SOLUCIONARIO GUÍA ESTANDAR ANUAL

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1 SOLUCIONARIO GUÍA ESTANDAR ANUAL Biomoléculas orgánicas: carbohidratos y lípidos SGUICES002CB31-A16V1

2 SOLUCIONARIO GUÍA Biomoléculas orgánicas: carbohidratos y lípidos Ítem Alternativa Habilidad 1 E Comprensión 2 C Reconocimiento 3 D Reconocimiento 4 D Comprensión 5 B Reconocimiento 6 A Comprensión 7 E Reconocimiento 8 D ASE 9 C Comprensión 10 E Comprensión 11 D Reconocimiento 12 B Comprensión 13 A Reconocimiento 14 A Reconocimiento 15 C Reconocimiento 16 C Comprensión 17 A ASE 18 D Comprensión 19 B ASE 20 E Reconocimiento 21 C Reconocimiento 22 E Reconocimiento 23 E Reconocimiento 24 E Reconocimiento 25 E ASE

3 Ítem Alternativa Defensa 1. E Por las propiedades que presenta, el agua es el medio más adecuado para que ocurran las reacciones bioquímicas que constituyen el metabolismo. Una de las propiedades de esta sustancia es su elevado calor específico, es decir, se requiere una gran cantidad de energía para elevar su temperatura. Esto, junto a su alto calor de vaporización (se necesita mucha energía para evaporar el agua), hacen que sea un excelente termorregulador, por ser capaz de absorber grandes cantidades de calor sin cambiar mucho su temperatura o cambiar de estado fácilmente. Otra propiedad del agua es su carácter de solvente universal, ya que puede disolver una gran cantidad de sustancias. De esta forma, permite la circulación de un gran número de ellas a través del organismo. 2. C Las moléculas orgánicas están formadas en base al elemento carbono, unido covalentemente a hidrógeno, por ejemplo, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos e hidratos de carbono; mientras que las inorgánicas son aquellas que no presentan carbono en su estructura, como en el caso de agua, sales minerales y oxígeno. Si bien todas las moléculas orgánicas tienen carbono, no todas las moléculas que tienen carbono son orgánicas, por ejemplo, el dióxido de carbono (CO 2 ), se considera una molécula inorgánica, ya que este átomo no está unido a hidrógeno. 3. D En términos de masa, el oxígeno es el elemento más abundante en la materia viva, representando un 65%. Esto no es extraño si pensamos que entre el 65% y el 90% de la masa de las células corresponde a agua, que a su vez está compuesta en un 89% por oxígeno. Le siguen el carbono (18%), hidrógeno (10%) y nitrógeno (3%). El flúor solo se presenta en trazas. 4. D El elemento más abundante en los seres vivos, en términos de masa, es el oxígeno, con un 65%, el carbono solo ocupa el 18% aproximadamente (opción I incorrecta). En general, los átomos tienden a completar un octeto de electrones en su capa más externa o capa de valencia. Un átomo de carbono tiene cuatro electrones en su última capa (electrones de valencia), por lo que necesita compartir 4 electrones para completar su octeto (8 electrones). Debido a esto tiende a unirse a otros cuatro átomos, formando enlaces simples, o unirse a menos átomos, formando enlaces dobles o triples hasta completar 4 pares de electrones compartidos (opción II correcta). Esto permite formar largas cadenas de carbono unido a otros átomos de carbono o a otros elementos como el hidrógeno, que constituyen la base de las moléculas orgánicas. Además, debido a su electronegatividad intermedia, el carbono tiende a formar enlaces covalentes, lo que otorga gran resistencia a las cadenas carbonadas (opción III correcta).

4 5. B Las sustancias que están encargadas de proporcionar energía son de distinta naturaleza. Los carbohidratos son una de ellas, siendo su principal función la de proporcionar energía a corto plazo o inmediata. Así, los carbohidratos constituyen una fuente primaria de energía y cuando se agotan se recurre a fuentes secundarias como grasas y proteínas. En el caso de las grasas, estas tienden a acumularse en tejidos de reserva (energía a largo plazo), actuando también como aislante térmico. La función de reparación de tejidos es asociada a las proteínas, y la de crecimiento es generalizada, participan diferentes nutrientes. 6. A La glucosa es un monosacárido y el almidón es un polisacárido, constituido por muchos monómeros de glucosa (alternativa A correcta). Por lo tanto, no se diferencian en la naturaleza química de las unidades constituyentes ni en los bioelementos (átomos) que se encuentran presentes, ya que el almidón está formado por repeticiones de glucosa (alternativa B y C incorrectas). Además, la glucosa no presenta enlaces entre monómeros (alternativa E incorrecta). La función de la glucosa es proporcionar energía al ser oxidada en las células en el proceso de respiración celular. El almidón es el carbohidrato de reserva energética en vegetales, mientras que en los animales, es el glucógeno (alternativa D incorrecta). 7. E Los fosfolípidos y el colesterol son parte de las membranas celulares (función estructural). Los triglicéridos son sustancias de reserva energética, que se acumulan en el tejido adiposo. Así, los lípidos tienen una función como fuente secundaria de energía, proporcionándola cuando se han consumido los carbohidratos. El mismo tejido adiposo que funciona como reservorio de energía, actúa como aislante térmico, lo que se manifiesta en su aumento en animales de climas polares, permitiéndoles desarrollarse en esas condiciones climáticas. Además, la mielina de las neuronas funciona como un aislante eléctrico, aumentando la velocidad de conducción el impulso nervioso. 8. D Como se señala en el enunciado, el objetivo del estudio es evaluar el grado en que se puede inducir la lipogénesis de novo (LDN) en humanos, mediante la dieta. Los resultados del estudio indican que pese a consumir solo 4 kg de grasa los adolescentes aumentaron entre 10,9 y 12,8 kg de grasa aproximadamente (valores que corresponden al 64% y 75% de 17 kg, respectivamente). Por lo tanto, al menos 6,9 kg de grasa deben provenir de la LDN. Esto permite concluir que bajo condiciones excepcionales de alta ingesta de carbohidratos, es posible inducir una significativa LDN en humanos (alternativa D correcta). La alternativa A es incorrecta, puesto que si las grasas almacenadas en el tejido adiposo provinieran fundamentalmente de la dieta y no de la LDN, esperaríamos que el aumento de masa adiposa en los adolescentes fuera muy cercano a lo consumido

5 directamente en los alimentos, es decir, 4 kg. Si bien es cierto que el estudio muestra que la ingesta de un exceso de calorías en la dieta lleva a un significativo aumento de masa corporal en pocos días, las dietas de los adolescentes no son particularmente altas en grasas, sino que están basadas principalmente en carbohidratos (alternativa B incorrecta) y además esta conclusión no se relaciona con los objetivos de la investigación. En el caso particular del estudio descrito en el enunciado, más del 50% de la grasa acumulada en el tejido adiposo proviene de la LDN, sin embargo, no se puede generalizar a partir de estos datos, pues se trata de condiciones excepcionales de alta ingesta calórica, principalmente en forma de carbohidratos. Si se consumiera una dieta rica en grasas, el resultado podría indicar algo distinto (alternativa C incorrecta). Finalmente la alternativa E es incorrecta, pues no se relaciona con los resultados ni con los objetivos del estudio. 9. C Las pastas son alimentos ricos en carbohidratos de fácil digestión. El consumo de un alto porcentaje de carbohidratos en la dieta (alrededor del 90% de las calorías consumidas) los días previos a una competencia deportiva, permite acumular glicógeno, polisacárido formado por monómeros de glucosa que se almacena en el hígado y en los músculos. Este polisacárido es fácilmente metabolizado durante la carrera, entregando la glucosa necesaria para cubrir los altos requerimientos de energía. A diferencia de los ácidos grasos, que se almacenan en el tejido adiposo, la glucosa del glicógeno puede proporcionar energía en ausencia de oxígeno, haciéndola más útil como combustible en condiciones de ejercicio intenso. Como se mencionó anteriormente, el glicógeno se almacena en el hígado y en los músculos esqueléticos. Debido a su mayor masa, los músculos pueden acumular una mayor cantidad de glicógeno, pero esta bordea los 500 g, en ningún caso varios kg (alternativa D incorrecta), aunque los deportistas pueden aumentar un par de kg de su masa corporal al realizar la carga de glicógeno, puesto que este va acompañado de agua. Efectivamente el exceso de carbohidratos consumidos en forma rápida se puede almacenar como grasa, pero este no es el objetivo del aumento el consumo de carbohidratos previo a una competencia deportiva (alternativa A incorrecta). Las vainas de mielina están formadas por esfingolípidos dispuestos en capas (alternativa B incorrecta). El objetivo de almacenar energía en forma de carbohidratos es tener una fuente fácilmente disponible para cubrir los altos requerimientos energéticos durante el ejercicio, no regular la síntesis de hormonas (alternativa E incorrecta). 10. E A pesar de que la celulosa, el glucógeno y el almidón, son todos polímeros de glucosa, el enlace involucrado es distinto. Los enlaces que unen las moléculas de glucosa en

6 la celulosa son de tipo β(1 4), lo cual modifica las propiedades de esta molécula con respecto a los otros polímeros de glucosa. La conformación de este enlace estabiliza la estructura de las glucosas, haciendo que la molécula sea más rígida comparada con la molécula de almidón, que se forma mediante enlaces α. Esto hace que la celulosa sea ideal para la función estructural de las plantas. Las moléculas de celulosa se disponen en fibras paralelas, entre las cuales se forma una gran cantidad de enlaces (puentes de hidrógeno), haciendo que la molécula sea rígida e insoluble. Ningún animal posee una enzima que pueda romper los enlaces de la celulosa, por lo que no pueden digerirla directamente para obtener glucosa. Algunos animales como vacas, caballos y termitas poseen bacterias simbiontes en sus tractos digestivos, que sí pueden degradarla y/o hidrolizarla, permitiendo al animal usar la celulosa como fuente de energía. No es el caso del ser humano, en el que cumple la función de facilitar el tránsito intestinal, pero que no puede utilizarla como fuente de energía. 11. D Los lípidos del tipo triglicéridos actúan como aislantes térmicos y son sustancias de reserva energética, por lo tanto, no de disposición inmediata. Los fosfolípidos forman parte de la matriz de la membrana celular (bicapa fosfolipídica). 12. B Para la formación del enlace glucosídico y del enlace éster se produce una reacción de condensación, en la cual se libera una molécula de agua.

7 En las biomoléculas, encontramos el enlace glucosídico en la unión entre monosacáridos y el enlace éster en la unión de ácidos grasos a glicerol. Estos enlaces no contienen nitrógeno y no son irreversibles, ya que pueden ser hidrolizados en sus componentes menores. 13. A La reacción de condensación, para la formación del enlace glucosídico, es una reacción entre dos grupos hidroxilo (OH), cada uno proveniente de un monosacárido, que determina un enlace donde permanece el oxígeno y como producto de la reacción se libera agua. 14. A Los fosfolípidos son la base sobre la cual se arma la membrana celular, dispuestos en forma de una bicapa que presenta fluidez. Las membranas que se forman por los fosfolípidos son semipermeables, debido al carácter anfipático de estos. La función de reserva energética es de los triglicéridos; el almacenamiento de fósforo corresponde a sales de calcio y fósforo en huesos; y es el colesterol el que entrega rigidez a las membranas celulares, al incorporarse entre los fosfolípidos. 15. C Los fosfolípidos corresponden a lípidos saponificables, ya que presentan ácidos grasos en su estructura, y su función es precisamente conformar membranas celulares. Las grasas neutras o triglicéridos son lípidos saponificables también, y una de sus funciones es ser una reserva energética. Las hormonas sexuales son las que estimulan el desarrollo y mantención de las características sexuales secundarias, y son derivados de esteroides, lípidos insaponificables. Por lo tanto son correctas solo las opciones I y II. 16. C Los fosfolípidos contiene dos ácidos grasos en su estructura y los triglicéridos, tres, por lo tanto, pueden considerarse derivados de ácidos grasos. El colesterol es un derivado del esterano y no contiene ácidos grasos.

8 Fosfolípido Colesterol 17. A El almidón corresponde a un polisacárido, el cual para acelerar su degradación, requiere la presencia de una enzima específica (amilasa). El gráfico muestra las variables almidón versus tiempo; a medida que pasa el tiempo, se va degradando el almidón, por lo tanto disminuye. 18. D Los ácidos grasos están formados por largas cadenas carbonadas, y pueden dar origen a los fosfolípidos y triglicéridos. Los esteroides, en tanto, están formados por estructuras tetracíclicas (cuatro anillos). Ácidos grasos

9 Esteroides 19. B Entre las características del compuesto que se quiere identificar se encuentran el ser soluble en agua, lo que permite descartar que se trate de un lípido, de celulosa y de quitina. Además, la degradación parcial del compuesto produce maltosa, un disacárido formado por dos unidades de glucosa, se puede deducir que se trata de un polisacárido. En las alternativas se presentan dos compuestos que cumplen con esta condición: glicógeno y almidón. De estos dos compuestos, el almidón es el que se encuentra en altas concentraciones en tubérculos, como la papa, mientras que el glicógeno es un polisacárido de reserva en animales. Si bien el almidón es poco soluble en agua fría, donde tiende a formar gránulos insolubles, sí puede ser disuelto en agua caliente. Almidón Maltosa 20. E El glucagón y la insulina son hormonas de origen proteico liberadas por el páncreas para regular los niveles de glucosa en la sangre. La oxitocina es una hormona hipotalámica de origen proteico que produce contracción de la musculatura a nivel del útero y los alveolos mamarios. La somatotrofina es la hormona del crecimiento, liberada por la adenohipófisis y también de origen proteico. La testosterona es una hormona de origen lipídico derivada del colesterol. 21. C Los lípidos que presentan función energética son los ácidos grasos, ya sean saturados o insaturados. Estos lípidos son almacenados como triacilglicéridos y pueden ser oxidados,

10 produciendo acetil CoA, que a su vez puede ingresar al ciclo de Krebs para producir ATP. Los fosfolípidos y las ceras cumplen funciones estructurales; los primeros forman las membranas celulares y los segundos se encuentran en las cubiertas epiteliales como protectores o aislantes de piel, plumas, exoesqueleto, etc. Por otro lado, los esteroides y terpenos cumplen funciones principalmente reguladoras, como hormonas (esteroides) o pigmentos vegetales (terpenos). 22. E Los ácidos grasos esenciales son denominados así porque el organismo no puede sintetizarlos, por lo que deben obtenerse a partir de la dieta. Son polinsaturados, con todos los dobles enlaces en posición cis. Se conocen fundamentalmente dos familias de ácidos grasos esenciales: los omega 3 y omega 6. Estos son fundamentales para la adecuada mantención de todas las membranas celulares y para el desarrollo cerebral. Además se han reportado beneficios de estos ácidos grasos tales como la reducción de la inflamación y enfermedades crónicas asociadas como la artritis, reducción de los niveles sanguíneos de colesterol y triglicéridos y disminución del riesgo de obesidad, de algunos tipos de cáncer y de algunas patologías cardiacas. 23. E El colesterol es el principal esteroide del organismo humano. Es importante en la formación de compuestos tales como lipoproteínas, sales biliares, hormonas sexuales, hormonas de la corteza adrenal (corticoides) y vitamina D. Además, es el principal regulador de la fluidez en membranas eucariontes animales. Esta molécula hace a las membranas más fuertes y flexibles, pero menos fluidas y menos permeables a sustancias solubles en agua. Adicionalmente, evita que las membranas solidifiquen a bajas temperaturas. Las membranas vegetales y bacterias carecen de colesterol, pero en los vegetales se encuentran fitoesteroles (esteroles vegetales), en algunas bacterias, hopanoides (similares a esteroles) y en la mayoría de los hongos está el ergosterol, compuestos que cumplen la función del colesterol en las membranas de estos organismos. 24. E Las biomoléculas orgánicas se caracterizan por poseer un esqueleto molecular de átomos de carbono unidos a átomos

11 de hidrógeno y a veces a oxígeno, nitrógeno, fósforo, entre otros elementos. Los hidratos de carbono son moléculas formadas principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, por lo que son orgánicas. Agua, nitratos, fosfatos, sales minerales son moléculas inorgánicas porque no presentan carbono. En el caso del dióxido de carbono, a pesar de contener este elemento, se considera una molécula inorgánica, puesto que no está unido a hidrógeno como es característico en los compuestos orgánicos. 25. E La figura representa una hoja de una planta, en la que se amplía un grupo de células y en una de ellas, se destaca la pared celular, con las respectivas microfibrillas y las moléculas que las constituyen. La pared celular cumple un rol estructural para la célula, pues mantiene la forma y da sostén mecánico. Está formada por celulosa, que es una macromolécula, un polisacárido formado por unidades de glucosa β.