADH en la matriz. (2 puntos). Cuestión 4.- (1 punto). a) Qué le ocurriría a un glóbulo rojo si lo ponemos en una solución hipotónica? razone la respuesta. b) Nuestros glóbulos rojos han perdido su núcleo durante el proceso de maduración, puede darse en estas células transcripción? pueden seguir el ciclo celular? Razone la respuesta. Cuestión 5.- (2 puntos). Cómo se denomina el proceso que se representa en el esquema?. Identifique las estructuras o moléculas señaladas con las flechas. Describa qué está ocurriendo.

2 OPCIÓN B Cuestión 1.- Tema de desarrollo corto: La fase luminosa de la fotosíntesis: localización celular, funciones de la clorofila y los fotosistemas, e interpretación global del proceso. (3 puntos). Cuestión 2.- a) Justifique el hecho de que secuencias diferentes de DNA puedan codificar la misma proteína (1 punto). b) Explique brevemente las funciones de los linfocitos T (1 punto). Cuestión 3.- Cite una función con la que esté relacionado cada uno de los siguientes orgánulos: lisosomas, retículo endoplasmático liso, ribosomas, aparato de Golgi, centrosoma, mitocondrias, nucleolo, retículo endoplasmático rugoso, cilios, membrana plasmática. (2 puntos). Cuestión 4.- Cuáles son las principales diferencias (estructurales y funcionales) entre celulosa, almidón y glucógeno? (1 punto). Cuestión 5.- En un cultivo de células humanas que se encuentran en periodo de división celular, se analiza la cantidad de DNA (ADN) en muestras de esas células tomadas a distintos tiempos. El resultado se expresa en la gráfica: Cuál es la razón de la variación observada en la cantidad de DNA por célula? Razone la respuesta refiriéndose a cada una de las fases del ciclo. (2 puntos). OPCION A 1. Solución: El ADN es una biomolécula orgánica compuesta por C, H, O, N y P, que se define químicamente como un polinucleótido, porque está formado por la repetición de unidades moleculares llamadas nucleótidos (desoxirribobucleótidos). Su función está relacionada con el almacenamiento y transmisión de la información hereditaria, constituyendo así la base molecular de la herencia. El ADN químicamente está compuesto por tres moléculas diferentes: 1) Una pentosa, que es la desoxirribosa. 2) Una base nitrogenada. Existen dos tipos:

3 - Púricas: adenina(a) y guanina (G). - Pirimidínicas: citosina (C), timina (T). 3) Una molécula de ácido fosfórico. La unión de una pentosa con una base nitrogenada por el carbono 1 de la pentosa se denomina nucleósido y la unión de un nucleósido a una molécula de ácido fosfórico a través del carbono 5 de la pentosa se denomina nucleótido. La unión de varios nucleótidos por enlace 5-3 fosfodiéster da lugar a un ácido nucleico, que por ello también se denomina polinucleótido. El encadenamiento de los nucleótidos para formar un ácido nucleico se realiza siempre mediante el ácido fosfórico, que se une al carbono 3 de la pentosa del nucleótido siguiente. Esta molécula tiene dos extremos: un extremo 3 y un extremo 5. El modelo estructural 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

4 aminoácidos en las proteínas. La replicación es un proceso de autoduplicación del ADN que 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 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. 2. Solución: a) 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. Los fagos están constituidos por un ácido nucleico y una cápsida proteica compleja. - 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. Los bacteriófagos presentan cápsida compleja, 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. b) En el siguiente esquema está representada la estructura de un bacteriófago. c) 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.

5 La diferencia principal entre el ciclo de multiplicación lítico y lisogénico de un fago está basada en que los virus líticos, al infectar a la célula huésped, la destruyen, mientras que los virus lisogénicos o atenuados, no destruyen a la célula hospedadora ya que al penetrar en ella, en lugar de formar nuevos virus, integran su genoma en el ADN celular. Así permanecen durante un tiempo variable, replicándose al mismo tiempo que lo hace el genoma de la células hospedadora, hasta que factores externos o mecanismos desconocidos le hace despertar y comenzar un ciclo lítico. 3. Solución: En la figura siguiente está representada una cresta mitocondrial y los procesos metabólicos que tienen lugar en ella cuando existe NADH en la matriz. El proceso metabólico representado en la figura corresponde a la respiración celular. La mayoría de la energía procedente de la oxidación de compuestos orgánicos (glucosa, ácidos grasos) se encuentra en los electrones liberados que son aceptados y transportados por las coenzimas NAD + y FAD. La reoxidación de estas coenzimas tiene lugar durante el transporte electrónico al ceder sus electrones al oxígeno molecular. La cadena de transporte electrónico consta de una serie de enzimas oxidorreductasas, localizadas en la membrana mitocondrial interna que conforma la cresta, 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. El mecanismo de síntesis de ATP en la mitocondria se denomina fosforilación oxidativa. La hipótesis quimiosmótica explica este proceso. Esta teoría, la única que ha sido comprobada experimentalmente y la que se acepta en la actualidad, durante el transporte electrónico se produce un bombeo de protones desde la matriz mitocondrial al espacio intermembranal en las mitocondrias, y desde el estroma al espacio intratilacoidal en los cloroplastos, que genera un gradiente electroquímico que crea la fuerza protomotriz necesaria para la síntesis de ATP. La disipación posterior de este gradiente qimiosmótico creado a través de la ATP-sintetasa proporcionará la energía suficiente para la producción de ATP a partir de ADP y Pi.

6 4. Solución: a) La ósmosis es un fenómeno físico en el que se produce el paso o difusión de un disolvente a través de una membrana semipermeable (permite el paso de disolvente pero no de solutos) desde la disolución más diluida a la más concentrada. Los medios acuosos separados por una membrana semipermeable pueden tener diferentes concentraciones, y se denominan: - Hipertónicos a los que poseen una elevada concentración de solutos con respecto a otros en los que la concentración es inferior. - Hipotónicos a los que contienen una concentración de solutos baja con respecto a otros que la poseen superior. Si colocamos un glóbulo rojo en un medio externo celular hipotónico respecto al medio interno, se produce entrada de agua al interior del eritrocito, lo que ocasiona aumento de volumen celular. En el caso de los glóbulos rojos puede llegar a producirse estallido celular si penetra demasiada agua en su interior. b) El núcleo es el componente celular donde se encuentra el material genético (ADN) y que dirige toda la vida celular. La transcripción es la primera fase de la síntesis proteica o expresión del material genético. El proceso consiste en la síntesis de ARN, tomando como molde una de las dos cadenas del ADN. Los glóbulos rojos pierden el núcleo durante el proceso de maduración y, por tanto, al carecer de ADN es imposible que tenga lugar el proceso de la transcripción. 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. - 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. 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.

7 - 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. El proceso de maduración de un glóbulo maduro durante el cual pierde el núcleo corresponde al periodo G1 de la interfase. Por tanto, la pérdida del núcleo implica que el ciclo celular se detiene en este periodo del ciclo y la célula acaba muriendo sin haberse dividido. 5. Solución: El proceso representado en el esquema se denomina traducción y es la segunda fase del proceso de síntesis proteica. En esta etapa se traduce en proteínas la información genética transferida desde el ADN al ARNm durante la transcripción. Los aminoácidos dispersos en el citoplasma deben unirse para formar los polipéptidos según una secuencia lineal, que no es otra que la ordenada por el ADN y transportada por el ARNm. Las estructuras y moléculas señaladas mediante números son: 1. Subunidad mayor del ribosoma. 2. Subunidad menor del ribosoma. 3. ARNm. 4. Proteína.