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Bloque 1
a) El esquema representa una célula eucariótica. Identifique las estructuras indicadas por los números 1 a 7.
b) Explique muy brevemente (no más de 25 palabras en cada caso) en qué consisten las siguientes actividades y, para cada una de e llas, indique una estructura u orgánulo eucariótico en donde pueden producirse: 1.- Fase luminosa de la fotosíntesis; 2.- Tra nscripción; 3.- Fagocitosis; 4.- Glucolisis.
c) Indique dos ejemplos de células eucarióticas que no sean capaces de llevar a cabo la fagocitosis.
Bloque 2
a) Dibuje un esquema de una mitocondria, en el que aparezcan señalados 5 componentes o estructuras. b) La figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. ¿En qué lugares de la mitocondria se producen el ciclo de Krebs y la cadena respiratoria?
c) Identifique las sustancias señaladas con números en la figura.
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Bloque 3
a) En la figura se representan esquemáticamente tres tipos de macromoléculas presentes en los seres vivos (A, B y C). Identifique los grupos de moléculas a los que
pertenecen.
b) De entre los siguientes elementos, indique cuáles intervienen regularmente en la composición de cada una de las macromoléculas A, B y C: 1.- Carbono; 2.- Hidrógeno; 3. - Oxígeno; 4.- Fósforo; 5.- Nitrógeno; 6.- Azufre
c) Indique, mediante ejemplos, dos funciones diferentes de cada uno de los grupos a los que pertenecen las moléculas del esquema, explicando muy brevemente en qué consisten tales funciones.
Bloque 4
El siguiente segmento de RNAm codifica un segmento intersticial de un polipéptido (los diferentes codones aparecen subrayados):
5'... GAU UAC AAC GGG CAG CUC CCC ...3'
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a) Identifique los tres elementos A, B y C.
b) ¿Cuántas moléculas de DNA tiene un cromosoma en metafase mitótica? Dibuje un esquema de un cromosoma en metafase mitótica en el que figuren al menos tres de sus componentes o características. c) Indique, mediante un esquema, qué se entiende por replicación semiconservativa del DNA.
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1. Solución
a) Las estructuras celulares indicadas mediante números son las siguientes:
- Aparato de Golgi.
- Cloroplasto.
- Mitocondria.
- Cromatina.
- Nucléolo.
- Pared celular.
b) 1. La fase luminosa de la fotosíntesis tiene lugar en presencia de luz y comprende el conjunto de reacciones para la formación de ATP y el poder reductor necesarios para reducir el CO 2 a glúcidos en la fase oscura.
2. La transcripción es la primera fase de la síntesis proteica y consiste en la síntesis de un ARN, tomando como molde una de las dos cadenas del ADN. La síntesis de ARN o transcripción tiene lugar en el núcleo de las células eucariotas. 3. La fagocitosis es un sistema de transporte mediante el cual la célula capta del medio extracelular sustancias relativamente grandes y sólidas mediante evaginación de la membrana plasmática. 4. La glucólisis o ruta de Embden-Meyerhof-Parnas es una ruta catabólica y oxidativa que convierte una molécula de glucosa (6 átomos de carbono) en dos de ácido pirúvico ( átomos de carbono). Es la ruta central del catabolismo de la glucosa en animales, plantas y microorganismos y tiene lugar en el hialoplasma celular.
c) La célula eucariota vegetal no puede realizar la fagocitosis al presentar pared celular delimitando a la membrana plasmática e impidiendo así la evaginación de ésta.
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3. Solución
a) Las macromoléculas representadas esquemáticamente en la figura corresponden a los siguientes grupos de biomoléculas presentes en los seres vivos:
A. Proteínas. B. Ácidos nucleicos. C. Glúcidos.
b) - Los bioelementos carbono, hidrógeno y oxígeno intervienen siempre en la composición de los tres tipos de biomoléculas: proteínas, glúcidos y ácidos nucleicos.
- El bioelemento nitrógeno es componente esencial de proteínas y ácidos nucleicos.
- El bioelemento fósforo es componente esencial de los ácidos nucleicos.
- El azufre aparece como componente en proteínas y glúcidos pero no de un modo regular
sino de modo ocasional.
c) A. Desde el punto de vista funcional, las proteínas son biomoléculas versátiles, es decir, son capaces de desempeñar funciones muy variadas. Dos funciones biológicas que desempeñan las proteínas en el organismo son:
- Función de reserva de determinados compuestos. Por ejemplo, la ovoalbúmina del huevo.
- Función de transporte de diversas sustancias. Por ejemplo, la hemoglobina transporta el oxígeno molecular.
B. Los ácidos nucleicos ( ADN y ARN) desempeñan en los seres vivos las siguientes dos funciones esenciales:
- La función del ADN es almacenar y transmitir de generación en generación la información genética.
- La función del ARN es expresar la información genética , o lo que es lo mismo, intervenir en la síntesis de proteínas.
C. Las funciones que desempañen los glúcidos en los seres vivos son principalmente de dos tipos:
- Función energética : son la principal fuente de energía en los seres vivos, por ejemplo, la glucosa, el almidón y el glucógeno.
- Función estructural : forman parte fundamental de las paredes celulares de los vegetales de los hongos y de las bacterias y son también moléculas asociadas a las componentes estructurales de las membranas plasmáticas. Por ejemplo, la celulosa y la quitina.
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4. Solución
a) La transcripción es la primera fase de la síntesis proteica. El proceso consiste en la síntesis de un ARNm, tomando como molde una de las dos cadenas del ADN, y está catalizado por las ARN-polimerasas. Estas enzimas se desplazan a lo largo de la cadena de ADN “leyéndola” en sentido 3´-5´, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5´-3´.
Para poder averiguar la secuencia del ADN a partir de la secuencia de ARNm transcrito de la figura hay que tener en cuenta:
- La ley de complementaridad de bases.
- El sentido de síntesis de las ARN polimerasas.
- La timina es una base nitrogenada exclusiva del ADN y el uracilo del ARN.
Por lo tanto, la secuencia del ADN a partir de la cual se ha transcrito la secuencia de ARNm de la figura será la siguiente:
ADN 5´ GAT TAC AAC GGG CAG CTC CCC 3´
3´ CTA ATG TTG CCC GTC GAG GGG 5´
ARNm 5´ GAU UAC AAC GGG CAG CUC CCC 3´
La traducción 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.
Para poder averiguar la secuencia de aminoácidos a partir de la secuencia de ARNm transcrito de la figura hay que tener en cuenta:
- el código genético,
- la translocación del ribosoma para la lectura del ARNm implica el desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm en sentido 5´→3´,
- el grupo carboxilo del aminoácido iniciado se une al grupo amino del segundo aminoácido y, por tanto, el primer aminoácido presenta el grupo amino libre y el último el grupo carboxilo como terminal.
Basándonos en estas condiciones, la secuencia de aminoácidos codificada a partir del ARNm es la siguiente:
ARNm 5´ GAU UAC AAC GGG CAG CUC CCC 3´
Secuencia de Nt - Asp – Tyr – Asn – Gly – Gln – Leu – Pro – Ct
aminoácidos
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5. Solución
a) La meiosis es un proceso que consiste en dos divisiones celulares sucesivas que dan lugar a cuatro células haploides (n), denominadas gametos (óvulos o espermatozoides), a partir de una única célula diploide (2n). Por lo tanto, las células hijas poseen la mitad de cromosomas que la célula madre, son genéticamente diferentes entre sí y a la célula madre. Cuando los gametos se fusionan sus núcleos tras la fecundación, se recupera la dotación diploide en el zigoto.
La figura representa la primera profase meiótica. Ésta es la etapa más larga de la meiosis y en la que se dan los acontecimientos más característicos. Esta fase se divide a su vez en cinco subfases: Leptoteno , Zigoteno , Paquiteno , Diploteno y Diacenesis.
El proceso 1 representa el apareamiento de los cromosomas homólogos que están
estrechamente apareados y se adhieren en determinados puntos denominados quiasmas.. El proceso 2 es el acontecimiento más característico de la meiosis y representa el sobrecruzamiento cromosómico. Este proceso consiste en que las cromátidas hermanas de los cromosomas homólogos se entrecruzan y se fragmentan transversalmente dando lugar a un intercambio de ADN entre ellas. La consecuencia de este intercambio de genes durante la meiosis es la recombinación genética , fenómeno responsable junto con la mutación, de la variabilidad de las especies. Por último, el proceso 3 representa la metafase I meiótica durante la cual los cromosomas homólogos se disponen en el plano ecuatorial de la célula para que después se produzca la segregación de los éstos hacia los polos celulares durante la Anafase I meiótica.
b) En los animales vertebrados, las gónadas u órganos reproductores masculinas (testículos) y femeninas (ovarios) forman espermatozoides y óvulos, respectivamente. En la fecundación tiene lugar la fusión de la información genética mediante la unión de los gametos que fusionan sus núcleos (cariogamia) restituyendo así la dotación diploide del individuo en la célula huevo o zigoto.
La gametogénesis es el proceso de formación de gametos (células haploides) a partir de células germinativas (células diploides) mediante procesos meióticos que tienen lugar en los aparatos reproductores o gónadas. El proceso de formación de espermatozoides se denomina espermatogénesis y el de óvulos se llama ovogénesis.
La espermatogénesis da lugar a la formación de espermatozoides y se divide en las siguientes etapas:
- Fase de proliferación o multiplicación : Las células germinales se multiplican activamente por mitosis dando lugar a la formación de espermatogonias.
- Fase de crecimiento : No existe ningún tipo de división celular. Las espermatogonias aumentan de tamaño dando lugar a los espermatocitos de primer orden.
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- Fase de maduración. Los espermatocitos de primer orden sufren meiosis dando lugar en la primera división a dos espermatocitos de segundo orden, que tras la segunda división meiótica se formarán cuatro espermátidas.
- Fase de espermiogénesis o de diferenciación. Tampoco hay división celular, únicamente las espermátidas se transforman por un proceso de diferenciación en espermatozoides.
La ovogénesis es el proceso de formación de óvulos. Las fases son las mismas que en la ovogénesis, excepto la última fase de diferenciación, que en las hembras no se produce.
En el siguiente esquema se puede observar la diferencia existente entra la gametogénesis masculina y femenina teniendo en cuanta el número de gametos producidos.
c) Los dos procesos meió ticos que conducen a una recombinación génica en los gametos producidos por meiosis son el apareamiento entre homólogos y el sobrecruzamiento cromosómico que se produce entre éstos durante la Profase I meiótica.
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- Constricción primaria o centrómero : Es un estrangulamiento que divide al cromosoma en dos brazos del mismo o diferente tamaño. Contiene heterocromatina constitutiva, es decir, cromatina compactada y genéticamente inactiva en todas las células. El centrómero contiene al cinetocoro, de naturaleza proteica , que constituye la porción del cromosoma en la que se enganchan los microtúbulos del huso acromático que intervienen en la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase de la meiosis y mitosis. La función del centrómero es mantener unidas a las dos cromátidas hermanas.
- Brazos : La posición del centrómero permite considerar que el cromosoma está dividido en estas dos partes o brazos, de igual o diferente longitud, que no representan unidad funcional sino morfológica.
- Cromátidas : Cada elemento en que el centrómero divide al cromosoma longitudinalmente. Cada cromátida posee sólo una molécula de ADN, constituyendo la
manifestación morfológica de que el material genético se encuentra duplicado.
- Constricciones secundarias : También denominas organizadores nucleolares. Son zonas estrechas en los brazos que están relacionadas con la formación del nucléolo al final de la mitosis.
- Telómeros : son los extremos de los brazos del cromosoma a modo de “casquete”. Desempeñan importantes funciones, destacando la de impedir que se pierda información en los extremos en cada ciclo de replicación. Además, evitan que los extremos de cromosomas diferentes se unan entre sí y facilitan la interacción entre los extremos y la envoltura nuclear.
- Bandas : Son segmentos de cromatina que se colorean con diferente intensidad y que permiten una identificación inequívoca de los cromosomas mediante el método denominado “patrón de bandas”. Además, nos permiten localizar a los cromosomas homólogos.
c) La replicación es un proceso de duplicación 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.
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