BIOLOGÍA SEPTIEMBRE 2005 Estructura de la prueba: La prueba se compone de dos opciones “A” y “B”, cada una de las cuales consta de 5 preguntas, que a su vez comprenden varias cuestiones. Sólo se podrá contestar una de las dos opciones, desarrollando íntegramente su contenido. En el caso de mezclar preguntas de ambas opciones la prueba será calificada con 0 puntos PUNTUACIÓN: La calificación máxima total será de 10 puntos, estando indicada en cada pregunta su puntuación parcial. TIEMPO: 1 hora y 30 minutos.
OPCIÓN A 1.
En cuanto a la evolución de la célula y sus orgánulos: a) Defina la teoría endosimbiótica (Lynn Margulis, 1970) (1 punto). Solución. Una célula procariota de gran tamaño y con gran capacidad de fagocitosis pudo engullir bacterias aerobias, que, en vez de ser digeridas, sobrevivieron en simbiosis con su captora hasta depender de ella y construir las mitocondrias. Por un proceso similar de endosimbiosis, pudieron formarse los cilios, flagelos y centriolos a partir de espiroquetas y los cloroplastos a partir de cianobacterias.
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b) Cite tres diferencias entre una célula eucariota y una procariota, y ponga un ejemplo de célula procariota (1 punto). Solución. Células procariotas son por ejemplo las arqueobacterias y las eubacterias. Diferencias: En los procariontes el ADN se encuentra en el seno del citoplasma, non aislado por una membrana y sin proteinas. No tienen cromosomas, ni nucleolo. La molécula de ácido nucleico se denomina nucleoide. En Eucariotas, el material genético esta rodeado de una membrana y estructurado en cromatina y cromosomas, compuestos por ADN y proteinas. Tienen nucleolo. En procariotas la división celular suele ser directa, por división binaria. En Escaritas aparece la mitosis. En los procariotas no hay mitocondrias y los enzimas del metabolismo para la obtención de energía se encuentran en la membrana celular. Las ululas eucariotas tienen mitocondrias donde se encuentran los enzimas necesarios para la oxidación de las moléculas orgánicas. 2.
En relación con el metabolismo de los seres vivos: a) Indique los tipos de procesos metabólicos y la finalidad de cada una de ellos (1 punto). Solución. Se dan dos tipos de procesos metabólicos, el catabolismo y el anabolismo. La degradación consiste en la oxidación de macromoléculas reducidas que se convierten en otras más pequeñas y oxidadas. Estas transformaciones desprenden energía, que se recoge en intermediarios de energía, como el ATP, o en forma de poder reductor en transportadores de electrones (NADH y NADPH). La parte del metabolismo que se encarga de estas degradaciones se denomina Catabolismo. La parte del metabolismo que se dedica a la construcción de las moléculas orgánicas se conoce con el nombre de Anabolismo. Esta construcción parte de moléculas pequeñas y oxidadas. Es necesario reducirla, para lo que se necesita ATP y poder reductor. Ambos procesos están interconectados. b) Indique los tipos de organismos en relación a su metabolismo, la fuente de carbono utilizada en cada caso y señale dicha fuente (1 punto). Solución. Organismos fotótrofos son aquellos que obtienen la energía necesaria para su metabolismo de la energía lumínica del sol. Organismos quimiótrofos son aquellos que obtienen la energía para su metabolismo de reacciones inorgánicas de oxidación-reducción, como las bacterias quimiosintéticas. Según la fuente de carbono utilizada hay de dos tipos: organismos autótrofos, que son capaces de captar el CO2 de la atmósfera y con el construir las moléculas orgánicas. Están también los organismos heterótrofos, los cuales utilizan las moléculas orgánicas (por ejemplo la glucosa) como fuente simultanea de carbono y energía.
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3.
Con referencia al ciclo celular de un organismo con dos pares de cromosomas homólogos, uno acrocéntrico y otro metacéntrico: a) Haga un esquema gráfico de una anafase mitótica (0,5 puntos). Solución.
b) Describa los principales acontecimientos que tienen lugar en la profase mitótica (1 punto). Solución. La cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en el microscopio óptico como cromosomas. El nucléolo desaparece. Los centríolos comienzan a moverse a polos opuestos de la célula y fibras se extienden desde los centrómeros. Algunas fibras cruzan la célula para formar el huso mitótico. c) Indique una similitud y una diferencia entre una anafase mitótica y una anafase 11 meiótica (0,5 puntos). Solución. Similitud: en ambos ciclos, llegados a esta fase las dos cromátidas (que en la meiosis al llegar al polo opuesto serán ya cromosomas) de cada cromosoma se alejan simultáneamente hacia cada uno de los polos de la célula debido al acortamiento de los microtúbulos. La diferencia más importante es que en la anafase meiótica, los centrómeros (cinetócoros) no se separan, sino que se fusionan, con lo que no se separan las cromátidas, sino cromosomas completos. 4.
En relación con las aportaciones de Mendel al estudio de la herencia: a) Defina qué es un retrocruzamiento. Describa, utilizando símbolos genéticos, un ejemplo del mismo (1 punto). Solución. En el caso de los genes que manifiestan herencia dominante, no existe ninguna diferencia aparente entre los individuos heterocigóticos (Aa) y los homocigóticos (AA), pues ambos individuos presentarían un fenotipo amarillo. La prueba del retrocruzamiento, o simplemente cruzamiento prueba, sirve para diferenciar el individuo homo del heterocigótico. Consiste en cruzar el fenotipo dominante con la variedad homocigota recesiva (aa). Si es homocigótico, toda la descendencia será igual, en este caso se cumple la primera Ley de Mendel.
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Si es heterocigótico, en la descendencia volverá a aparecer el carácter recesivo en una proporción del 50%.
b) Indique los genotipos y las proporciones fenotípicas de la descendencia obtenida de la autofecundación de un heterocigoto para dos caracteres (1 punto). Solución. AaBb x AaBb F1: Gametos posibles
AB
AB
Ab aB ab AB Ab aB ab Proporciones fenotípicas:
Ab aB ab AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
Ab AaBb Aabb aaBb aabb
------ 9:16 ------ 3: 16
5.
-----
3:16
-----
1:16
En relación con la Ingeniería Genética: a) ¿Qué es una molécula de ADN recombinante?, ¿qué es un plásmido bacteriano? Explique con qué finalidad se introduce una molécula de ADN recombinante fabricada "in vitro" dentro de un organismo huésped (por ejemplo E. coli) (0,75 puntos). Solución. Se denomina ADN recombinante al que se ha formado al intercalar un segmento de ADN extraño un ADN receptor. Por ejemplo, la integración de un ADN vírico en un ADN celular. Esta tecnología nos permite obtener fragmentos de ADN en cantidades ilimitadas, que llevará además el gen o los genes que se desee. Los plásmidos son cadenas de ADN cerradas; es decir formando algo parecido a un círculo. También forman una doble hélice, como el ADN de los cromosomas, aunque se encuentran, por definición, fuera de los cromosomas. Se han encontrado plásmidos en casi todas las bacterias. Los plásmidos son cromosomas bacterianos accesorios y se diferencian del cromosoma principal en que los plásmidos no son estrictamente necesarios para la subsistencia y reproducción de la bacteria en cuestión. Esto se puede hacer para estudiar la expresión de un gen e incluso en algunos casos, para tratar una enfermedad genética humana. La técnica del ADN recombinante se utiliza en estudios sobre la regulación de la expresión génica, en la regulación de la producción comercial de síntesis de proteínas como la Insulina o la hormona del crecimiento, en el desarrollo de organismos transgénicos y en la amplificación del ADN, es decir, en obtener un gran número de copias de un gen determinado.
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b) Indique los pasos necesarios para construir "in vitro" una molécula de ADN recombinante (0,5 puntos). Solución. Las etapas en la producción de ADN recombinante “in vitro” son las siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Preparación de la secuencia del ADN para su clonación. Preparación de un vector de clonación. Formación del ADN recombinante. Introducción del ADN recombinante en una célula anfitriona. Propagación del cultivo. Detección y selección de clones recombinantes.
c) Explique qué es un organismo transgénico y cite dos aplicaciones de la ingeniería genética (0,75 puntos). Solución. Son organismo transgénicos aquellos que se desarrollan a partir de una célula en la que se ha introducido ADN procedente de otro ser vivo. La ingeniería genética se puede aplicar en muchos campos, dos de los cuales son:
Terapia génica, es aquel tratamiento de una enfermedad que se basa en la introducción de genes en el organismo. Para la introducción de genes en el organismo receptor se emplean vectores y también plásmidos. Ya se han realizado tratamientos a algunos enfermos con inmunodeficiencias congénitas y se plantea como forma de atacar en el futuro numerosas enfermedades con base genética y hereditaria. Aplicaciones en agricultura, con la obtención de organismos transgénicos. Así, se han conseguido plantas que contienen genes de gran resistencia a plagas, herbicidas y sequía. Por ejemplo, en el tomate transgénico se ha retirado el gen responsable del reblandecimiento por maduración, con lo que este proceso se retrasa, permite más largos almacenamientos y evita la acción de hongos y bacterias.
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OPCIÓN B 1. En relación con las biomoléculas: a) Explique los siguientes términos: polisacáridos y lípidos saponificables (1 punto). Solución.
Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (puede variar entre 11 y varios miles), mediante enlace O-glucosídico, similar al visto en disacáridos, con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. Tienen pesos moleculares muy elevados, no poseen poder reductor y pueden desempeñar funciones de reserva energética o función estructural. Los lípidos son biomoléculas orgánicas formadas básicamente por carbono e hidrógeno y generalmente también oxígeno; pero en porcentajes mucho más bajos. Además pueden contener también fósforo, nitrógeno y azufre. Es un grupo de sustancias muy heterogéneas que sólo tienen en común estas dos características: o Son insolubles en agua o Son solubles en disolventes orgánicos, como éter, cloroformo, benceno, etc. Los lípidos saponificables están compuestos fundamentalmente por esteres de ácidos grasos y alcohol; tratados con una base forman jabones en una reacción llamada saponificación.
b) Indique un homopolisacárido y un heteropolisacárido, ambos con función estructural (0,5 puntos). Solución. Entre los polisacáridos estructurales, destaca la celulosa, que forma la pared celular de la célula vegetal. Esta pared constituye un estuche en el que queda encerrada la célula, que persiste tras la muerte de ésta. La celulosa está constituida por unidades de b-glucosa, y la peculiaridad del enlace b (beta) hace a la celulosa inatacable por las enzimas digestivas humanas, por ello, este polisacárido no tiene interés alimentario para el hombre.
La goma arábiga es un heropolisacárido de arabinosa, galactosa y otros. Tiene una función de defensa frente a heridas o golpes en las plantas.
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c) En las células animales, cite un lípido saponificable con función estructural y otro con función energética (0,5 puntos). Solución. Función estructural: Fosfolípidos Se caracterizan por presentar un ácido ortofosfórico en su zona polar. Son las moléculas más abundantes de la membrana citoplasmática. Según su composición, pueden diferenciarse dos grupos: los fosfoacilglicéridos y los esfingolípidos.
Función energética: Glucolípidos. Son lípidos complejos que se caracterizan por poseer un glúcido. Se encuentran formando parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, especialmente de las neuronas. Se sitúan en la cara externa de la membrana celular, en donde realizan una función de relación celular, siendo receptores de moléculas externas que darán lugar a respuestas celulares. Destacan dos tipos: los cerebrósidos y los gangliósidos. 2.
El ciclo de Calvin: a) Indique si se trata de un proceso anabólico o catabólico y su localización a nivel de orgánulo (0,5 puntos). Solución. En esta fase, se va a utilizar la energía química obtenida en la fase luminosa, en reducir CO2, Nitratos y Sulfatos y asimilar los bioelementos C, H, y S, con el fin de sintetizar glúcidos, aminoácidos y otras sustancias, lo cual quiere decir que se trata de un proceso Anabólico. Es un proceso que se desarrolla en el estroma de los cloroplastos. b) Señale la molécula que se regenera en el ciclo y el coenzima reducido que se requiere (0,5 puntos). Solución. La molécula que se regenera en este ciclo es la ribulosa 1,5 difosfato. En el ciclo para fijar el CO2, intervienen una serie de enzimas, y la más conocida es la enzima Rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa/oxidasa), que puede actuar como carboxilasa o como oxidasa, según la concentración de CO2.
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c) Indique la molécula que aporta energía al ciclo y en que etapa se ha obtenido la citada molécula (0,5 puntos). Solución. La molécula que aporta energía al ciclo es el ATP, que se ha obtenido en la fase luminosa de la fotosíntesis.
d) Explique cuál es la finalidad de dicho ciclo (0,5 puntos). Solución. La finalidad de este ciclo es la síntesis de moléculas orgánicas necesarias para el metabolismo de las plantas. 3.
Se cruzan dos cobayas homocigóticos, uno de ellos tiene pelaje liso de color negro y el otro tiene pelaje rizado y color blanco. El rizado domina sobre el liso, mientras el blanco es recesivo. a) Utilizando símbolos genéticos para los caracteres definidos, indique los genotipos de ambos parentales (0,5 puntos). Solución. Los genotipos de los parentales son: aaBB x AAbb . La textura rizada del pelaje esta determinado por un gen dominante A respecto de su alelo recesivo de pelaje liso a. El color del pelo negro esta determinado por un gen dominante B respecto de su alelo recesivo color de pelo blanco b.
b) Indique el genotipo y fenotipo que tienen los individuos de la FI (0,5 puntos). Solución. aaBB x AAbb Los gametos posibles de cada parental son:
aB
Ab
gametos aB Ab aB aaBB AaBb Ab AaBb AAbb
Genotipos de la F1:
aaBB---Fenotipo: liso y negro (1:4). AaBb---Fenotipo: rizado y negro (2:4). AAbb---Fenotipo: rizado y blanco (1:4).
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c) Calcule las proporciones genotípicas y fenotípicas de la F2 (1 punto). Solución. La F2 se obtiene del cruzamiento de los híbridos, es decir, su autofecundación: AaBb Gametos posibles
x AaBb
AB
AB
Ab
Ab
aB
aB
ab
ab
AB Ab aB ab Proporciones fenotipicas:
AB AABB AABb AaBB AaBb
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBB AaBb aaBB aaBb
----- 9:16 Rizado y negro. ----- 3: 16 Rizado y blanco. ----- 3:16 Liso y negro. ----- 1:16 Liso y blanco.
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Ab AaBb Aabb aaBb aabb
4.
En relación con el código genético:
a) Cite cuatro características del código genético para todos los tipos celulares y explique qué quiere decir que el código genético es degenerado (1 punto). Solución. Los codones son tripletes de nucleótidos. Los nucleótidos se distinguen por las bases nitrogenadas. No existen interrupciones, comas o puntos que separen los codones. Los tripletes no se solapan. Existe un codón de inicio (AUG) que codifica en eucariontes a la metionina. También hay codones de terminación que provocan la finalización de la síntesis de la cadena polipeptídica. El código genético es degenerado, es decir, un aminoácido puede estar codificado por más de un triplete: codones sinónimos. Un aminoácido puede estar determinado por varios tripletes de codificación (ya que sobran tríos para los 20 aminoácidos), y por esta razón se dice que el código genético es degenerado. b) Para la síntesis del péptido Tyr-Leu-Met-Phe se han utilizado los siguientes ARNt: 3'UAC 5', 3'AAU 5', 3'AAA 5' Y 3'AUA 5' Escriba la secuencia de nucleótidos del ARNm cuya traducción da lugar al péptido indicado y la secuencia de la cadena molde del ADN del gen correspondiente (1 punto).
Solución. ARN m: 5’ AUG UUA UUU UAU 3’ codón de iniciación ADN:
3’ ATG TTA TTT TAT 5’
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5.
Referido a la respuesta inmune: a) Diga qué es una inmunodeficiencia y mencione cuantos tipos hay (0,5 puntos). Solución. Son enfermedades graves, y en ocasiones mortales, causadas por defectos en uno o mas componentes del sistema inmunitario. Son de dos tipos: - Congénitas: son defectos congénitos de los linfocitos T y B, que causan mayor predisposición a las infecciones. Se manifiestan de forma precoz durante la infancia. - Adquiridas: aparecen y se desarrollan como consecuencia de diferentes factores externos al individuo como pueden ser la malnutrición, las infecciones en las células del sistema inmunitario, el cáncer y el tratamiento con fármacos inmunosupresores. La más conocida de estas patologías es el SIDA. b) Explique en que consiste la inmunización pasiva y diga una ventaja y un inconveniente de la misma (1 punto). Solución. Consiste en conferir protección frente a muchas enfermedades inyectando preparados con anticuerpos específicos para los antígenos del patógeno. Desde el punto de vista terapéutico, tiene efecto a las pocas horas de su inyección, a diferencia de las vacunas, que requieren varios días para producir resistencia. Sin embargo, la resistencia que ofrece la inmunidad pasiva no dura más allá de unos pocos meses. c) Defina enfermedad autoinmune y diga un ejemplo (0,5 puntos). Solución. Pueden producirse respuestas inmunitarias adaptativas por antígenos no asociados a microorganismos infecciosos, es decir, una respuesta inmunitaria sin infección. Ello se debe a que, en ocasiones, puede fallar el reconocimiento de lo propio frente a lo ajeno por el sistema inmunitario., reaccionando los mecanismos de defensa contra el mismo organismo que los alberga. El resultado es la autoinmunidad que pueden causar las agresivas enfermedades autoinmunes. Enfermedad autoinmune es por ejemplo, el lupus eritematoso sistémico, que es la más grave de todas las enfermedades autoinmunes, ya que puede afectar a casi todos los órganos. Es característica la erupción en el rostro que ocupa frente, pómulos y nariz. Se producen lesiones generalizadas que pueden conducir a parálisis y convulsiones.
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