Programa Estándar Anual Biología Nº Guía práctica Teoría celular. Diversidad celular: células procariontes y eucariontes 1. Cuál de las siguientes estructuras está presente en una bacteria? A) B) C) 2. Ciencias Básicas Ejercicios PSU Aparato de Golgi Carioteca Ribosomas D) E) Retículo endoplasmático Mitocondrias La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos. Cuál(es) de los siguientes hechos ejemplifica(n) este enunciado? I) II) III) Las células beta del páncreas producen insulina. Las células especializadas no se renuevan, pues pierden la capacidad de reproducirse. El tejido muscular está formado por muchas células fusiformes multinucleadas. Es (son) correcta(s) solo I. solo II. solo III. D) E) solo I y III. I, II y III. GUICES004CB31-A16V1 A) B) C) 1
Ciencias Básicas Biología 3. La siguiente imagen muestra la secuencia de un experimento que se realizó en un ratón. Extracción de células hepáticas Hígado Cultivo celular in vitro Expansión de cultivo celular En relación al experimento, cuál(es) de los postulados de la teoría celular está(n) representado(s)? I) Todos los seres vivos están formados por células. II) Las células se originan de otras preexistentes. III) La célula es la unidad funcional de los seres vivos. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III 4. Al comparar células procariontes y eucariontes, se sostiene que las primeras I) poseen las enzimas respiratorias en la membrana plasmática. II) no presentan organelos membranosos. III) tienen múltiples cromosomas. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) I, II y III. C) solo III. 5. Entre los elementos que diferencian a una célula procarionte de una eucarionte, es posible mencionar I) la membrana plasmática. II) la membrana nuclear. III) las membranas internas. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) solo II y III. C) solo III. 2
GUÍA PRÁCTICA 6. Anton van Leeuwenhoek, un comerciante de telas holandés del siglo XVII, descubrió los primeros microorganismos móviles, a los que denominó animáculos. Entre sus observaciones se encuentran microorganismos acuáticos, espermatozoides y glóbulos rojos. Esto fue posible gracias a un microscopio creado por él, el cual tenía el mayor aumento disponible en la época, de hasta trescientas veces. A partir del párrafo anterior, se puede inferir que A) debido a las condiciones de la época, era imposible que las observaciones de van Leeuwenhoek correspondieran realmente a lo que él pensaba. B) los actuales microscopios provienen directamente del creado por van Leeuwenhoek. C) la tecnología de la época era demasiado precaria para lograr avances científicos significativos. D) las observaciones de van Leeuwenhoek no tienen sustento científi co. E) los avances tecnológicos facilitan el avance científi co. 7. Qué condiciones debe reunir una organización biológica para ser considerada un ser vivo? I) Estar formada por muchas células especializadas. II) Presentar cierta organización estructural. III) Tener la funcionalidad mínima para sobrevivir. A) Solo I D) Solo II y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo III 8. Un investigador observa una célula desconocida al microscopio. Cuál de las siguientes características permitirían clasifi carla como una célula procarionte? A) Presencia de ribosomas B) Ausencia de fl agelos C) Ausencia de membranas internas D) Presencia de ADN E) Membrana celular formada por una bicapa lipídica 9. Qué condición(es) justifi ca(n) que la célula sea considerada la mínima unidad de vida en el planeta? I) Es la mínima porción de materia viva. II) Desarrolla las funciones básicas para sostener la vida. III) Tiene capacidad de reproducción. A) Solo I D) Solo I y II B) Solo II E) I, II y III C) Solo III 3
Ciencias Básicas Biología 10. Quién realizó experimentos sobre multiplicación de microorganismos unicelulares, que permitieron la aceptación defi nitiva de los postulados de la teoría celular? A) Pasteur D) Schwann B) Virchow E) Van Leeuwenhoek C) Schleiden 11. Se tienen tres frascos al aire libre con las siguientes características: FRASCO 1 Trozo de carne sin tapa FRASCO 2 Trozo de carne con gasa para taparlo FRASCO 3 Trozo de carne cerrado con tapa Si se quiere llevar a cabo un experimento que confirme o refute la generación espontánea de larvas de mosca, cuál(es) de los tres frascos sería necesario incluir? A) Frasco 1 D) Frascos 1 y 3 B) Frasco 2 E) Frascos 1, 2 y 3 C) Frasco 3 12. Los virus se definen como parásitos intracelulares porque necesitan de una célula hospedera para que su material genético pueda A) ser replicado. B) madurar. C) ser estabilizado. D) ser liberado. E) ser empaquetado. 4
GUÍA PRÁCTICA 13. La pared celular presente en las células procariontes se diferencia de las que forman parte de las células eucariontes, porque en las primeras A) la macromolécula que predomina en su composición es la celulosa. B) la macromolécula que predomina en su composición es el peptidoglicano. C) no presenta coloración al aplicarse la tinción de Gram. D) se encuentra ubicada por fuera de la membrana celular. E) es una estructura rígida que da forma a la célula. 14. Cuáles son las estructuras que deben estar presentes tanto en células procariontes como en eucariontes? A) Compartimentos membranosos, ADN y membrana plasmática B) Cápsula, ADN y membrana plasmática C) Espacio intracelular, ADN y membrana plasmática D) Pared celular, ADN y membrana plasmática E) Núcleo, ADN y membrana plasmática 15. La siguiente fi gura representa un tipo de virus. 5 1 2 3 4 A qué estructura corresponde cada número? 1 2 3 4 5 A) ADN Cuello Fibras basales Tenazas Cápside B) Material genético Cola Placa basal Fibras de la cola Cabeza C) Nucleoide Cadenas proteicas Cola Microfilamentos Celulosa D) Núcleo Fibras del huso Puntos de anclaje Cadenas proteicas Pared celular E) ARN Actina Cápsula Microtúbulos Pared celular 5
Ciencias Básicas Biología 16. Cuál de los siguientes enunciados forma parte de la teoría celular propuesta por Schleiden y Schwann, con aportes de Virchow? A) Cada célula de un organismo es capaz de suplir la función de las demás células. B) Las células presentan adaptaciones estructurales relacionadas con funciones específi cas. C) La célula es la unidad de evolución de los seres vivos. D) Todas las células de un organismo contienen la misma información genética. E) La materia viviente se encuentra organizada en unidades llamadas células. 17. Respecto a las bacterias, es correcto señalar que A) presentan una compartimentación menor que en eucariontes. B) su material genético puede ser ADN o ARN. C) todas las bacterias patógenas son Gram positivas. D) solo las bacterias fl ageladas tienen la capacidad de moverse. E) presentan una gran diversidad metabólica. 18. La siguiente fi gura representa una bacteria: 5 6 7 8 1 9 4 3 2 Considerando que uno de los criterios de clasificación de las bacterias las puede catalogar como Gram positiva o Gram negativa, es correcto que A) la presencia o ausencia de la estructura 1 determina si una bacteria es Gram positiva o Gram negativa. B) la estructura 2 fi ja el pigmento en una bacteria Gram positiva, lo que no ocurre en una Gram negativa. C) la estructura 3 es más permeable en bacterias Gram positivas, permitiendo la entrada del pigmento de Gram. D) las bacterias Gram negativas presentan un gran desarrollo de la estructura 7. E) la estructura 8 no está presente en las bacterias Gram positivas. 6
GUÍA PRÁCTICA 19. En las células procariontes no se puede hablar de mitosis, ya que I) existe una copia única de ADN. II) no existe organización de cromosomas. III) se obtienen dos células hijas. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) I, II y III. C) solo III. 20. La membrana plasmática le confi ere a la célula la capacidad para I) relacionarse con las demás células. II) interactuar con el entorno. III) dar rigidez a la forma celular. Es (son) correcta(s) A) solo I. D) solo I y II. B) solo II. E) I, II y III. C) solo III. 7
Ciencias Básicas Biología 21. Se tienen tres poblaciones de organismos unicelulares no identificados, cultivados en ambiente controlado de laboratorio. Para su identifi cación, se busca determinar a qué tipo de organismo corresponden según la forma y fuente de obtención de energía, por lo que se someten a condiciones específi cas de crecimiento en tramos de 24 horas cada una. Los resultados se muestran en el siguiente gráfi co: Nº de células de la población Cultivo 1 Cultivo 3 Cultivo 2 Amonio Luz solar Almidón Tiempo De acuerdo al gráfi co, se puede deducir que A) el cultivo 1 corresponde a organismos quimiosintéticos. B) el cultivo 1 no puede crecer en presencia de luz solar. C) el cultivo 2 utiliza la energía de la oxidación de moléculas inorgánicas. D) el crecimiento del cultivo 3 es independiente a la presencia de luz solar. E) el cultivo 3 corresponde a cianobacterias. 22. Los ribosomas pueden ser separados en función de su densidad y tamaño, usando un gradiente de sacarosa en un tubo de centrífuga. En él, las moléculas más grandes y más densas se mueven más rápido que las menos densas, por lo que tienen mayor coefi ciente de sedimentación y se depositan más al fondo en el tubo. Los organismos procariontes poseen ribosomas formados por dos subunidades, con coefi cientes de sedimentación de 50S y 30S, mientras que los ribosomas eucariontes están formados por una subunidad 60S y una 40S. De acuerdo a esta información, si se separan las subunidades ribosomales de una levadura y una bacteria mediante un gradiente de sacarosa, cuáles de las siguientes fracciones corresponderían a la levadura? 1 2 3 4 A) 1 y 2 D) 2 y 4 B) 1 y 3 E) 3 y 4 C) 2 y 3 8
GUÍA PRÁCTICA 23. El citoplasma de las células eucariontes presenta características que lo diferencian del de las células procariontes, entre las que se encuentra(n) I) alojar los organelos celulares. II) presentar concentraciones de sales y metabolitos distinta a la del medio extracelular. III) realizar diferentes procesos metabólicos. A) Solo I D) I y III B) Solo II E) I, II y III C) Solo I y II 24. Las archaeas son organismos procariontes que durante mucho tiempo fueron consideradas bacterias, pero que hoy son reconocidas como un dominio separado. La siguiente imagen representa las partes principales de una célula de archaea, con un detalle de su membrana celular: Cadenas de isopreno L-glicerol Fosfato 5 m Citoplasma Membrana celular Pared celular A partir de la imagen, es correcto inferir que A) la composición básica de la membrana celular se ha mantenido inalterada a través de la evolución. B) las archaeas presentan diferencias bioquímicas fundamentales que justifican su incorporación en un dominio separado de las bacterias y los eucariontes. C) la estructura celular básica de las archaeas es muy distinta a la de otros procariontes, por lo que podría considerarse un tipo celular diferente. D) las archaeas se encuentran más cercanamente emparentadas a una célula eucarionte vegetal que a una célula bacteriana. E) la estructura celular de las archaeas es muy sencilla, por lo que probablemente son más primitivas que las bacterias. 9
Ciencias Básicas Biología 25. La siguiente tabla muestra el porcentaje en masa de biomoléculas presentes en una célula eucarionte y en una célula procarionte. Repartición de los componentes moleculares de la célula (en % sobre la masa total) Biomoléculas Célula eucarionte Célula procarionte Agua 70 70 Proteínas 18 15 Lípidos 4,5 2 Carbohidratos 3 3 ARN 1,25 6 Sales minerales 1 1 ADN 0,25 2 Metabolitos intermediarios 1,5 1 A partir de los datos de la tabla, es correcto deducir que A) pese a ser de mayor tamaño, la célula eucarionte contiene la misma masa de carbohidratos que la célula procarionte. B) la mayor proporción de lípidos en eucariontes puede relacionarse con la compartimentalización interna de estas células. C) las células procariontes presentan la misma concentración interna de sales que las eucariontes. D) la rápida reproducción de los procariontes hace que deban tener varias copias de su ADN por lo que tienen mayor contenido de este que los eucariontes. E) la síntesis proteica es menor en las células eucariontes que en las procariontes. 10
GUÍA PRÁCTICA Tabla de corrección Ítem Alternativa Habilidad 1 Reconocimiento 2 Comprensión 3 ASE 4 Comprensión 5 Comprensión 6 Comprensión 7 Comprensión 8 Comprensión 9 Comprensión 10 Reconocimiento 11 ASE 12 Reconocimiento 13 Comprensión 14 Reconocimiento 15 Reconocimiento 16 Reconocimiento 17 Reconocimiento 18 ASE 19 Comprensión 20 Reconocimiento 21 ASE 22 ASE 23 Comprensión 24 ASE 25 ASE 11
Ciencias Básicas Biología Resumen de contenidos 1. Teoría celular La teoría celular es la base sobre la que se fundamenta la biología celular. Explica que la materia viva está constituida a base de células, las que tienen papeles específi cos para establecer la vida. 1.1 Reseña histórica Robert Hooke, en 1665, realiza observaciones de láminas de corcho y describe celdas, a las que denomina células. Fig. 1 y 2. Anton van Leeuwenhoek, en 1674, menciona por primera vez lo que actualmente conocemos como protozoarios, llamando animáculos a sus observaciones. Fue quizás el primero en observar microorganismos. Fig. 3. Matthias Schleiden (botánico), en 1838, observa muestras de vegetales y concluye que todos los vegetales están formados por células. Fig. 4. Theodor Schwann (zoólogo), en 1839, extiende a los animales la teoría de Schleiden para las plantas, y concluye que animales y plantas están formados por células, o de sustancias producidas por ellas. La célula es la base de la vida, ya sea de manera individual o formando parte de un todo como organismo. Publica Investigaciones microscópicas sobre la concordancia en la estructura y en el crecimiento de los animales y de las plantas (1839). Fig. 5. Figura 1 Figura 3 Figura 2 Figura 4 Rudolf Virchow, en 1885, formula que toda célula procede de otra preexistente. Fig. 6 Figura 5 Figura 6 Figuras: 1. Microscopio de Hooke. 4. Observaciones celulares de Schleiden. 2. Observación en corcho. 5. Observaciones celulares de Schwann. 3. Observación de espermatozoides humanos. 6. Observaciones de Virchow. 12
GUÍA PRÁCTICA La teoría celular fue propuesta por M. Schleiden (1838) y T. Schwann (1839), quienes explicaron mediante dos postulados la composición de la materia viva. Posteriormente, R. Virchow agregó un tercer postulado referido al origen de las células. Actualmente, los postulados son: Todos los seres vivos están formados por una o más células. La célula es la unidad estructural de la materia viva. La célula es la unidad funcional de los seres vivos. Todas las funciones vitales de los organismos ocurren en sus células y/o al interior de ellas. Toda célula se origina de otra preexistente mediante la división de la célula. Por lo tanto, es la unidad de origen porque permite la reproducción de los organismos vivos. La célula contiene el material hereditario, que se transmite a las células descendientes. Es decir, es la unidad genética. 2. Diversidad celular Las células son cuerpos diminutos (la mayoría invisibles al ojo humano), con características estructurales y fi siológicas en común, las cuales son: Membrana plasmática, que delimita el contenido y media las interacciones entre la célula y su ambiente. Citoplasma o hialoplasma, formado por todo el material y estructuras (organelos en células eucariontes) que residen dentro de la membrana plasmática, pero fuera de la región de la célula que contiene ADN. La porción fluida del citoplasma se llama citosol, el que contiene agua, sales y una variedad de moléculas orgánicas. En el citoplasma ocurren complejas reacciones químicas. Material genético o hereditario, que almacena las instrucciones para su funcionamiento, para sintetizar todas las demás partes de la célula y producir nuevas células. Al reproducirse, cada célula hija hereda una copia de este material. Energía y nutrimentos, son necesarios para que la célula mantenga su complejo funcionamiento, incorporando los materiales de construcción con el fi n de generar las moléculas necesarias para la vida, sintetizando y gastando energía. Homeostasis, presenta mecanismos que le permite regular adecuadamente sus funciones. Leyes de la termodinámica, la química y la física, a las cuales todos los organismos vivos obedecen. A mediados del siglo XIX, Chatton, Stanier y Van Niel propusieron que todas las formas vivas (excluyendo, por lo tanto, a los virus) podrían ser divididos en dos categorías celulares fundamentales: procariontes y eucariontes. Esta clasificación depende de si la forma de vida analizada posee un núcleo separado del citoplasma por una estructura membranosa bien defi nida (eucariontes), o si por el contrario, carece de él (procariontes). 13
Ciencias Básicas Biología 2.1 Procariontes: son las más primitivas. Un tipo característico de ellas son las bacterias, las cuales no poseen envoltura nuclear o carioteca, por lo que el material genético se encuentra libre, pero ubicado en una región definida llamada nucleoide. Tampoco presentan un sistema membranoso en el citoplasma. Cápsula Fig. 7 Ribosoma Mesosoma Plásmido Pared celular Membrana celular ADN Pili Nucleoide Citoplasma Flagelo 2.2 Eucariontes: mantienen varios compartimentos membranosos, dentro de los cuales se encuentra el núcleo con su envoltura respectiva, que contiene el material genético. Estos compartimentos, denominados organelos, se encuentran ubicados en el interior del citoplasma, y permiten que cada función se realice en un sitio específi co de la célula. Mitocondrias Ribosomas Citoesqueleto Núcleo Retículo endoplasmático Fig. 8 Centríolos Membrana plasmática Citoplasma Lisosoma Aparato de Golgi Nucléolo 14
GUÍA PRÁCTICA Comparación entre células procariontes y eucariontes Características Células procariontes Células eucariontes Tamaño Pequeñas (1-10 µm) Grandes (5-100 µm) Genoma El ADN forma complejos con proteínas no histonas. Se encuentra en el nucleoide, no está limitado por ninguna membrana. El ADN con histonas y otras proteínas, organizado en cromosomas distintos. Ocupa el núcleo, limitado por una membrana doble. División celular Fisión y gemación, no mitosis. Mitosis y meiosis. Organelos con membrana Ninguno Numerosos: mitocondrias, retículo endoplasmático, cloroplastos (en plantas), núcleo, etc. Nutrición Metabolismo energético Por absorción, en algunos casos fotosíntesis o quimiosíntesis. Sin mitocondrias, las enzimas oxidativas están fijas a la membrana plasmática (mesosoma). Absorción, digestión, fotosíntesis en algunas especies (plantas). Las enzimas oxidativas están empacadas en las mitocondrias. Citoesqueleto Muy simple. Con gran complejidad. Movimiento intracelular Muy leve. Abundante en todas las estructuras celulares. 15
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