PRUEBA DE ACCESO A LA UNIVERSIDAD (2008): BIOLOGÍA OPCIÓN A 1. Indique la composición y estructura de los distintos tipos de ARN. Explique la función biológica de cada uno de ellos. Se distinguen tres tipos de ARN, formados por cuatro tipos de nucleótidos (Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo): el ARN mensajero, el ARN de transferencia y el ARN ribosómico: El ARN mensajero (ARNm) es monocatenario, básicamente lineal, y con un peso molecular que oscila entre 200.000 y 1.000.000. Su función es transmitir la información contenida en el ADN y llevarla hasta los ribosomas para que en ellos se sinteticen proteínas a partir de los aminoácidos que aportan los ARN transferentes. La estructura varía en eucariotas y procariotas, en los primeros el ARNm se forma a partir de un precursor más largo el ARN heterogéneo-nuclear, que previa eliminación de unos fragmentos denominados intrones pasa a denominarse ARNm, este en su extremo 5' posee una guanosina trifosfato invertida (caperuza), a continuación hay un segmento sin información seguido de otro que empieza por AUG, en el extremo 3' aparecen de 150 a 200 nucleótidos de Adenina 1
(cola poli-a). En procariotas no aparecen exones e intrones, carece de caperuza y empieza con un nucleótido trifosfato no invertido. El ARN transferente (ARNt) tiene entre 70 y 90 nucleótidos y su peso molecular es de unos 25.000, aparece en el citoplasma en forma de molécula dispersa. Hay unos 50 tipos diferentes y su función es transportar aminoácidos específicos hasta los ribosomas, donde según la secuencia especificada en un ARNm se sintetizan las proteínas. El ARNt es monocatenario, presenta zonas con estructura secundaria en doble hélice debida a la complementariedad entre las bases de distintos segmentos dando a la molécula forma de hoja de trébol, en está se distingue en brazo llamado D, un brazo denominado T, un brazo denominado anticodón y otro brazo aceptor de aminoácidos. Se caracteriza por tener metiladas el 10 % de las bases de sus nucleótidos, en el extremo 5' aparece una guanina con su grupo fosfato libre y en 3' siempre el triplete CCA. El ARN ribosómico (ARNr) representa el 60% del peso de los ribosomas y su peso molecular oscila entre 500.000 y 1.700.000. Presenta segmentos lineales y en doble hélice, debido a la presencia de secuencias complementarias a lo largo de la molécula. Además está asociado con proteínas ribosómicas, formando una estructura que está relacionada con la síntesis de proteínas, ya que proporciona a los ribosomas la forma adecuada para dar alojamiento al ARNm y a los ARNt, portadores de los aminoácidos que formarán las proteínas durante dicho proceso. 2. Indique una función del retículo endoplasmático liso. Describa el complejo de Golgi y cite dos de sus funciones. Qué son los lisosomas y cuál es su función? 2
La principal función del retículo endoplasmático liso es la síntesis de lípidos (colesterol, fosfolípidos, glucolípidos, hormonas esteroideas,..). También interviene en procesos de detoxificación (metaboliza sustancias tóxicas y las convierte en productos eliminables por las células). 1 El complejo de Golgi forma parte del sistema membranoso celular, está formado por uno o varios dictiosomas (agrupación en paralelo de 4 a 8 sáculos discoidales denominados cisternas), acompañados de vesículas de secreción. Suele situarse próximo al núcleo, y en las células animales, rodeando a los centriolos. El A.G. presenta una cara cis próxima al R.E.R., generalmente convexa, con sáculos de menor diámetro, y una trans, próxima a la membrana citoplasmática, generalmente cóncava, y con cisternas de gran tamaño, con membrana más gruesa y de aspecto reticular. La cara cis recibe vesículas (vesículas de transición) procedentes de la envoltura nuclear y del R.E., que alimentan el A.G. El contenido molecular del dictiosoma va avanzando hacia la cara trans. Esta progresión se realiza de cisterna a cisterna, mediante pequeñas vesículas (vesículas intercisternas) y, una vez en la cara trans es concentrado y acumulado en el interior de unas vesículas mucho mayores que las anteriores (vesículas de secreción). Entre las funciones del A.G., destacan 2 : Transporte, maduración, acumulación y secreción de proteínas procedentes del R.E.. Varían o alteran secuencias de aminoácidos de proteínas haciéndolas activas. Glucosilación de lípidos y proteínas, mediante la unión a estos de 1 Nombre sólo una función, tal y como pide el enunciado. 2 Nombre sólo dos funciones, tal y como pide el enunciado. 3
cadenas de oligosacáridos, dando lugar a glucolípidos o glucoproteínas de membrana, o de secreción. Sintetizan proteoglucanos (mucopolisacáridos), que son parte esencial de la matriz extracelular, y de los glúcidos constitutivos de la pared celular vegetal (pectina, hemicelulosa y celulosa). Los lisosomas son vesículas procedentes del A.G. Que contienen enzimas digestivas. Estas son hidrolasas ácidas (fosfatasa ácida, glucosidasas, lipasas, proteasas, ADNasa,..). Los lisosomas poseen una membrana plasmática con las proteínas de su cara interna muy glucosiladas que protegen al lisosoma de la acción de sus propios enzimas. La función de los lisosomas es la digestión de materia orgánica puede ser extracelular cuando los lisosomas vierten sus enzimas al exterior, o intracelular, cuando se unen a una vacuola que contiene la materia a digerir. Se utiliza el término de lisosoma primario para referirse a los que sólo poseen en su interior enzimas digestivas y el término lisosoma secundario para aquellos que, por haberse unido a una vacuola con materia orgánica, contienen sustratos en vía de digestión. 3. Defina los términos gen y mutación. Cite dos agentes mutagénicos. Indique el significado de las mutaciones en la evolución. Gen: Es la unidad del material hereditario. Es un fragmento de ADN (salvo en algunos virus, en los que es ARN), que lleva la información para un carácter. Corresponde a lo que Mendel denominó factor hereditario. 4
Mutaciones: Son alteraciones al azar del material genético (ADN en las células y ADN o ARN en los virus), cuando se da en las células somáticas se habla de mutaciones somáticas, cuando afecta a las células reproductoras de mutaciones germinales. Entre los agentes mutagénicos 3 destacan las radiaciones mutagénicas (radiaciones ultravioleta, rayos X, rayos gamma, radiaciones alfa y beta...) y las sustancias químicas mutagénicas (ácido nitroso, hidroxilamina, gas mostaza...) Según Darwin el proceso evolutivo se basa en tres factores: el elevado número de descendientes, la variabilidad fenotípica de la descendencia y la selección natural. La teoría Neodarwinista nos dice que la variabilidad de la descendencia en los organismos con reproducción asexual se debe a las mutaciones y en los organismos con reproducción sexual a la recombinación genética, que se produce durante la meiosis, y a las mutaciones. Aunque la frecuencia media de mutación es muy baja, desde el punto de vista cualitativo es más importante que la recombinación, ya que puede dar lugar a nuevos genes, es pues la base de la variabilidad. La mutación permite que de un gen A aparezca un nuevo gen a, y si uno de ellos aporta una ventaja, la selección aumentará su frecuencia y la especie evolucionará. 4. Una de las estrategias para introducir ADN en una célula eucariota es rodearlo de una bicapa lipídica. Exponga razonadamente por qué se facilita así la entrada de ADN a la célula. 5
Una de las técnicas para introducir ADN exógeno en el interior de una célula eucariota se basa en rodear este de una bicapa lipídica y así, cuando esta vesícula entra en contacto con la membrana plasmática se fusiona con ella liberando al interior celular el ADN que contiene. El carácter anfipático de los fosfolípidos determina la fusión de bicapas en un medio acuoso. El método propuesto para introducir ADN exógeno en el interior celular guarda una estrecha relación con la exocitosis-endocitosis, sistema de transporte mediante el cual la célula expulsa o introduce sustancias mediante la formación de vesículas que se fusionan con la membrana plasmática. El mecanismo de introducción de ADN se basa en los mismos principios pero se trata de un mecanismo artificial frente a la exocitosis-endocitosis que es un proceso natural. 5. En la fabricación casera de yogur, se mezcla el contenido de parte de un yogur con un litro de leche, se agita bien y se distribuye en recipientes que se incuban a 36º durante unas 8 horas y posteriormente se guardan en el frigorífico hasta su consumo. Por qué se hace así? Razone la respuesta. Debemos entender en primer lugar que el yogur nace de una fermentación láctica provocada por microorganismos. Una vez mezclada la leche con un yogur, que contiene los microorganismos, estos deben incubarse a 36ºC durante 8 horas para que la leche fermente y se convierta en yogur. Posteriormente se introduce en el frigorífico para que los microorganismos dejen de desarrollarse y se mantengan las propiedades del fermento. 6. En relación con la figura adjunta, en la que se representa un enzima, su 3 Cite sólo dos, tal y como pide el enunciado. 6
sustrato y dos inhibidores, conteste a las siguientes cuestiones: a) Describa qué ocurre en los procesos A y B. b) Realice un dibujo y describa qué ocurriría en una reacción con el enzima en presencia de su sustrato y del inhibidor 2. Indique qué ocurre en el proceso A si se produce un cambio brusco en el ph o en la temperatura. a) En el proceso A tenemos una reacción química con un sólo sustrato. La enzima actúa fijando el sustrato (adsorción) en su superficie mediante enlaces débiles, formándose el complejo enzima-sustrato. Se generan así tensiones que debilitan los enlaces del sustrato, por lo que para llegar al estado de transición del complejo enzima-sustrato se requiere menos energía que para llegar al estado de transición del sustrato sólo. Finalizada la transformación, queda el complejo enzima-producto que se escinde liberando la enzima intacta y el producto. En el proceso B tenemos un ejemplo de inhibición irreversible, podemos observar como la unión del inhibidor a la enzima altera de forma permanente el centro activo de esta imposibilitando la unión del sustrato y por tanto impidiendo la reacción. b) Dibujo de una inhibición competitiva por análogo de sustrato. 7
Estamos ante el caso de una inhibición reversible competitiva. El centro activo de la enzima no se inutiliza sino que sólo se impide temporalmente su normal funcionamiento. Se debe a la presencia de un inhibidor cuya molécula es similar a la del sustrato, por lo que compite con este en la fijación al centro activo de la enzima. Si se fija el inhibidor, la enzima queda bloqueada. Por lo tanto el sustrato no puede fijarse hasta que el inhibidor se vaya. La velocidad de la reacción disminuye en función de la concentración del inhibidor. Tanto el ph como la temperatura afectan a la velocidad de reacción de las enzimas. Estas presentan unos valores óptimos de temperatura y ph en los cuales la velocidad de la reacción es máxima, a ambos lados de esta temperatura y ph óptimos la velocidad disminuye. En general la velocidad de la reacción aumenta conforme aumenta la temperatura hasta llegar a un límite en el cual se desnaturalizan las proteínas y las enzimas pierden su actividad. Con el ph pasa algo parecido superados los márgenes de ph las enzimas se desnaturalizan y dejan de actuar. 8
OPCIÓN B 1. Indique qué son los lípidos. Nombre dos ejemplos de lípidos y cite una función de cada uno de ellos que desempeñen en los seres vivos. Explique el carácter antipático de los ácidos grasos. Los lípidos son un grupo de biomoléculas orgánicas que cumplen dos características: Son insolubles en agua y en otros disolventes polares, menos densos que el agua. Son solubles en disolventes orgánicos, es decir, disolventes no polares, como el benceno, el octano,.. Los lípidos forman un grupo de sustancias muy heterogéneo. Básicamente están compuestos por carbono e hidrógeno. La mayoría además presentan oxígeno, pero en proporciones muy bajas. Algunos lípidos pueden contener, además, fósforo, nitrógeno y azufre. Dos ejemplos de lípidos serían: Prostaglandinas; son lípidos cuya molécula básica es el prostanoato, constituido por 20 carbonos que forman un anillo ciclopentano y dos cadenas alifáticas. Entre sus funciones destaca la producción de las sustancias que regulan la coagulación de la sangre y el cierre de las heridas. Fosfoglicéridos; son ésteres formados por una glicerina, dos ácidos 9
grasos, un ácido fosfórico y un alcohol. Su carácter anfipático le permite formar bicapas lípidicas, es decir, forma parte de la estructura básica de las membranas celulares. El carácter anfipático de los ácidos grasos se debe a la presencia en sus moléculas de una parte lipófila, formada por la cadena hidrocarbonada capaz de establecer enlaces de Van der Waalls con moléculas lipófilas, y otra parte hidrófila, formada por el grupo carboxilo que le permite establecer atracciones de tipo eléctrico con otras moléculas de agua y otros grupos polares. 2. Defina mitosis e indique cuál es su significado biológico. En qué tipo de células de un organismo pluricelular tiene lugar? Explique sus diferentes fases. La mitosis es el tipo de división nuclear que se da cuando se han de generar células con igual número de cromosomas e idénticas a la célula madre. En cuanto a su significado biológico decir que todos los organismos vivos utilizan la división celular, bien como mecanismo de reproducción, o como mecanismo de crecimiento del individuo. Lo seres unicelulares utilizan la división celular para la reproducción y perpetuación de la especie, una célula se divide en dos células hijas genéticamente idénticas entre sí e idénticas a la original, manteniendo el número cromosómico y la identidad genética de la especie. En organismos pluricelulares la división celular se convierte en un proceso cíclico destinado a la producción de múltiples células, todas idénticas entre sí, pero que posteriormente pueden derivar en una especialización y diferenciación dentro del individuo. Tiene lugar en las células somáticas de los organismos pluricelulares. 10
La mitosis es un proceso continuo, que convencionalmente se divide en cuatro etapas; profase, metafase, anafase y telofase: Profase (pro: primero, antes). Los cromosomas se visualizan como largos filamentos dobles, que se van acortando y engrosando. Cada uno está formado por un par de cromátidas que permanecen unidas sólo a nivel del centrómero. En esta etapa los cromosomas pasan de la forma laxa de trabajo a la forma compacta de transporte. La envoltura nuclear se fracciona en una serie de cisternas por lo que ya no se distingue el RE, de manera que se vuelve invisible con el microscopio óptico. También los nucleolos desaparecen. Metafase (meta: después, entre). Aparece el huso mitótico o acromático, formado por haces de microtúbulos; los cromosomas se unen a algunos microtúbulos a través de una estructura proteica laminar situada a cada lado del centrómero, denominada cinetocoro. También hay microtúbulos polares, más largos, que se solapan en la región ecuatorial de la célula. Los cromosomas muestran el máximo acortamiento y condensación, y son desplazados por los microtúbulos hasta que todos los centrómeros quedan en el plano ecuatorial. Al final de la metafase se produce la autoduplicación del ADN del centrómero, y en consecuencia su división. Anafase (ana: arriba, ascendente). Se separan los centrómeros hijos, y las cromátidas, que ahora se convierten en cromosomas hijos. Cada juego de cromosomas hijos migra hacia un polo de la célula. El huso mitótico es la estructura que lleva a cabo la distribución de los cromosomas hijos en los dos núcleos hijos. El movimiento se realiza gracias a la actividad de los microtúbulos cromosómicos, que se van 11
acortando en el extremo unido al cinetocoro. Los microtúbulos polares se deslizan en sentido contrario, distanciando los dos grupos de cromosomas hijos. Telofase (telos: fin). Comienza cuando los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula. Los cromosomas hijos se alargan, pierden condensación, la envoltura nuclear se forma nuevamente a partir del RE rugoso y se forma el nucleolo a partir de la región organizadora nucleolar de los cromosomas. 3. Enumere cinco componentes (células o moléculas) del sistema inmunitario e indique la función de cada uno de ellos. 4 Antígenos: Es toda sustancia capaz de desencadenar una respuesta inmune. La presencia de determinados antígenos en el cuerpo de un animal estimula la proliferación de los linfocitos que tienen los receptores específicos contra esos antígenos. Anticuerpos: Son moléculas proteicas del grupo de las globulinas, producidas por los linfocitos B, que están destinadas a unirse específicamente a los antígenos. Monocitos: Tras permanecer varios días en el torrente sanguíneo, migran a diferentes tejidos u órganos y se transforman en células más grandes y con mayor capacidad fagocítica, los denominados macrófagos. Neutrófilos: Se encuentran en gran número en el torrente sanguíneo y 4 Enumerar sólo cinco, tal y como pide el enunciado. 12
tienen una vida media mucho más corta que los macrófagos. Las sustancias químicas que liberan los tejidos infectados por microorganismos atraen quimiotácticamente a los neutrófilos que son capaces de salir de los vasos sanguíneos gracias a su movimiento ameboide y fagocitar a los microorganismos causantes de la infección. Linfocitos B: Son los responsables de la llamada inmunidad humoral. Tienen anticuerpos de superficie en la cara externa de su membrana plasmática que son capaces de reaccionar con antígenos específicos de microorganismos, cuando esto sucede se convierten en células plasmáticas que se encargan de producir anticuerpos libres específicos. Gammaglobulinas: Son los anticuerpos más numerosos de la sangre, además de unirse a anticuerpos, son capaces de activar tanto al complemento como a los fagocitos sanguíneos (macrófagos y microfagos). Son los únicos anticuerpos capaces de atravesar la placenta y penetrar en el feto. Inmunoglobulinas A: Se originan en estructuras linfoides subepiteliales y se encuentran en la sangre y en diversas secreciones como la leche, el mucus respiratorio e intestinal, la saliva, y las lágrimas, con lo que colaboran en la eficacia de las barreras primarias de defensa de los animales. 4. En la figura 1 se representa un tubo en U cuyas ramas están separadas por una membrana semipermeable. La concentración salina es mayor en la rama 13
B y menor en la A. Teniendo esto en cuenta, y una vez que haya transcurrido cierto tiempo, cuál de las dos figuras, 2 ó 3, esperaría encontrar? Dibuje la figura resultante si la concentración salina fuese igual en ambas ramas. Razone sus respuestas. La figura 2, debido a que el solvente tiende a pasar de menor a mayor concentración de soluto hasta igualar las dos concentraciones de cada lado de la membrana semipermeable. Este tipo de membrana sólo permite el paso de solvente y no el de soluto. La figura resultante sería la figura 1 ya que al tener la misma concentración no habría trasvase de solvente entre las dos zonas separadas por la membrana semipermeable. 5. La replicación de ADN se realiza de forma continua en una cadena y discontinua en la otra. Cuál es la razón? La razón por la cual una hebra se replica de forma continua y otra discontinua es que ninguna ADN-polimerasa es capaz de trabajar en dirección 3'-5'. Las dos cadenas de ADN se disponen de forma antiparalela una si puede ser sintetizada pero para sintetizar la otra cadena es necesario el siguiente mecanismo descubierto por Okazaki. Unos fragmentos compuestos por unos 50 nucleótidos de ARN y unos 1000 o 2000 nucleótidos de ADN (fragmentos de Okazaki), son sintetizados por la ARN-polimerasa que no precisa cebador para empezar, y luego por la ADN-polimerasa en dirección 5'-3' sobre diferentes regiones de la hebra 14
patrón. Luego, sin moverse, tras perder su porción de ARN, pueden ser fusionados entre sí, pudiendo dar la sensación de que la nueva hebra crece en dirección 3'-5'. 6. En relación con la figura adjunta, responda a las siguientes preguntas: a) Qué orgánulo representa la figura? En qué tipo de células se encuentra? Nombre los componentes o estructuras señalados con los números. b) Cuál es la función principal de este orgánulo? Qué procesos relacionados con esta función se llevan a cabo en las estructuras 3 y 4? Indique dos razones por las que se dice que este orgánulo es semiautónomo. a) Representa un cloroplasto. Se encuentra en las células vegetales que poseen clorofila. Los componentes señalados son: 1: Membrana externa. 2: Grana. 3: Tilacoides de grana. 4: Estroma. 5: Espacio intermembrana. b) Realizar la fotosíntesis (transformar la energía luminosa en energía química contenida en la molécula de ATP). En la estructura 3 se lleva a cabo el transporte electrónico y la fotofosforilación. En la estructura 4 se lleva a cabo el Ciclo de Calvin. Se dice que es un órgano semiautónomo ya que posee ADN propio y sintetiza algunas proteínas de forma autónoma, es decir, de manera independiente del núcleo de la célula. 15