Resolución paso a paso
Biología
Este examen incluye varias figuras que no aparecen en el texto del PDF. En los apartados que dependen de una figura lo indico y respondo con la interpretación más probable; los que se contestan solo con el enunciado van sin reservas. Las preguntas 1 y 2 son obligatorias; en 3, 4 y 5 se elige una opción (aquí se resuelven todas).
Pregunta 1 · Rutas metabólicas de una célula eucariota
Nota sobre la figura. El esquema no está en el texto. Respondo con el esquema habitual de este tipo de ejercicio: glucosa (A) que se degrada por glucólisis, seguida de fermentación o de respiración aerobia, y fotosíntesis si la célula es vegetal. Si algún número del esquema no coincide, hay que adaptar el nombre de la ruta con la tabla de abajo.
a) Moléculas A, B y C y tipo de célula.
Por el contexto (la molécula A puede difundir por la membrana y se degrada por rutas con ATP y agua): A sería la glucosa (o un sustrato que entra en la célula), B el piruvato y C la molécula final de la ruta (CO$_2$ y H$_2$O en la respiración, o etanol/lactato en la fermentación). Si el esquema incluye rutas de fotosíntesis (fase luminosa y ciclo de Calvin) la célula es vegetal (con cloroplastos); si solo hay rutas de degradación, puede ser animal (o fúngica). El razonamiento debe basarse en si aparece o no el cloroplasto.
b) Nombre de las rutas (identificación según su función).
| Ruta | Dónde ocurre |
|---|---|
| Glucólisis (glucosa $\to$ piruvato) | Citosol |
| Fermentación (láctica o alcohólica) | Citosol |
| Descarboxilación oxidativa del piruvato ($\to$ acetil-CoA) | Matriz mitocondrial |
| Ciclo de Krebs | Matriz mitocondrial |
| Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa | Membrana mitocondrial interna (crestas) |
| Fase luminosa de la fotosíntesis | Tilacoides |
| Ciclo de Calvin (fase oscura) | Estroma del cloroplasto |
c) Localización.
Las rutas anaerobias (glucólisis y fermentación) se realizan en el citosol (hialoplasma); el ciclo de Krebs y la descarboxilación del piruvato, en la matriz mitocondrial; y la cadena respiratoria, en la membrana mitocondrial interna.
d) Mayor rendimiento de ATP.
La secuencia más rentable es la que incluye la respiración aerobia completa: glucólisis $\to$ descarboxilación oxidativa $\to$ ciclo de Krebs $\to$ cadena respiratoria y fosforilación oxidativa (unos 30–32 ATP por glucosa). Seguir solo glucólisis $\to$ fermentación rinde 2 ATP por glucosa.
e) Enlaces en el agua.
Dentro de una molécula, H y O están unidos por enlace covalente polar (comparten electrones, desplazados hacia el O, más electronegativo). Entre dos moléculas de agua se forman puentes de hidrógeno: el H (carga parcial positiva) de una molécula es atraído por el O (carga parcial negativa) de otra.
f) Dos propiedades del agua y su función biológica.
- Elevado calor específico y calor de vaporización: actúa como amortiguador térmico (mantiene constante la temperatura corporal y la sudoración refrigera).
- Gran poder disolvente (molécula polar): disuelve sales y moléculas polares, por lo que es el medio de las reacciones metabólicas y de transporte de sustancias (sangre, savia).
- (Otras válidas: alta cohesión y tensión superficial, que permite el ascenso de la savia por capilaridad; densidad máxima a 4 °C, que hace que el hielo flote y la vida acuática sobreviva.)
g) Difusión de A.
Concentración dentro $=0{,}02$ M y fuera $=0{,}09$ M. La difusión neta va del medio de mayor concentración al de menor: hacia el interior de la célula. Continuará hasta que las concentraciones se igualen a ambos lados de la membrana (equilibrio dinámico: siguen cruzando moléculas en los dos sentidos, pero el flujo neto es cero). Si la célula fuera impermeable a A, A no podría entrar; el medio externo es más concentrado en solutos, es decir, hipertónico, y el agua saldría de la célula por ósmosis: la célula perdería agua (se arrugaría, crenación, en una célula animal; plasmólisis en una vegetal).
Pregunta 2 · Inmunización
Nota sobre la figura. Se interpreta que en A se inyecta un antígeno a un ratón, en B se representa su respuesta inmune y en C se extrae sangre del ratón para obtener un suero.
a)
La imagen A es una inmunización activa artificial (se introduce el antígeno, como en una vacuna, y el propio organismo fabrica los anticuerpos). La imagen B representa la respuesta inmune primaria (humoral), la que se produce tras el primer contacto con el antígeno.
b) Células implicadas.
- Macrófagos (células presentadoras de antígeno): fagocitan el antígeno y presentan fragmentos a los linfocitos T mediante moléculas MHC-II.
- Linfocitos T colaboradores (Th): reconocen el antígeno presentado y secretan citocinas que activan a los linfocitos B.
- Linfocitos B: reconocen el antígeno, proliferan y se diferencian en células plasmáticas, que secretan anticuerpos, y en células de memoria.
c)
El vial C contiene anticuerpos (inmunoglobulinas) específicos frente al antígeno, presentes en el suero de la sangre. Son glucoproteínas con forma de Y: cuatro cadenas polipeptídicas (dos pesadas y dos ligeras) unidas por puentes disulfuro, con una zona variable que se une al antígeno y una región constante.
d)
Proporciona inmunidad pasiva artificial: inmediata, pero temporal, porque no genera células de memoria y los anticuerpos se degradan en semanas. Este tratamiento se llama sueroterapia (seroterapia). Se emplea en casos de urgencia o cuando no hay tiempo para que el cuerpo desarrolle su propia respuesta: mordeduras de serpiente, tétanos, rabia, botulismo, o en personas inmunodeprimidas.
e)
En el ratón que ya tuvo contacto previo se produce una respuesta inmune secundaria: es más rápida (por las células de memoria), más intensa y más duradera. En la respuesta primaria predomina la inmunoglobulina IgM; en la secundaria predomina la IgG, con mayor afinidad y cantidad.
Pregunta 3 · Opción 3.A (enzima degradadora de plásticos)
a)
Para aislar el gen: enzimas de restricción (endonucleasas) y bibliotecas genómicas o de ADNc; para amplificarlo: PCR; para clonarlo: ligarlo con ADN ligasa a un vector (plásmido) e introducirlo en bacterias por transformación, seleccionando las que lo incorporan por un marcador (resistencia a antibiótico).
b) PCR (reacción en cadena de la polimerasa).
Amplifica de forma exponencial una región concreta de ADN. Necesita el ADN molde, dos cebadores (oligonucleótidos complementarios a los extremos de la región), dNTP y una ADN polimerasa termoestable (Taq). Cada ciclo tiene tres pasos:
- Desnaturalización (≈ 94–95 °C): se separan las dos hebras.
- Hibridación o alineamiento (≈ 50–65 °C): los cebadores se unen a sus secuencias complementarias.
- Extensión (≈ 72 °C): la polimerasa sintetiza la hebra complementaria desde cada cebador.
Tras $n$ ciclos (25–35) se obtienen unas $2^n$ copias.
c) Electroforesis en gel (de agarosa).
El ADN tiene carga negativa (por los grupos fosfato), así que en un campo eléctrico migra hacia el polo positivo. El gel actúa como un tamiz: los fragmentos pequeños avanzan más deprisa y llegan más lejos, y los grandes se retrasan. Se compara con un marcador de tamaños y se visualizan las bandas con un colorante fluorescente (bromuro de etidio u otros) bajo luz UV.
d)
Es biorremediación (biotecnología ambiental): uso de organismos o enzimas para eliminar contaminantes.
Pregunta 3 · Opción 3.B (situaciones)
a) Bacteria que produce insulina humana.
- i) Tecnología del ADN recombinante: como las bacterias no eliminan intrones, se parte del ADNc de la insulina (obtenido del ARNm con transcriptasa inversa); se inserta con enzimas de restricción y ligasa en un plásmido y se introduce en la bacteria, que fabrica insulina.
- ii) La bacteria es un organismo transgénico (lleva un gen de otra especie) y, por tanto, también un OMG.
b) Corregir un gen defectuoso.
- i) Terapia génica / edición génica con CRISPR-Cas9: un ARN guía lleva a la nucleasa Cas9 a la secuencia diana, que corta el ADN, y la reparación (con una plantilla correcta) corrige la mutación.
- ii) Las células quedan modificadas genéticamente (OMG), pero no son transgénicas porque no se introduce un gen de otra especie, solo se corrige el propio.
c) Identificar al dueño de un cepillo de dientes.
- i) Huella genética (perfil de ADN): se extrae el ADN de las células de la saliva, se amplifican por PCR secuencias repetidas (STR o microsatélites) y se separan por electroforesis; el patrón de bandas se compara con el de la persona sospechosa.
- ii) Ninguno: no se modifica genéticamente ningún organismo.
Pregunta 4 · Opción 4.A (flujo de la información genética)
Nota sobre la figura. Por las preguntas (molécula 1 con organización cromosómica; procesos A, B y C; molécula 4 que se desnaturaliza con la temperatura) se interpreta el esquema del flujo de información: ADN (1) $\to$ ARNm (2) $\to$ proteína (4), con el ARNt o ribosoma como molécula 3.
a)
1 sería el ADN, 2 el ARNm y 3 el ARNt o el ribosoma. Si en la figura el ARNm sale del núcleo, o se ve un intrón/exón, ocurre en una célula eucariota; si transcripción y traducción aparecen acopladas, en una procariota.
b)
A: replicación (ADN $\to$ ADN), B: transcripción (ADN $\to$ ARNm) y C: traducción (ARNm $\to$ proteína). Replicación y transcripción en el núcleo (en eucariotas); traducción en el citoplasma, en los ribosomas libres o del retículo endoplasmático rugoso.
c)
La molécula 4 es una proteína. Su estructura: primaria (secuencia de aminoácidos unidos por enlace peptídico), secundaria (hélice $\alpha$ o lámina $\beta$ por puentes de hidrógeno), terciaria (plegamiento tridimensional por puentes disulfuro, interacciones hidrofóbicas, iónicas, etc.) y, a veces, cuaternaria. Con un aumento de temperatura sufre desnaturalización: se rompen los enlaces débiles que mantienen las estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria, y pierde su forma y su función (la estructura primaria no se altera).
d) Estado del ADN (molécula 1) durante el ciclo.
- Metafase: cromosomas muy condensados, formados por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero, alineados en la placa ecuatorial.
- Anafase: las cromátidas hermanas se separan y cada una, ya cromosoma de una sola cromátida, migra a un polo.
- Interfase: el ADN está en forma de cromatina laxa (nucleosomas, "collar de perlas"), desenrollada y accesible para la transcripción y la replicación; los cromosomas no se distinguen.
Pregunta 4 · Opción 4.B (péptido y mutación)
Péptido original: NH$_2$–Ala–Leu–Tyr–Glu–His–COOH. Péptido mutado: NH$_2$–Ala–Leu–COOH.
a) Enlace peptídico.
Es un enlace covalente (amida) entre el grupo carboxilo ($-\text{COOH}$) de un aminoácido y el amino ($-\text{NH}_2$) del siguiente, con pérdida de una molécula de agua (reacción de condensación). Es plano y con carácter parcial de doble enlace, por lo que es rígido.
b) Codón mutado.
La cadena se interrumpe tras el segundo aminoácido, así que la mutación está en el tercer codón, que codificaba Tyr (UAU o UAC) y ha pasado a un codón de parada (UAA o UAG). Es una sustitución de una sola base: por ejemplo, $\text{UAU}\to\text{UAA}$ (U $\to$ A en la tercera posición), $\text{UAC}\to\text{UAA}$ o $\text{UAC}\to\text{UAG}$ (C $\to$ A o C $\to$ G).
c) Tipo de mutación.
Mutación génica puntual por sustitución de una base, del tipo sin sentido (nonsense): crea un codón de parada prematuro. La proteína queda truncada (solo 2 aminoácidos, sin dominios) y casi seguro no funcional. Puede deberse a agentes mutagénicos físicos (radiación UV, rayos X o gamma) o químicos (análogos de bases, agentes alquilantes, nitrosaminas), o a un error no reparado en la replicación.
d) Consecuencias.
- Célula germinal: la mutación puede pasar a los gametos y a la descendencia (se hereda), pudiendo causar una enfermedad hereditaria y, a largo plazo, aportar variabilidad genética para la evolución.
- Célula somática: no se transmite a la descendencia; solo afecta al individuo y a las células derivadas de la mutada (puede originar un tumor).
Pregunta 5 · Opción 5.A (ciclo celular y gráficas de ADN)
Nota sobre la figura. No se ven la imagen A ni las gráficas B y C. Respondo con el contenido que piden y con la regla para identificar cada gráfica según el contenido de ADN.
a) Proceso de la imagen A:
el ciclo celular. Interfase: G$_1$ (crecimiento celular, síntesis de proteínas y orgánulos, con el ADN sin duplicar), S (replicación del ADN: se duplica la cantidad), G$_2$ (nuevo crecimiento, síntesis de proteínas para la mitosis, revisión del ADN replicado). M: división (mitosis, con sus fases, y citocinesis).
b) Identificar las gráficas.
En una gráfica de contenido de ADN:
- Mitosis: la cantidad de ADN se duplica en S y se reduce a la mitad una sola vez al final (separación de cromátidas), volviendo al valor inicial: dos células hijas idénticas a la madre.
- Meiosis: tras duplicarse el ADN, desciende dos veces a la mitad (primero por la separación de cromosomas homólogos y después por la de cromátidas hermanas), hasta un cuarto del máximo: gametos haploides.
La gráfica con un único descenso es la mitosis (célula somática, diploide) y la que tiene dos descensos es la meiosis (célula germinal, que da gametos).
c) Fases y resultado final.
En la gráfica de mitosis, las letras corresponden al orden: G$_1$, S, G$_2$, mitosis (profase–anafase, con el descenso) y citocinesis/G$_1$ de las células hijas. En la de meiosis: G$_1$, S, meiosis I (descenso a la mitad: células haploides con cromosomas de dos cromátidas) y meiosis II (segundo descenso). Resultado final: mitosis, 2 células hijas diploides idénticas; meiosis, 4 células haploides distintas genéticamente.
d)
La mitosis es exclusiva de células eucariotas (hay núcleo, huso y cromosomas); las procariotas se dividen por fisión binaria, sin mitosis. Si la gráfica B es la de un único descenso, solo puede darse en eucariotas.
Pregunta 5 · Opción 5.B (estructuras de una célula)
Nota sobre la figura. No se ve el dibujo de la célula con las estructuras 1–7, así que la identificación por número no se puede confirmar. Se contesta lo que no depende de los números y se da la tabla de funciones para identificarlas.
a) Orgánulos típicos y su función.
| Estructura | Función |
|---|---|
| Núcleo | Contiene el ADN; transcripción y control celular |
| Nucléolo | Síntesis de ARN ribosómico y ensamblaje de ribosomas |
| Retículo endoplasmático rugoso (RER) | Síntesis y plegamiento de proteínas de secreción y de membrana |
| Retículo endoplasmático liso (REL) | Síntesis de lípidos y detoxificación |
| Aparato de Golgi | Modificación, empaquetado y transporte de proteínas |
| Mitocondria | Respiración aerobia (síntesis de ATP) |
| Lisosoma | Digestión intracelular |
| Ribosomas | Síntesis de proteínas |
| Cloroplasto (solo vegetales) | Fotosíntesis |
Tipo de célula: es eucariota; será animal si carece de pared celular, cloroplastos y vacuola grande, y tiene centriolos, y vegetal si presenta pared, cloroplastos y vacuola grande.
b) Célula que produce y secreta muchas enzimas digestivas.
Estaría más activo el retículo endoplasmático rugoso (síntesis de las enzimas) junto con el aparato de Golgi (maduración y empaquetado en vesículas de secreción).
c) y d)
Las consecuencias dependen de qué estructura sea la 4 y la 1. Si fuera el núcleo (o el nucléolo), la célula no podría fabricar proteínas ni dividirse y moriría; si fuera la mitocondria, se bloquearía la respiración aerobia y bajaría mucho la producción de ATP (la célula recurriría a la fermentación o moriría); si fuera el RER, no se sintetizarían las proteínas de secreción y de membrana; si fuera el aparato de Golgi, las proteínas no se procesarían ni se secretarían ni se formarían lisosomas.