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BLOQUE 1
La figura representa una célula eucariótica en la que se observan diferentes estructuras.
a) Se trata de una célula animal o vegetal?. Apoye su afirmación con dos razones.
b) Indique el nombre de cada una de las estructuras numeradas del 1 al 7.
c) Con una máximo de diez palabras en cada caso, indique una de las funciones de cada una de las estructuras numeradas del 1 al 7.
BLOQUE 2
La figura representa el ciclo de división celular en eucariotas.
a) Indique la correspondencia entre los números del esquema y las diferentes etapas de la mitosis o de la interfase.
b) Indique, mediante un esquema, en qué consiste la etapa número 6.
c) ¿En qué periodo se produce la replicación del DNA?. Indique, mediante un esquema, qué se entiende por replicación semiconservativa del ADN.
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BLOQUE 3
a) La figura representa una molécula de fosfoglicérido (Fosfatilcolina). ¿Qué función importante desempeñan los fosfoglicéridos en los seres vivos?.
b) Indique una característica de la molécula de los fosfoglicéridos que sea importante para dicha función.
c) Indique una función de un lípido que no contenga ácidos grasos.
BLOQUE 4
a) Dibuje un esquema de una mitocondria, en el aparezcan señalados 5 componentes o estructuras.
b) La figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. ¿Cómo se denominan los procesos señalados 1 y 2?. Indique en qué lugares de la mitocondria se producen estos dos procesos.
c) Si en una familia, los padres muestran diferencias en su ADN mitocondrial. ¿Cómo será el ADN mitocondrial de los hijos: como el de padre, como el de la madre, o intermedio?. ¿Por qué?.
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Bloque 1. Solución:
a) Sin lugar a dudas, el esquema corresponde a una representación gráfica de la estructura interna de una célula eucariota vegetal. Estructuras y orgánulos característicos de las células vegetales tales como la pared vegetal, los cloroplastos y las vacuolas están presentes en el esquema.
b) Las estructuras representadas en la figura mediante números son las siguientes:
- Aparato de Golgi.
- Cloroplasto.
- Mitocondria.
- Vacuola.
- Cromatina.
- Nucléolo.
- Pared celular.
c) Las funciones más importantes que realizan las diferentes estructuras son:
- Aparato de Golgi : se encarga del almacenamiento y transporte de sustancias en el citoplasma.
- Cloroplasto : su función es realizar la fotosíntesis.
- Mitocondria: realiza la respiración celular aerobia que produce energía en forma de ATP.
- Vacuola : mantiene el volumen celular y la presión de turgencia mediante la acumulación de sustancias.
- Cromatina: es la macromolécula portadora de la información hereditaria o genética.
- Nucléolo: realiza la síntesis del ARNr que al ensamblarse con proteínas constituye las subunidades ribosómicas.
- Pared celular : estructura externa que da soporte mecánico y protege a la célula.
Bloque 2. Solución:
a) 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.
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La mitosis está dividida en cuatro fases que se corresponden con los siguientes números indicados en la figura: Profase (nº 4), Metafase (nº 5), Anafase (nº 6) y Telofase (nº 7).
La interfase comprende a su vez tres períodos que se corresponden con los números de la figura: G 1 (nº 1) , S (nº 2) y G 2 (nº 3).
b) La anafase es la tercera fase de la mitosis. Durante la misma, las cromátidas, que ya pueden considerarse como cromosomas hijos, se dirigen hacia los polos celulares.
c) La replicación del ADN tiene lugar en período S de la interfase. El nombre de este período proviene 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.
La replicación semiconservativa del ADN fue propuesta por Watson y Crick y demostrada experimentalmente por Meselson y Stahl en 1957. La replicación del ADN tiene lugar durante el período de síntesis del ciclo celular o fase S de la interfase, y es semiconservativo 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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Las mitocondrias presentan formas variables, observándose al microscopio electrónico como formaciones filamentosas o granulares. Sin embargo, suelen tener forma cilíndrica, a modo de bastón. El diámetro suele ser constante y oscila entre las 0,5 y 1 μm. Su estructura se observa en corte longitudinal. Son orgánulos limitados por una doble membrana: la membrana mitocondrial externa es lisa, mientras que la membrana mitocondrial interna forma unas invaginaciones o repliegues denominadas crestas mitocondriales. Entre ambas membranas existe un espacio intermembranoso. El espacio delimitado por la membrana interna es la matriz mitocondrial y contiene, entre otros componentes, ADN y ribosomas.
b) Los procesos 1 y 2 señalados en el esquema son respectivamente, el ciclo de Krebs y la cadena de transporte electrónico o cadena respiratoria.
El ciclo de Krebs se caracteriza por una serie de reacciones que se desarrollan a expensas de una serie de ácidos orgánicos que forman el denominado ciclo. El ciclo de Krebs se desarrolla en la matriz mitocondrial donde se encuentran todas las enzimas necesarias para su funcionamiento.
La cadena de transporte electrónico consta de una serie de enzimas oxidorreductasas que recogen los electrones de las coenzimas reducidos obtenidos en fases catabólicas anteriores y los van pasando de una a otra hasta un aceptor final de electrones, el oxígeno molecular, que al reducirse, origina agua. Las moléculas transportadoras que constituyen esta cadena de transporte electrónico se encuentran ubicadas en la membrana de las crestas mitocondriales.
c) El ADN mitocondrial de los hijos será un ADN intermedio del de los padres.
Las mitocondrias se dividen por bipartición igual que las células procariotas. No obstante, las células que las contienen provienen de una única célula, el zigoto, que origina un ser pluricelular mediante múltiples mitosis.
Los seres humanos nos reproducimos sexualmente y mediante meiosis formamos los gametos. La fusión de dos gametos (óvulo y espermatozoide) da lugar a la formación de un zigoto.
La división por meiosis de una célula da lugar a la formación de cuatro células haploides con la mitad de la información genética y genéticamente distintas entre sí y a la célula madre. Durante el proceso meiótico tiene lugar un intercambio de material genético o recombinación génica entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.
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Los cromosomas homólogos corresponden a los de los padres, por esta razón, los gametos contienen la información de ambos progenitores.
Bloque 5. 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. La timina es una base nitrogenada exclusiva del ADN y el uracilo del ARN.
- El sentido de síntesis de las ARN polimerasas.
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:
ARNm 5´ GGC CUA CAU CCG CAG ACA GCC 3´
ADN 3´ CCG GAT GTA GGC GTC TGT CGG 5´ 5´ GGC CTA CAT CCG CAG ACA GCC 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.
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al asociarse a proteínas histonas. Fue en 1974, Kornberg quien afirmó que estructuralmente la cromatina está formada por unidades secuenciales compuestas por un glóbulo central o núcleo histónico alrededor del cual se enrosca el ADN.
Cada “cuenta” del collar, con forma esférica, discoidal o ligeramente cilíndrica, Dudet y colaboradores le dieron el nombre de nucleosoma. Los nucleosomas tienen un diámetro de 10 nm y constan de un núcleo y de un filamento de ADN que lo rodea; cada núcleo está formado por un octámero de proteínas histonas (dos moléculas de H2A, dos moléculas de H2B, dos moléculas de H 3 y otras dos de H 4 ). La histona H 1 no forma parte del nucleosoma, sino que se une a los segmentos de ADN que los relacionan.
En la actualidad se admite que la fibra de cromatina tiene una estructura plegada en forma de solenoide con distintos grados de espiralización. La espiralización de primer grado corresponde con la fibra de 30 nm (E), mientras que la de segundo grado corresponde con la de diámetro de 300 nm (D). Así, sucesivamente hasta llegar a la “superespiralización” en el momento de iniciar la mitosis, en la que la cromatina se condensa para forma los cromosomas. La letra B representa un segmento de cromosoma, es decir, el mayor grado de espiralización de la cromatina.
b) Las cromátidas hermanas representan dos moléculas ADN idénticas ya que provienen de la duplicación del ADN en el periodo de interfase. Según la hipótesis semiconservativa de replicación del ADN, la molécula de ADN se escinde en sus dos cadenas y cada una de ellas dirige la síntesis de su complementaria, formándose dos moléculas idénticas, con una hebra antigua y una hebra nueva cada una.
c) Las mutaciones estructurales a nivel cromosómico son las que afectan a la secuencia normal de los hipotéticos fragmentos en que podría subdividirse transversalmente un cromosoma. Muchas de ellas son apreciables al microscopio gracias a las técnicas de bandeo de cromosomas con tinciones específicas. Pueden producirse por inversión, por deleción, por duplicación o por translocación de un fragmento cromosómico.
Una mutación cromosómica por inversión produce el cambio de sentido de 180º de un segmento cromosómico y, por tanto, la inversión de los genes contenidos en él, con el consiguiente cambio en la información genética respecto a la determinada en la secuencia típica.
En la figura, la mutación por inversión ha tenido lugar en la pareja de cromosomas homólogos número cuatro.
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En el siguiente esquema observamos como se ha producido la inversión:
