Preguntas Resueltas

PREGUNTAS RESUELTAS. INMUNOLOGÍA

PREGUNTAS RESUELTAS. INMUNOLOGÍA

1.- Enumerar los principales mecanismos defensivos externos que presenta el organismo.

2.- Señala las cuatro características que consideres más importantes del sistema inmune.

3.- ¿Qué son los antígenos?

4.- Funciones que desempeñan los diferentes tipos de linfocitos T.

5.- ¿Cómo actúan los complejos CMH-péptido en la respuesta inmune?

6.- ¿Qué dice la teoría de la selección clonal?

7.- a) ¿Qué es la respuesta inflamatoria y cuál es su finalidad? b) ¿A qué se debe la respuesta inflamatoria y qué

ocurre en ella?

8.- Diferencia entre respuesta inmune y reacción inmune.

9.- a) ¿Qué relación existe entre el epítopo y el paratopo? b) ¿Qué diferencia hay entre antígeno y determinante

antigénico?

10.- ¿Por qué se caracterizan los linfocitos NK?

11.- ¿En qué consiste el procesado del antígeno?

12.- ¿Qué es el complemento?

13.- ¿Por qué se produce la fiebre en la respuesta inflamatoria?

14.- Principales componentes del sistema inmune.

15.- ¿Qué tipo de células se originan a partir de los linfocitos B cuando se activan?

16.- Explica cómo se activan los linfocitos B.

17.- ¿Es cierto que el uso prolongado de antibióticos puede producir infecciones vaginales?

18.- ¿Cuáles son los principales órganos en los que se concentra el sistema inmune?

19.- ¿A qué se denomina reacción antígeno-anticuerpo? Enumera las más importantes.

20.- ¿Qué son los macrófagos? ¿Qué papel desempeñan en la respuesta inmune?

21.- ¿Qué función desempeñan las células presentadoras del antígeno?

22.- ¿Qué se entiende por inmunidad? ¿De cuántos tipos puede ser?

23.- Principales diferencias entre las respuesta inmune primaria y la secundaria.

24.- ¿Qué son los anticuerpos y cuál es su estructura?

25.- Principales células que intervienen en la respuesta inmune y papel que desempeñan.

26.- ¿Qué es el complejo principal de histocompatibilidad?

27.- ¿Qué es la opsonización?


antigénico?


30.- ¿Cuáles son las diferencias entre una infección aguda y una infección crónica?

31.- ¿Qué es la vacunación? ¿Qué tipos de vacunas se utilizan en la actualidad?

32.- Define el concepto de enfermedad autoinmune y explica las causas que la originan.

33.- Un individuo tratado con penicilina muestra síntomas de reacción alérgica. ¿Qué consecuencias podría tener

un segundo contacto con el antibiótico?

34.- Explica los tipos de inmunoterapias contra el cáncer.

35.- ¿Cuál es la base inmunológica del rechazo a los trasplantes?

36.- Indica a qué tipo de infección corresponden la malaria y el sarampión. Justifica la respuesta.

37.- La vacunación es un método de inmunización artificial que proporciona inmunidad permanente frente a la

enfermedad. Explica en qué característica de la respuesta inmune se sustenta este hecho.

38.- ¿Qué es una enfermedad autoinmune? Explica los tratamientos que se utilizan contra estas enfermedades y

los inconvenientes que presentan.

39.- Explica qué es un mediador alérgico y describe el proceso que desencadena su liberación durante la reacción

alérgica.

40.- Sistema inmune y sida: a) Señala los tejidos y las células diana del virus VIH. b) ¿Tiene alguna consecuencia

la alta tasa de mutación del virus VIH? c) ¿Qué efectos produce en un individuo infectado la destrucción de los

linfocitos colaboradores (T4)?

41.- ¿Qué son los anticuerpos monoclonales? ¿Qué utilidad tienen en el tratamiento del cáncer?

42.- Describe cómo actúan de forma concertada los distintos componentes del sistema immune.

43.- Define el concepto de inmunización y describe sus tipos.

44.- Explica las causas que originan las enfermedades autoinmunes y describe tres ejemplos de este tipo de

enfermedad.

45.- Define el concepto de reacción alérgica. ¿Qué fases se distinguen en una reacción alérgica?

46.- Inmunidad y cáncer: a) ¿Qué características presentan las células cancerosas? b) ¿Qué tipos de genes sufren

mutaciones en la transformación de una célula normal en cancerosa? c) ¿De qué mecanismos disponen las células

para controlar estas mutaciones?

47.- ¿Cómo se evitan los rechazos tras un trasplante? ¿En qué tipos de trasplante no se producen rechazos?

48.- Explica los tipos de infecciones y describe sus características.

49.- Muchas personas vacunadas contra el virus de la gripe vuelven a sufrir la enfermedad. ¿Podrías explicarlo?

50.- ¿Cuál es la base molecular de las enfermedades autoinmunes?

51.- Describe las vías de entrada de los alérgenos en el organismo y las manifestaciones alérgicas que se

producen en cada caso.

52.- ¿Qué son las inmunodeficiencias? Explica sus tipos, indicando algún ejemplo.

53.- Define el concepto de trasplante y explica sus tipos.

54.- Indica el lugar de acción de los distintos componentes del sistema inmune y señala cuál de ellos actuará en los

siguientes casos: a) Infección producida por un neumococo localizado en el espacio extracelular. b) Paperas. c)

Gripe. d) Tuberculosis

55.- Indica las diferencias entre la inmunización pasiva y la inmunización activa.

56.- El síndrome del aceite tóxico fue producido por la ingestión de aceite de colza adulterado que contenía

sustancias tóxicas llamadas anilinas. En algunos casos se ha observado que la intoxicación ha producido

enfermedades autoinmunes. ¿Podrías dar una explicación a este hecho?

57.- Define los conceptos de reacción de hipersensibilidad, alergia y alérgeno.

58.- ¿De qué formas destruye el virus VIH las células del sistema inmune?

59.- Explica la técnica de obtención de anticuerpos monoclonales.


Soluciones

1.- Enumerar los principales mecanismos defensivos externos que presenta el organismo.

Solución: Los mecanismos defensivos externos del organismo, constituyen la primera barrera defensiva. Estos

mecanismos son inespecíficos, es decir actúan sobre todo tipo de gérmenes, formando barreras mecánicas y

químicas que impiden su entrada en el organismo. Los principales mecanismos externos son: La piel recubre

externamente el cuerpo; en condiciones normales es impermeable a los microorganismos e impide su entrada

dentro del cuerpo. Estos solo pueden entrar cuando se altera mediante heridas, quemaduras, etc. Los gérmenes no

suelen sobrevivir mucho tiempo en la piel gracias a las secreciones sebáceas y sudoríparas, que proporcionan un

pH ácido no adecuado para estos organismos. La descamación continua también contribuye a eliminar los

gérmenes que se puedan instalar en la piel. Las mucosas que revisten las aberturas naturales del organismo (vías

respiratorias), gracias a las secreciones de mucus que se producen en ellas, atrapan a los gérmenes impidiendo su

entrada en el organismo; estas secreciones, junto con los gérmenes, posteriormente serán expulsadas por

diferentes mecanismos: tos, estornudo, movimiento de cilios, etc. Los fluidos secretados en distintas partes del

organismo tienen sustancias bactericidas: lisoenzima de las lágrimas, saliva y secreciones nasales o el HCl del

jugo gástrico, etc., que actúan contra los gérmenes destruyéndolos e impidiendo su penetración. La flora bacteriana

autóctona, que se desarrolla en distintas partes del organismo (intestino, vagina, piel, etc) como comensal o en

simbiosis, inhibe el desarrollo de gérmenes patógenos, por liberación de sustancias bactericidas o por competencia

por los nutrientes.

2.- Señala las cuatro características que consideres más importantes del sistema inmune.

Solución: Las cuatro características más importantes del sistema inmune son: Especificidad. El sistema inmune

responde específicamente contra cada tipo de antígeno. Esta respuesta es de dos tipos: celular, la realizan los

linfocitos T, y humoral, la llevan a cabo los linfocitos B. Diversidad. Los linfocitos del sistema inmune son capaces

de reconocer una gran diversidad de antígenos. Se calcula que el sistema inmune de los mamíferos es capaz de

reconocer unos 109 epítopos distintos. Memoria inmunológica. Después del primer contacto con el antígeno,

algunos linfocitos B y T, se transforman en células con memoria. Estas pueden perdurar durante un tiempo

variable, y guardan el recuerdo molecular del antígeno, lo que permite una inminente e intensa respuesta en el

caso de que se produzca una nueva invasión por parte de dicho antígeno. Autotolerancia. El sistema inmune tiene

capacidad para diferenciar lo propio de lo extraño, esto le permite atacar y destruir a las sustancias extrañas

(gérmenes, toxinas, etc.) que pueden penetrar del exterior, pero no a las moléculas propias, salvo que se produzca

alguna alteración como ocurre en las enfermedades autoinmunes.

3.- ¿Qué son los antígenos?

Solución: Etimológicamente la palabra antígeno significa que engendra a su contrario. Un antígeno es cualquier

sustancia extraña a un organismo que, al ser introducida dentro del mismo, provoca en él una respuesta

inmunitaria, estimulando la producción de anticuerpos que reaccionarán específicamente contra dicho antígeno.

Los antígenos suelen ser moléculas grandes como las proteínas, ciertos polisacáridos complejos y también algunos

heterolípidos. También pueden ser antígenos ciertas moléculas sintéticas. Igualmente hay ciertas moléculas

pequeñas que por sí solas no tienen carácter antigénico, pero al unirse a proteínas del organismo donde son

introducidas adquieren esta capacidad; a estas moléculas se las llama haptenos. Las moléculas antigénicas

pueden estar libres o pueden estar formando parte de ciertas estructuras biológicas: glicocáliz, pared y cápsula

bacteriana, cápsida, envoltura vírica, membrana plasmática, etcétera. La capacidad antigénica reside en ciertas

partes del antígeno, denominadas determinantes antigénicos, por donde se une al anticuerpo. Estos son pequeños

fragmentos de la molécula del antígeno situados en la superficie de este, como, por ejemplo, algunos aminoácidos

en una cadena peptídica o algunos monosacáridos en un polisacárido. En la superficie de los antígenos puede

haber más de un determinante antigénico; según el número que tengan los antígenos pueden ser: monovalentes,

divalentes, trivalentes o polivalentes.

4.- Funciones que desempeñan los diferentes tipos de linfocitos T.

Solución: Los linfocitos T maduran en el timo y son los responsables de la respuesta inmune celular. Dentro de

ellos se diferencian tres tipos: Linfocitos T colaboradores o auxiliares. Estos son los linfocitos que actúan en primer

lugar, reconocen los antígenos que exponen en su membrana los macrófagos y otras células presentadoras de

antígeno. Esto provoca que produzcan y liberen una gran cantidad de linfocinas que producen tres efectos:

Promueven la proliferación y diferenciación de los linfocitos T citotóxicos. Activan a los macrófagos de la sangre

aumentando su poder fagocítico. Activan a los linfocitos B para que liberen anticuerpos. Linfocitos T citotóxicos o

citolíticos. Reconocen y atacan a las células extrañas portadoras del antígeno y también a las células propias que

hayan sido infectadas por virus u otros microorganismos y que contengan dicho antígeno. Tienen la capacidad de

unirse a las células diana y perforan con enzimas hidrolíticos sus membranas, provocando la muerte de la célula

con lo que frenan la infección. También se fijan a células cancerosas y a células de órganos transplantados, a las

que destruyen, ya que no identifican a sus proteínas como propias. Linfocitos T supresores. Se encargan de

detener la acción de los linfocitos T colaboradores cuando el antígeno ha sido destruido.

5.- ¿Cómo actúan los complejos CMH-péptido en la respuesta inmune?

Solución: Los complejos antigénicos CMH-péptido se presentan en las membranas de las células presentadoras

del antígeno (macrófago). Se forman al unirse a las proteínas CMH los péptidos resultantes del procesado del

antígeno, que tiene lugar en el interior de estas células presentadoras. Estos complejos CMH-péptidos intervienen

regulando la respuesta inmune. Cuando un macrófago presenta en su membrana complejos CMH-péptido, se

desplaza a los ganglios linfáticos y allí se activan los linfocitos para producir la respuesta inmunitaria. El proceso

ocurre de la siguiente forma. Cuando los linfocitos T colaboradores reconocen los complejos CMH-péptido sobre

los macrófagos, se activan y segregan moléculas de interleucina que activan a su vez a los linfocitos B. Una vez

activados estos, se dividen, y algunos se transforman en células plasmáticas y otros en células con memoria. Las

células plasmáticas liberan grandes cantidades de anticuerpos. Estos circulan por la sangre y se unen a los

antígenos complementarios y los neutralizan directamente o facilitan su destrucción por las proteínas del

complemento o por las células limpiadoras. La interleucina activa también a los linfocitos T citotóxicos que actúan

atacando y destruyendo a las células extrañas portadoras del antígeno específico y también a las células propias

que hayan sido infectadas y contengan dicho antígeno; estos linfocitos presentan en su superficie unos receptores

mediante los cuales se unen específicamente a los antígenos de la membrana de las células, e inyectan dentro de

dichas células enzimas hidrolíticos que provocan su destrucción.

6.- ¿Qué dice la teoría de la selección clonal?

Solución: La teoría de la selección clonal fue propuesta por Burnet. Según esta teoría los linfocitos B producen

anticuerpos y los sitúan en su superficie, en donde actúan como receptores. Cada linfocito B está equipado

genéticamente para sintetizar un solo tipo de anticuerpo diferente, por lo tanto cada uno puede reconocer a un

antígeno distinto. En cada individuo habrá una gran diversidad de linfocitos diferentes, cada uno de los cuales

llevará en su superficie un tipo de receptor específico. Cuando un linfocito B encuentra un antígeno que sea

complementario con sus receptores de membrana (anticuerpos), esta célula se divide rápidamente dando un clon

de células que, al ser idénticas, tendrán el mismo receptor antigénico en sus membranas. Estas células

posteriormente se diferencian, dando células plasmáticas y células con memoria. Las células plasmáticas

producirán gran cantidad de anticuerpos, idénticos a los que había en la membrana de la célula B original. Estos,

una vez libres, reconocen y se unen a los antígenos. Las células con memoria portarán el mismo anticuerpo y

permanecerán indefinidamente en la circulación. Según esta teoría los anticuerpos ya están preformados antes de

la presencia del antígeno; la llegada de este lo que hace es seleccionar, de entre una gran diversidad de células B,

aquellas cuyos receptores sean complementarios con ellos y estimulen su proliferación.

7.- a) ¿Qué es la respuesta inflamatoria y cuál es su finalidad? b) ¿A qué se debe la respuesta inflamatoria y qué

ocurre en ella?

Solución: a) La respuesta inflamatoria o inflamación es una respuesta inespecífica local que se produce cuando

microbios patógenos logran atravesar la primera barrera defensiva, penetrando dentro del organismo a través de

alguna herida. Constituye la primera respuesta de los tejidos infectados frente a los microbios invasores; en esta

respuesta intervienen principalmente dos tipos de células que tienen capacidad fagocitaria: los neutrófilos y los

macrófagos. Estas células fagocitarán a los gérmenes invasores y muchas de ellas morirán en el proceso. La

finalidad de la respuesta inflamatoria es la de aislar y destruir a los gérmenes invasores patógenos y restaurar las

zonas dañadas. b) La respuesta inflamatoria se produce debido a la acción de unas sustancias químicas

denominadas mediadores de inflamación. Estos mediadores son liberados principalmente por las células epiteliales

y conectivas (mastocitos o células cebadas) de los tejidos dañados. Algunos de los mediadores más importantes

son: histamina y bradiquinina, leucotrienos, prostaglandinas, etc. Estos mediadores producen un aumento del flujo

sanguíneo a la zona lesionada, debido a que provocan una dilatación de las arteriolas (histamina). Esto da lugar a

una relajación de los capilares, lo que hace que aumente su permeabilidad facilitando la salida de los fagocitos

(diapédesis), que los abandonan y son atraídos quimiotácticamente por los mediadores (leucotrieno),

acumulándose en grandes cantidades en la zona lesionada, para destruir a los gérmenes patógenos. Todo ello

produce una hinchazón, enrojecimiento (rubor) y subida de la temperatura local.

8.- Diferencia entre respuesta inmune y reacción inmune.

Solución: La respuesta inmune es el conjunto de fenómenos mediante los cuales un antígeno provoca la formación

de células (respuesta celular) o de anticuerpos (respuesta humoral) capaces de responder específicamente contra

él para neutralizarle. La reacción inmune es la reacción que se produce entre estas células y moléculas específicas

(anticuerpos), originadas como productos finales de la respuesta celular y humoral respectivamente, cuando entran

en contacto con el antígeno que provocó su aparición.


antigénico?

Solución: a) Se denomina epítopo o determinante antigénico a la región del antígeno por donde este se une al

anticuerpo, y que se corresponde con un pequeño fragmento de la molécula antigénica situado en la superficie de

esta. Los antígenos pueden presentar en su superficie uno o varios epítopos. Según el número de ellos se

denominan: mono, di, tri o polivalentes. Si tienen más de uno, pueden unirse a más de un anticuerpo. Se denomina

paratopo a la región del anticuerpo por donde se une al antígeno. Cada anticuerpo tiene dos regiones de este tipo.

El epítopo y el paratopo son, por lo tanto, regiones del antígeno y del anticuerpo entre las que hay una

configuración espacial complementaria, similar al de una llave y su cerradura, entre estas regiones el antígeno y el

anticuerpo se unen mediante enlaces débiles que pueden ser: enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas,

hidrofóbicas, etc. b) Los antígenos son macromoléculas completas de distintos tipos (proteínas, glucoproteínas,

heterolípidos, polisácaridos, etc.) que son extrañas al organismo. Pueden estar libres o formando parte de

estructuras biológicas (membranas, paredes, cápsidas, etc). Los determinantes antigénicos son pequeños

fragmentos superficiales de las moléculas antigénicas, como por ejemplo algunos aminoácidos en el caso de una

proteína. En estas zonas es donde reside la capacidad antigénica del antígeno. En cada antígeno puede haber

varios determinantes antigénicos.

10.- ¿Por qué se caracterizan los linfocitos NK?

Solución: A los linfocitos NK se les denomina así porque su nombre proviene del inglés Natural Killers; también se

les llama linfocitos asesinos naturales. Son linfocitos grandes granulares que se forman en la médula y se

encuentran en la sangre y tejidos linfoides. Constituyen la primera línea de defensa contra los microorganismos

intracelulares, actúan antes de que aparezcan los linfocitos T citolíticos y no requieren de la intervención de los

macrófagos. Mediante receptores específicos, reconocen las glucoproteínas de elevado peso molecular que

aparecen en las células infectadas por virus y, tras la unión con las células infectadas, segregan moléculas

citolíticas que lisan dichas células. También lisan células tumorales que escapan a la acción de los linfocitos T

citolíticos, frenando su expansión. Por ello se les considera responsables de la inmunidad natural contra el cáncer.


Solución: El procesado del antígeno es el proceso que sufre el antígeno en el interior de sus células presentadoras,

y cuya finalidad es preparar a dicho antígeno para presentarlo unido a proteínas propias en la membrana de dichas

células, a los linfocitos T y activarlos. El proceso ocurre de la siguiente manera: la célula presentadora del antígeno

(macrófago) capta mediante endocitosis al antígeno en su citoplasma; por acción de las enzimas hidrolíticas de los

lisosomas, se digieren parcialmente las proteínas antigénicas y se transforman en péptidos más sencillos. Estos

péptidos se unen a las proteínas específicas de cada individuo que forman el complejo principal de

histocompatibilidad, dando lugar al complejo antigénico CMH-péptido. Este emigrará y quedará expuesto en la

membrana para ser reconocido por los receptores antigénicos de los linfocitos T.

12.- ¿Qué es el complemento?

Solución: El complemento son una serie de proteínas enzimáticas (alrededor de 30) del tipo de las globulinas, que

están presentes en el plasma sanguíneo; inicialmente son inactivas, pero ante la presencia de ciertos factores se

activan de forma secuencial, e intervienen con rapidez en la defensa del individuo. Estas proteínas interactúan con

otras moléculas del sistema inmunitario en los mecanismos defensivos de inflamación y respuesta humoral. Fueron

descubiertas en 1900 por bacteriólogo belga J. Bordet. Se las dio este nombre por la ayuda que prestan a los

anticuerpos, ya que complementan y potencian la acción de estos en su lucha contra las infecciones. El sistema de

complemento amplifica la respuesta inmunológica frente a los microorganismos patógenos mediante una cascada

de enzimas proteolíticos solubles que se van activando secuencialmente. Los componentes del sistema del

complemento se sintetizan en su mayoría en el hígado, pero también se pueden formar algunas en otras células:

macrófagos, tejidos dañados, etc.

13.- ¿Por qué se produce la fiebre en la respuesta inflamatoria?

Solución: La respuesta inflamatoria con frecuencia suele ir acompañada de fiebre, es decir de un aumento de la

temperatura corporal. El origen de la fiebre se debe a la presencia de una serie de proteínas que liberan las

bacterias; estas actúan sobre los macrófagos y los estimulan para que liberen una sustancia pirógena, la

interleuquina 1 (IL-1) que por vía sanguínea será llevada hasta el centro regulador de la temperatura corporal

localizado en el hipotálamo, y modifica su función termostática, ajustándola a un valor superior, lo que provoca un

aumento de la temperatura corporal. El aumento de la temperatura corporal, es decir, la fiebre, tiene efectos

beneficiosos para el organismo frente a los microbios; principalmente tiene dos efectos: Aumenta la actividad de los

fagocitos como consecuencia, aumentará su capacidad para destruir gérmenes. Dificulta el desarrollo de las

bacterias por dos causas: primera porque, al estar la temperatura por encima de la temperatura óptima de

crecimiento, las bacterias crecerán más lentamente, y segunda porque al aumentar la temperatura disminuye la

concentración de hierro en sangre, y este elemento es necesario para el crecimiento bacteriano.

14.- Principales componentes del sistema inmune.

Solución: En los vertebrados, especialmente en aves y mamíferos, el sistema inmune o inmunitario está

perfectamente desarrollado, constituye uno de los sistemas más complejos que presentan los animales. El sistema

inmune está formado principalmente por dos componentes: células y moléculas solubles. Células. Estas son las

responsables de la respuesta celular. Las células que forman el sistema inmune son principalmente los leucocitos o

glóbulos blancos: Estos son de varios tipos y realizan distintas funciones. De todos ellos los más importantes son

los linfocitos. Estos se producen en la médula ósea y según donde maduren se diferencian dos tipos: los linfocitos

T que maduran y se diferencian en el timo, y los linfocitos B, que maduran y se diferencian en la propia médula.

Moléculas solubles. Son las responsables de la respuesta humoral. Estas moléculas son principalmente proteínas

globulares que se denominan inmunoglobulinas o anticuerpos. Además pueden existir otras moléculas tales como:

linfocinas, complemento, interferón, etc. Estos componentes (linfocitos y anticuerpos) llegan a la mayor parte de los

tejidos transportados por la sangre, que abandonan a través de los capilares. Posteriormente retornan de nuevo a

la sangre a través del sistema linfático que desemboca en el sistema sanguíneo.

15.- ¿Qué tipo de células se originan a partir de los linfocitos B cuando se activan?

Solución: La activación de los linfocitos B ocurre cuando sus anticuerpos de membrana contactan con el antígeno,

en este proceso también intervienen los linfocitos T colaboradores. Al activarse los linfocitos B se dividen

sucesivamente y dan lugar a dos grupos de células: las células plasmáticas y los linfocitos B con memoria. Las

células plasmáticas son células grandes en las que se ha desarrollado mucho el retículo endoplasmático rugoso, ya

que se han especializado en sintetizar y liberar al exterior una enorme cantidad de anticuerpos (inmunoglobulinas)

específicos contra el antígeno que se unió al linfocito B. Estas células tienen una vida corta de tan solo unos pocos

días. Las células con memoria constituyen el segundo grupo de células que se forman cuando se activan los

linfocitos B. También producen anticuerpos. Estas células son muy longevas, continúan en circulación durante

mucho tiempo, a veces durante toda la vida. Lo más característico de estas células es que guardan un recuerdo

molecular del antígeno, y si se produce un segundo contacto con dicho antígeno responden inmediatamente.

16.- Explica cómo se activan los linfocitos B.

Solución: La activación de los linfocitos B no solo depende de su exposición a los antígenos complementarios a los

anticuerpos que llevan en su superficie, sino también de su interacción con los linfocitos T auxiliares. Los linfocitos

B, al igual que los macrófagos, pueden procesar los antígenos y presentarlos en su superficie. Una vez que los

anticuerpos que hay en la membrana de un linfocito B inactivo se han unido con el antígeno, algunos de estos

antígenos son transferidos a las moléculas CMH de Clase II que hay en la superficie de dichas células B y los

exponen. Cuando un linfocito T auxiliar activo se encuentra con una célula B que lleva expuesta en su superficie

este antígeno, se une a él mediante receptores específicos. Esta unión provoca que los linfocitos T auxiliares

liberen unas proteínas llamadas interleucinas. Estas proteínas actúan estimulando la activación, proliferación y

diferenciación de las linfocitos B y también de las células T citotóxicas. Al activarse los linfocitos B se dividen

sucesivamente y dan lugar a dos grupos de células: las células plasmáticas y los linfocitos B con memoria. Las

células plasmáticas son células de vida corta que sintetizan y liberan al exterior gran cantidad de anticuerpos, para

lo que han desarrollado mucho el retículo endoplasmático rugoso. Las células con memoria son células que viven

mucho tiempo, a veces toda la vida del organismo al que pertenecen, y guardan un recuerdo molecular del

antígeno. a) La lactancia materna es aconsejable durante los primeros meses de vida porque, mediante ella, la

madre proporciona inmunidad al bebé hasta que se ponga en funcionamiento su sistema inmunológico. La

inmunidad que presentará el bebé será inmunidad natural adquirida de forma pasiva. Esta inmunidad es natural

porque se adquiere sin ser provocada, el lactante recibe a través de la leche materna los anticuerpos, y es pasiva

porque los anticuerpos son producidos por otro organismo diferente a aquel al que proporcionan inmunidad, su

acción es poco duradera porque el individuo inmunizado (bebé) no genera nuevos anticuerpos b) Otro ejemplo de

inmunidad natural adquirida de forma pasiva es el que se puede producir por el paso de anticuerpos de la madre al

hijo a través de la placenta. Existen varios ejemplos de este tipo de inmunidad; podemos citar el caso de la

varicela, que no es padecida por los niños hasta los tres o cuatro años de edad, debido a que nacen con una

resistencia natural a la infección que les transmite la madre por vía placentaria.

17.- ¿Es cierto que el uso prolongado de antibióticos puede producir infecciones vaginales?

Solución: La afirmación sí es cierta y se debe a que el uso prolongado de los antibióticos puede destruir la flora

bacteriana autóctona que se desarrolla en una determinada parte del organismo, en este caso la vagina, la cual

inhibe el desarrollo de gérmenes patógenos, bien por liberación de sustancias bactericidas o bien por competencia

con ellos por los nutrientes. En este caso las bacterias comensales de la mucosa vaginal metabolizan el glucógeno

que segregan las células epiteliales y como consecuencia producen ácido láctico que crea un pH ácido que evita la

proliferación de los gérmenes patógenos. Si se utilizan de forma prolongada antibióticos se puede alterar esta flora

bacteriana vaginal y como consecuencia se pueden producir infecciones causadas principalmente por bacterias

(Clostridium) u hongos (Candida).

18.- ¿Cuáles son los principales órganos en los que se concentra el sistema inmune?

Solución: Los órganos en los que se localiza el sistema inmune son aquellos en los que se producen maduran y

diferencian los linfocitos, puesto que estas células constituyen el principal componente del sistema inmune. A estos

órganos se les denomina órganos linfáticos y pueden ser de dos tipos: primarios y secundarios. Órganos linfáticos

primarios. Son aquellos en los que maduran los linfocitos. En los mamíferos son la médula ósea y el timo. En las

aves aparece también la bolsa de Fabricio. La médula ósea se localiza en el interior del tejido óseo esponjoso,

ocupando las cavidades que deja la sustancia ósea intercelular. Este tejido óseo, y por lo tanto la médula ósea, se

encuentra en el interior de huesos planos, en los huesos cortos y en las epífisis de los huesos largos. En la médula

ósea es donde maduran los linfocitos B. El timo es una glándula situada detrás del esternón, que en el adulto está

algo atrofiada. En ella maduran los linfocitos T, por eso se denomina así. Bolsa de Fabricio es una estructura

exclusiva de las aves, está relacionada con la cloaca. En ella maduran los linfocitos B. Órganos linfáticos

secundarios. Son aquellos en los que los linfocitos interaccionan con los antígenos produciéndose la respuesta

inmune. Estos órganos son: los ganglios linfáticos, el bazo, el apéndice, las placas de Peyer, las amígdalas, etc. De

todos ellos los más importantes son los dos primeros. Los ganglios linfáticos son órganos que se localizan en el

trayecto de los vasos linfáticos, y en ellos confluyen varios vasos linfáticos. Abunda especialmente en axilas, ingles,

cuello, etc. Filtran la linfa gracias a la acción de los macrófagos que hay en su interior, y en ellos los linfocitos B y T

procedentes de los órganos linfáticos primarios se ponen en contacto con el antígeno, produciéndose la respuesta

inmunitaria. El bazo se localiza en la parte superior izquierda del abdomen; en él se filtra la sangre eliminándose

células sanguíneas y otras sustancias, e igualmente se ponen en contacto los linfocitos B y T con los antígenos.

19.- ¿A qué se denomina reacción antígeno-anticuerpo? Enumera las más importantes.

Solución: Los anticuerpos que producen los linfocitos B como respuesta ante la presencia de un antígeno,

reaccionan específicamente con dichos antígenos dando lugar a las denominadas reacciones antígeno-anticuerpo.

Mediante estas reacciones, los anticuerpos se unen con los antígenos por medio de enlaces débiles (fuerzas de

Van der Waals, enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas, hidrofóbicas, etc.) que se establecen entre el

determinante antigénico y el paratopo (extremo terminal de las porciones variables de las cadenas H y L) del

anticuerpo formándose el complejo antígeno- anticuerpo. Estas reacciones tienen por finalidad neutralizar y destruir

a los antígenos. Las principales reacciones antígeno-anticuerpo son: Reacción de neutralización. En este caso los

anticuerpos se unen con los antígenos (toxinas bacterianas, virus, etc.) y los neutralizan, impidiendo que se unan

con las membranas celulares. Reacción de precipitación. En este caso los anticuerpos se unen con los antígenos,

que son moléculas libres y solubles y forman grandes complejos tridimensionales, que son insolubles y precipitan,

anulándose su actividad. Reacción de aglutinación. En este caso los anticuerpos, que se denominan aglutininas, se

unen a antígenos denominados aglutinógenos, que se encuentran en la superficie de células, bacterias, virus, etc.

Como consecuencia, las células, bacterias o virus se aglomeran unas con otras y eso facilita su destrucción

mediante los macrófagos. Reacción de opsonización. Es el proceso en el que la unión de los anticuerpos con los

antígenos facilita la eliminación de estos por fagocitosis.

20.- ¿Qué son los macrófagos? ¿Qué papel desempeñan en la respuesta inmune?

Solución: Los macrófagos son células grandes que tienen una gran capacidad fagocítica inespecífica. Están

presentes en todos los tejidos en los que reciben distintos nombres: histiocitos (tejido conjuntivo), células de

Kupffer (hígado), células de microglía (tejido nervioso), células de Langerhans (piel), etc. El conjunto de todos los

macrófagos constituye lo que se denomina sistema retículo endotelial. Son monocitos, es decir, un tipo de

leucocitos que emigran del torrente sanguíneo, atraviesan las paredes de los capilares y pasan a los diferentes

tejidos y órganos; allí aumentan su tamaño y la capacidad fagocítica y se convierten en macrófagos. Los

macrófagos intervienen en distintas fases de la respuesta inmune: Intervienen en el reconocimiento del antígeno,

ya que poseen receptores en la membrana que les permite unirse a ellos e ingerirlos por fagocitosis. En su interior

los fragmentan en péptidos antígenicos (procesado del antígeno), y posteriormente los sitúan en su membrana

(presentación del antígeno). Activación de los linfocitos T. Los macrófagos, además de presentar el antígeno en su

superficie, segregan una sustancia, la interleuquina 1. Estos dos estímulos provocan la activación de los linfocitos T

auxiliares, iniciándose la respuesta inmune. Eliminación del antígeno. Los macrófagos, además, fagocitan células

muertas, material intercelular y partículas inertes.

21.- ¿Qué función desempeñan las células presentadoras del antígeno?

Solución: Las células presentadoras del antígeno son una serie de células entre las que se encuentran: los

macrófagos, las células dendríticas, que abundan mucho en ganglios linfáticos y bazo, y las células de Langerhans,

que se localizan en la epidermis. Estas células lo que hacen es presentar moléculas del antígeno unidas a

moléculas propias de su membrana a los linfocitos T, y de esa forma los activan. El proceso ocurre de la siguiente

forma. Estas células captan mediante endocitosis las moléculas del antígeno; una vez en el citoplasma, las

enzimas hidrolíticas de los lisosomas fragmentan las proteínas del antígeno y las transforman en péptidos más

sencillos; éstos se unen a las proteínas del complejo principal de histocompatibilidad (CMH), que los llevan a la

membrana de estas células, y allí quedan expuestos extracelularmente en forma de complejos CMH-péptido.

22.- ¿Qué se entiende por inmunidad? ¿De cuántos tipos puede ser?

Solución: Se entiende por inmunidad el estado de resistencia que presentan un organismos frente a la infección

causada por la invasión de macromoléculas extrañas y gérmenes patógenos. En términos más actuales se dice

que un organismo es inmune ante un determinado antígeno cuando es capaz de anularlo o desactivarlo sin

presentar reacción patológica. La inmunidad puede ser de dos tipos: 1) Innata: Es la resistencia que poseen

algunos organismos a padecer ciertas enfermedades, debido a su propia naturaleza. Esta inmunidad es congénita

y, por consiguiente, se nace con ella. Esta inmunidad no es específica. La inmunidad innata puede ser de varios

tipos: De especie: Cuando la presentan todos los individuos de una especie. De raza: Cuando la presentan solo

determinados grupos de una especie. De individuo: Si la presenta solamente un individuo. 2) Adquirida: Cuando la

resistencia no nace con el individuo sino que se adquiere en algún momento de la vida del individuo, como

consecuencia de la formación de anticuerpos. Esta inmunidad es específica para el antígeno causante de ella. Su

duración es variable: puede ser muy prolongada como en la rubéola, o muy corta como en la gripe. Esta inmunidad

puede ser de dos tipos: natural, cuando la inmunidad se adquiere sin ser provocada de forma natural, y artificial,

cuando se adquiere provocándola mediante técnicas artificiales.

23.- Principales diferencias entre las respuesta inmune primaria y la secundaria.

Solución: 1) La respuesta inmune primaria es la que se produce en el organismo después del primer contacto con

el antígeno. La respuesta secundaria, por el contrario, es la que se desencadena después de que el organismo

entra de nuevo en contacto con un antígeno que ya desencadenó en él una respuesta primaria. 2) En la respuesta

primaria, tras un período de latencia de 1 ó 2 semanas se empiezan a formar anticuerpos que aparecen en la

sangre y cuya concentración aumenta de forma exponencial hasta alcanzar un máximo a partir del cual comienza a

decrecer hasta su desaparición del plasma. En la respuesta secundaria el período de latencia es mucho más corto,

es decir, la respuesta es más rápida y por lo tanto el tiempo que el organismo tarda en comenzar a producir los

anticuerpos es mucho menor. Además, en la respuesta secundaria la cantidad de anticuerpos que se producen es

mucho mayor que en la respuesta primaria y su duración en el plasma sanguíneo también es bastante mayor,

pudiendo persistir durante varios años. Por lo tanto podemos decir que la respuesta inmune secundaria es más

rápida, más intensa y más duradera que la respuesta primaria. La respuesta inmune secundaria, se produce

gracias a la existencia de células con memoria, estas células son estirpes de linfocitos B y T que, después de la

activación debida al primer contacto con el antígeno, se transforman en células de larga duración que guardan el

recuerdo molecular del antígeno. Esto permite una rápida e intensa respuesta en el caso de que se produzca un

nuevo contacto con dicho antígeno. 3) En la respuesta inmune primaria los anticuerpos que se producen son las

inmunoglobulinas M (IgM), mientras que en la respuesta secundaria los anticuerpos que se sintetizan son las

inmunoglobulinas G (IgG) y A (IgA).

24.- ¿Qué son los anticuerpos y cuál es su estructura?

Solución: Los anticuerpos o inmunoglobulinas (Ig) son macromoléculas proteicas que produce el organismo cuando

detecta la presencia de un antígeno. Son sintetizados por los linfocitos B después de que han entrado en contacto

con los antígenos. Una vez producidos pueden quedar adheridos a la membrana plasmática de estos linfocitos B,

actuando como receptores de antígenos, o son segregados fuera de la célula como anticuerpos circulantes. Los

anticuerpos reaccionan específicamente con los antígenos que provocan su aparición para neutralizarlos y

destruirlos. Fueron descubiertos en 1890 por Von Behring y S. Kitasato. Están presentes en la sangre, diferentes

secreciones (saliva, leche), líquidos tisulares y en la membrana de algunas células como los linfocitos B. Los

mamíferos pueden fabricar millones de anticuerpos diferentes debido a que se forman reuniendo segmentos

génicos muy separados, que se unen aleatoriamente para expresarse cuando ha terminado la reordenación. Los

anticuerpos (Ig), también denominados inmunoglobulinas o gammaglobulinas, son glucoproteínas que tienen un

peso molecular elevado y tiene forma de Y. En ellas se diferencian dos partes: la parte proteica y la parte glucídica.

Parte proteica: Está constituida por 4 cadenas polipeptídicas: dos largas idénticas, llamadas cadenas pesadas o

cadenas H, y dos más cortas también idénticas, llamadas cadenas ligeras o cadenas L. En todas las cadenas,

tanto en las H (pesadas) como en las L (ligeras), se diferencian dos regiones: una región constante, cuya

secuencia de aminoácidos es característica de cada clase de anticuerpo; y una región variable, cuya secuencia de

aminoácidos es característica de cada anticuerpo. Las cadenas se unen entre sí mediante enlaces por puentes

disulfuro. Las dos cadenas H se unen entre sí mediante 2 puentes disulfuro, y cada una de las cadenas cortas se

unen con una cadena larga mediante un puente disulfuro, adoptanto en conjunto la forma de una Y. Parte glucídica:

Son dos moléculas de glúcidos que se unen, cada una de ellas, mediante enlaces covalentes a una de las cadenas

H. Su función no está clara. En los anticuerpos se pueden diferenciar tres fragmentos moleculares: Dos fragmentos

cortos e iguales, que constituyen los brazos de la Y. Están formados cada uno de ellos por una de las cadenas L y

la porción N-terminal de una de las cadenas H. A estos fragmentos se les denomina subunidades Fab. Los

extremos de estas subunidades están formados por las regiones variables de las cadenas peptídicas, y por aquí es

por donde se unen al antígeno; por consiguiente cada anticuerpo tendrá dos puntos de unión con el antígeno. Un

fragmento largo, que constituye el pie de la Y. Este fragmento está formado por los extremos C-terminales de las

cadenas H. A este fragmento se le denomina subunidad Fc. Este fragmento es constante en cada clase de

anticuerpo.

25.- Principales células que intervienen en la respuesta inmune y papel que desempeñan.

Solución: Las principales células que intervienen en la respuesta inmune son: los macrófagos, los linfocitos T y los

linfocitos B. Los macrófagos son células grandes que tienen una gran capacidad fagocitaria, son monocitos que

han emigrado del torrente sanguíneo a los tejidos. Una de las funciones es la de actuar como células

presentadoras del antígeno. Reconocen el antígeno, ya que poseen receptores en la membrana que les permite

unirse a ellos e ingerirlos por fagocitosis, en su interior los fragmentan (procesado del antígeno) y posteriormente

los sitúan en su membrana (presentación del antígeno). Los macrófagos además segregan una sustancia, la

interleuquina 1, que contribuye a la activación de los linfocitos T auxiliares. Los linfocitos T no producen

anticuerpos; son los responsables de la inmunidad celular específica, destruyen parásitos, agentes patógenos

intracelulares, células extrañas, células infectadas, etc., y colaboran en la respuesta humoral. Se diferencian tres

tipos de linfocitos T: Linfocitos T colaboradores o auxiliares. Reconocen los antígenos que presentan los

macrófagos y otras células presentadoras del antígeno. Esto hace que produzcan y liberen una gran cantidad de

linfocinas que producen tres efectos: * Activan la proliferación y diferenciación de los linfocitos T citotóxicos. *

Activan a los macrófagos aumentando su poder fagocítico. * Activan a los linfocitos B para que liberen anticuerpos.

Linfocitos T citotóxico. Atacan y destruyen a las células extrañas y a las células propias que hayan sido infectadas

por virus u otros microorganismos; también se fijan a células cancerosas y las destruyen, etc. Linfocitos T

supresores. Detienen la acción de los linfocitos T colaboradores cuando el antígeno ha sido destruido. Los linfocitos

B son los responsables de la inmunidad humoral, puesto que ante la presencia de un antígeno producen

anticuerpos.

26.- ¿Qué es el complejo principal de histocompatibilidad?

Solución: Al complejo principal de histocompatibilidad también se le denomina complejo mayor de

histocompatibilidad y, de forma abreviada, CMH. Esta formado por una serie glucoproteínas transmembrana que

están presentes en casi todas las células eucariotas. Estas proteínas son específicas de cada individuo y no hay

dos individuos, excepto los gemelos idénticos, que tengan el mismo complejo mayor de histocompatibilidad. Por

consiguiente estas moléculas permiten reconocer a las células del propio cuerpo. Las moléculas CMH tienen como

función unirse a los péptidos resultantes de la digestión parcial del antígeno, que tiene lugar en las células

presentadoras. Una vez unidas a ellos emigran a la superficie de la membrana y presentan estos péptidos a los

linfocitos T. La parte proteica de las moléculas que forman este complejo está codificada por un conjunto de genes,

denominado complejo mayor de histocompatibilidad. Este complejo consta al menos de 20 genes, que son muy

polimorfos, es decir, cada uno de ellos presentan numerosos alelos, por ello el número de combinaciones

diferentes posibles es enorme. Se han identificado dos tipos de moléculas CMH, llamadas Clase I y Clase II. El

rasgo más característico de su estructura molecular es la presencia de un surco en la superficie exterior. En las

de la Clase I es algo más pequeño que en las de la Clase II. Las moléculas Clase I se encuentran en todas las

células nucleadas del organismo y son necesarias para el reconocimiento de dichas células por parte de los

linfocitos T. Las moléculas Clase II solo están presentes en las células del sistema inmunitario y las identifica como

tales.

27.- ¿Qué es la opsonización?

Solución: La opsonización es el proceso mediante el cual se fijan a la superficie de los microorganismos y de las

partículas antigénicas unas moléculas denominadas opsoninas, con lo cual estos quedan marcados u opsonizados.

Las opsoninas más importantes son los anticuerpos y algunos componentes del complemento. La opsonización

estimula y favorece la acción de los macrófagos favoreciendo la fagocitosis de microorganismos y partículas

antigénicas. Así pueden ser atacadas bacterias patógenas cuya pared resiste a la acción fagocitaria. El proceso

consiste básicamente en que los anticuerpos se unen, por las regiones variables de los mismos, a los

determinantes antigénicos que se localizan en la superficie de los microorganismos, de modo que estos quedan

opsonizados, es decir, recubiertos de anticuerpos (opsoninas). Las regiones constantes de los anticuerpos se unen

a receptores de la membrana que poseen los fagocitos (macrófagos y neutrófilos). Esta unión entre los receptores

y los anticuerpos facilita la fagocitosis; además estimula la secreción de sustancias por parte de los fagocitos, que

contribuyen a destruir al microorganismo opsonizado.


antigénico?

Solución: a) Se denomina epítopo o determinante antigénico a la región del antígeno por donde este se une al

anticuerpo, y que se corresponde con un pequeño fragmento de la molécula antigénica situado en la superficie de

esta. Los antígenos pueden presentar en su superficie uno o varios epítopos. Según el número de ellos se

denominan: mono, di, tri o polivalentes. Si tienen más de uno, pueden unirse a más de un anticuerpo. Se denomina

paratopo a la región del anticuerpo por donde se une al antígeno. Cada anticuerpo tiene dos regiones de este tipo.

El epítopo y el paratopo son, por lo tanto, regiones del antígeno y del anticuerpo entre las que hay una

configuración espacial complementaria, similar al de una llave y su cerradura, entre estas regiones el antígeno y el

anticuerpo se unen mediante enlaces débiles que pueden ser: enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas,

hidrofóbicas, etc. b) Los antígenos son macromoléculas completas de distintos tipos (proteínas, glucoproteínas,

heterolípidos, polisácaridos, etc.) que son extrañas al organismo. Pueden estar libres o formando parte de

estructuras biológicas (membranas, paredes, cápsidas, etc). Los determinantes antigénicos son pequeños

fragmentos superficiales de las moléculas antigénicas, como por ejemplo algunos aminoácidos en el caso de una

proteína. En estas zonas es donde reside la capacidad antigénica del antígeno. En cada antígeno puede haber

varios determinantes antigénicos.


Solución: El procesado del antígeno es el proceso que sufre el antígeno en el interior de sus células presentadoras,

y cuya finalidad es preparar a dicho antígeno para presentarlo unido a proteínas propias en la membrana de dichas

células, a los linfocitos T y activarlos. El proceso ocurre de la siguiente manera: la célula presentadora del antígeno

(macrófago) capta mediante endocitosis al antígeno en su citoplasma; por acción de las enzimas hidrolíticas de los

lisosomas, se digieren parcialmente las proteínas antigénicas y se transforman en péptidos más sencillos. Estos

péptidos se unen a las proteínas específicas de cada individuo que forman el complejo principal de

histocompatibilidad, dando lugar al complejo antigénico CMH-péptido. Este emigrará y quedará expuesto en la

membrana para ser reconocido por los receptores antigénicos de los linfocitos T.


Solución: Las diferencias entre las infecciones crónicas y agudas son las siguientes: Infección aguda. El

microorganismo se multiplica rápidamente en el interior del huésped. Produce un daño inmediato que puede causar

la muerte. El sistema inmunológico localiza, controla y elimina el patógeno. El organismo queda inmunizado frente

a nuevas infecciones del mismo patógeno. Infección crónica. El patógeno se multiplica de forma controlada,

estableciéndose un equilibrio entre el huésped y el parásito. El sistema inmune no localiza al microorganismo, por

lo que no se produce respuesta inmune ni su eliminación.

31.- ¿Qué es la vacunación? ¿Qué tipos de vacunas se utilizan en la actualidad?

Solución: La vacunación es un tipo de inmunidad artificial activa que consiste en introducir preparados antigénicos

(gérmenes atenuados, muertos o sus toxinas) para que provoquen una respuesta inmune primaria en el organismo,

con la liberación de anticuerpos, pero sin sufrir la enfermedad. Para producir su efecto requieren varios días, y

provocan una inmunidad permanente. Al administrar la vacuna se induce una respuesta inmune primaria. En ella, la

producción de anticuerpos es lenta y en baja cantidad, con un periodo de decrecimiento rápido. Sin embargo,

después del primer contacto con el antígeno atenuado en el organismo quedan linfocitos B y T como células

memoria que recuerdan el antígeno. La existencia de la memoria inmunológica, tiene como consecuencia que,

cuando el organismo entre en contacto con el antígeno, se provoque una respuesta inmune secundaria. En este

caso la producción de anticuerpos es rápida y en grandes cantidades, teniendo además un periodo de

decrecimiento lento. El individuo está inmunizado. En la actualidad se utilizan cuatro tipos de vacunas, que se

ingieren o se inyectan en pequeñas dosis: 1. Formas no peligrosas o atenuadas del microorganismo patógeno. La

mayor parte de las vacunas contra enfermedades víricas se obtiene de cepas cultivadas durante mucho tiempo en

laboratorio. Las mutaciones que se producen en las sucesivas replicaciones del patógeno parecen ser las

responsables de la atenuación. Ejemplos: sarampión, paperas, tuberculosis. 2. Microorganismos muertos mediante

compuestos químicos. La atenuación se consigue con la utilización de compuestos químicos como la formalina.

Entre ellas, destacan: la vacuna de la gripe tipo A, la de la rabia o la de la tos ferina. 3. Toxinas bacterianas

modificadas químicamente o toxoides. En este caso se utilizan toxinas inactivadas, o no tóxicas, de una toxina

bacteriana (toxoides). Los toxoides conservan la capacidad de estimular la producción de anticuerpos que

neutralizan la forma activa de la toxina. Ejemplos: la vacuna antitetánica y la antidiftérica. 4. Utilización de

antígenos purificados. Se utiliza un fragmento del antígeno que, aislado y purificado, es capaz de producir una

respuesta inmune. Estos fragmentos pueden ser, por ejemplo, proteínas de la cubierta de un virus. Así se ha

obtenido la vacuna antihepatitis B.

32.- Define el concepto de enfermedad autoinmune y explica las causas que la originan.

Solución: Las enfermedades autoinmunes son aquellas en las que el organismo sufre un desorden inmunitario en

el que la respuesta inmune va dirigida contra el propio cuerpo. En estas ocasiones falla el reconocimiento de lo

propio frente a lo extraño, reaccionando los mecanismos de defensa contra el propio organismo que los alberga.

Debido a factores ambientales o a una predisposición genética, los linfocitos B o T, o ambos a la vez, reaccionan

destruyendo las células del cuerpo, bien por acción de los anticuerpos, bien directamente por los linfocitos T.

Aunque el origen de estas enfermedades no se conoce con total seguridad, se ha comprobado que en algunas

ocasiones la enfermedad autoinmune se origina después de una infección banal. Este hecho ha llevado a

sospechar que el parecido entre los antígenos de superficie de algunas células (autoantígenos) y los de bacterias y

virus sea la causa que desencadena la respuesta autoinmune.

33.- Un individuo tratado con penicilina muestra síntomas de reacción alérgica. ¿Qué consecuencias podría tener

un segundo contacto con el antibiótico?

Solución: Suministrar un tratamiento de penicilina a un individuo previamente sensibilizado al antibiótico puede

desencadenar un fenómeno extremo de alergia denominado choque anafiláctico. El choque anafiláctico produce

una disfunción en una serie de órganos alejados del lugar de entrada del alérgeno, que al ser transportado por la

sangre alcanza los mastocitos distribuidos por todo el organismo. El contacto entre el alérgeno y los mastocitos

provoca graves síntomas alérgicos, como son: Contracción de los bronquios y bronquiolos, que produce asfixia.

Además, se produce hinchazón de la lengua, labios, paladar y faringe, que dificulta la respiración. Dilatación brusca

de los capilares que provoca bajada de tensión brusca, la cual afecta al cerebro, originando mareos y vómitos, y al

corazón, pudiendo provocar ataque cardíaco. La consecuencia puede ser la muerte del individuo siempre que no

sea tratado con rapidez con una inyección de adrenalina.

34.- Explica los tipos de inmunoterapias contra el cáncer.

Solución: Se pueden distinguir tres tipos de inmunoterapias contra el cáncer: Inmunoterapia pasiva. Consiste en la

utilización de anticuerpos específicos contra los antígenos presentes en la superficie de las células tumorales. De

esta forma, quedan marcadas para que sean eliminadas por las células del sistema inmune o se destruyan por

apoptosis. Los anticuerpos también neutralizan las moléculas que el tumor necesita para crecer, y degradan el

tejido conectivo que da soporte al tumor y a los capilares que le nutren. Inmunoterapia ativa. Se basa en la

utilización de vacunas antitumorales, con ellas se pretende conseguir que linfocitos T u otras células del sistema

inmune se activen, identifiquen y destruyan las células tumorales. Inmunoterapia adoptiva. Consiste en estimular la

respuesta de poblaciones de linfocitos T, exponiéndolos en el laboratorio a células cancerosas o a los antígenos

producidos por estas. Posteriormente, son reinyectados en los pacientes de los que se extrajeron.

35.- ¿Cuál es la base inmunológica del rechazo a los trasplantes?

Solución: Los rechazos a los trasplantes se producen cuando el receptor no reconoce el tejido trasplantado como

propio y desencadena una respuesta inmune contra él. El fenómeno se debe a los antígenos CMH o sistema de

incompatibilidad, presentes en todos los tejidos. Cuando los antígenos CMH del tejido injertado son diferentes a los

del receptor, el sistema inmune los reconoce como extraños y desencadena la respuesta inmunológica, tanto

humoral como celular, que destruye el injerto.

36.- Indica a qué tipo de infección corresponden la malaria y el sarampión. Justifica la respuesta.

Solución: El sarampión es una enfermedad de origen vírico que causa una infección aguda. En condiciones

normales el sistema inmune controla y elimina el virus, y el organismo queda inmunizado frente a nuevas

infecciones. La malaria o paludismo es una enfermedad producida por protozoos del género Plasmodium. Es una

infección de tipo crónico en la que el patógeno queda en el organismo escondido en el interior de los glóbulos rojos,

fuera de la acción del sistema inmune. Provoca accesos de fiebre cada dos o tres días que se van espaciando en

el tiempo. Si el individuo no es tratado adecuadamente termina por sufrir graves deterioros en sus órganos (hígado,

páncreas, riñones, etc.), que causarán su muerte a largo plazo.

37.- La vacunación es un método de inmunización artificial que proporciona inmunidad permanente frente a la

enfermedad. Explica en qué característica de la respuesta inmune se sustenta este hecho.

Solución: La característica de la respuesta inmunológica en la que se basa la inmunidad proporcionada por las

vacunas es la memoria inmunológica. La vacunación es un tipo de inmunidad artificial activa que consiste en

introducir preparados antigénicos (gérmenes atenuados, muertos o sus toxinas), para que provoquen una

respuesta inmune primaria en el organismo, con la liberación de anticuerpos, pero sin sufrir la enfermedad. Para

producir su efecto requieren varios días, y provocan una inmunidad permanente. Al administrar la vacuna se induce

una respuesta inmune primaria. En ella, la producción de anticuerpos es lenta y en baja cantidad, con un periodo

de decrecimiento rápido. Sin embargo, después del primer contacto con el antígeno atenuado en el organismo

quedan linfocitos B y T como células memoria que recuerdan el antígeno. La existencia de la memoria

inmunológica tiene como consecuencia que, cuando el organismo entre en contacto con el antígeno, se provoque

una respuesta inmune secundaria que permite controlar la infección. En este caso, la producción de anticuerpos es

rápida y en grandes cantidades, teniendo además un periodo de decrecimiento lento. El individuo queda

permanentemente inmunizado.

38.- ¿Qué es una enfermedad autoinmune? Explica los tratamientos que se utilizan contra estas enfermedades y

los inconvenientes que presentan.

Solución: Las enfermedades autoinmunes son aquellas en las que el organismo sufre un desorden inmunitario

donde la respuesta inmune va dirigida contra el propio cuerpo. En estas ocasiones falla el reconocimiento de lo

propio frente a lo extraño, reaccionando los mecanismos de defensa contra el propio organismo que los alberga.

Debido a factores ambientales o a una predisposición genética, los linfocitos B o T, o ambos a la vez, reaccionan

destruyendo las células del cuerpo, bien por acción de los anticuerpos, bien directamente por los linfocitos T. Los

tratamientos utilizados en las enfermedades autoinmunes se basan en la utilización de inmunodepresores y

antiinflamatorios. Estos compuestos anulan o reducen la actividad del sistema inmunológico. El inconveniente de

estos tratamientos se encuentra en que el organismo queda desprotegido frente a patógenos.

39.- Explica qué es un mediador alérgico y describe el proceso que desencadena su liberación durante la reacción

alérgica.

Solución: Los mediadores alérgicos son compuestos liberados por los mastocitos que producen muchos de los

síntomas de la reacción alérgica. Entre ellos destacan la histamina y las prostaglandinas. Los síntomas que

desencadena la histamina son: contracción bronquial, aumento de la permeabilidad de los capilares, dilatación de

los vasos sanguíneos, estimulación de las terminaciones nerviosas, hipersecreción de moco en las vías

respiratorias y conjuntivitis. Las prostaglandinas, por su parte, provocan contracción bronquial. La liberación de los

mediadores alérgicos se produce tras el segundo y posteriores contactos de un individuo con el alérgeno. Entonces

se dice que está sensibilizado. En el primer contacto entre el alérgeno y el sistema inmune de un individuo no se

producen síntomas de la enfermedad. Es un proceso típico de activación de la respuesta inmune que comienza

cuando los macrófagos capturan y presentan un alérgeno, provocando la activación de los linfocitos T y B. Estos

últimos se transforman en células plasmáticas que sintetizan anticuerpos específicos contra el alérgeno: las

inmunoglobulinas E. Las inmunoglobulinas E se anclan, posteriormente, en las membranas de los mastocitos o

células cebadas, presentes en los tejidos y los basófilos que circulan por los vasos sanguíneos. En los contactos

posteriores las moléculas de alérgeno se unen a las IgE ancladas en la superficie de los mastocitos. Esta unión

induce la liberación de mediadores alérgicos (histamina y prostagladinas), que provocan la aparición de los

síntomas alérgicos.

40.- Sistema inmune y sida: a) Señala los tejidos y las células diana del virus VIH. b) ¿Tiene alguna consecuencia

la alta tasa de mutación del virus VIH? c) ¿Qué efectos produce en un individuo infectado la destrucción de los

linfocitos colaboradores (T4)?

Solución: a) El virus del sida (VIH) infecta células de diversos tejidos, entre los que destacan los del linfoide, el

nervioso y el epitelial. En el tejido linfoide se encuentran sus principales células diana, los linfocitos colaboradores o

T4, pero también infecta a linfocitos B, macrófagos, monocitos, linfocitos NK y células dendríticas. En el tejido

nervioso ataca a las células de microglía, lo que influye de forma indirecta en la funcionalidad de las neuronas. En

el tejido epitelial infecta, entre otras, células de la mucosa intestinal.b) La alta tasa de mutación del virus del sida

provoca la aparición de nuevas variantes en las constantes replicaciones que se suceden en la fase de latencia del

virus. Estas nuevas variantes son más eficaces en la destrucción de los linfocitos T, lo que agrava la patogeneidad

del virus. c) Los linfocitos colaboradores o T4 son células del sistema inmunitario que actúan activando la respuesta

inmune. Cuando reconocen un antígeno, sintetizan moléculas (linfoquinas), que estimulan la acción de otras

células que participan en la respuesta inmune: estimulan a los macrófagos y otros fagocitos, activan la proliferación

y fabricación de anticuerpos por parte de los linfocitos B y estimulan la proliferación de los linfocitos T citotóxicos.

Por tanto, los linfocitos T4 activan toda la respuesta inmune. El virus del sida, al infectar y destruir los linfocitos T4,

desactiva la respuesta inmune, tanto celular como humoral. La depresión del sistema inmunitario es aprovechada

por microorganismos patógenos para producir infecciones y causar enfermedades, que, en condiciones normales,

serían controladas con facilidad. Estas enfermedades provocadas por patógenos oportunistas son las que causan

el deterioro del individuo y pueden producir la muerte. Entre las enfermedades asociadas al sida se encuentran: la

tuberculosis, las neumonías, el sarcoma de Kaposi, etc.

41.- ¿Qué son los anticuerpos monoclonales? ¿Qué utilidad tienen en el tratamiento del cáncer?

Solución: Los anticuerpos monoclonales son anticuerpos específicos sintetizados por células idénticas que derivan

de una única célula madre (clon). Esta célula madre híbrida (hibridoma) se obtiene por la unión de una célula

productora de anticuerpos (linfocito B) con una célula de un tumor maligno del tejido linfoide, que tiene capacidad

de dividirse rápidamente. El hibridoma conserva la capacidad de división y fabrica abundante cantidad de

anticuerpos. Los anticuerpos monoclonales se utilizan para identificar un antígeno particular entre una mezcla de

muchos antígenos, con el objetivo de identificar grupos sanguíneos o lograr vacunas muy específicas y efectivas.

Una de las aplicaciones de los anticuerpos monoclonales es su utilización en el diagnóstico y el tratamiento del

cáncer. Las células cancerosas liberan a la sangre proteínas llamadas marcadores tumorales, que, tras su

identificación, permiten fabricar anticuerpos monoclonales específicos contra ellos. Estos anticuerpos se utilizan de

sondas para detectar la presencia de cánceres, al reconocer específicamente los antígenos tumorales. Los

anticuerpos monoclonales también pueden utilizarse como balas mágicas que se dirigen directamente al tumor. Si

se une al anticuerpo monoclonal específico una sustancia anticancerígena (fármacos habituales de la

quimioterapia, toxinas naturales, isótopos radiactivos...), y se inyecta en el organismo del paciente, estos se

dirigirán y unirán a las células cancerosas, ya que son capaces de reconocer sus antígenos. Una vez unido, el

fármaco penetra en la célula y provoca su destrucción.

42.- Describe cómo actúan de forma concertada los distintos componentes del sistema immune.

Solución: Los componentes del sistema inmune actúan de forma concertada y están especializados en la lucha

contra los patógenos en función de sus lugares de acción: Las proteínas del complemento y los anticuerpos atacan

bacterias localizadas en los espacios extracelulares. Los linfocitos T coadyuvantes atacan a bacterias que han

infectado el interior de las células utilizando endosomas, como es el caso de la lepra o la tuberculosis. Los linfocitos

T asesinos actúan contra los virus que penetran en el citosol o en el núcleo celular, al destruir directa o

indirectamente (por acción de macrófagos y otros fagocitos) las células infectadas. Además, estos linfocitos liberan

citoquinas que, al penetrar en las células infectadas, bloquean la replicación de los virus.

43.- Define el concepto de inmunización y describe sus tipos.

Solución: La inmunización es la inducción de inmunidad artificial frente a una enfermedad. Se distinguen dos tipos:

Inmunización pasiva. Consiste en conferir protección frente a una enfermedad inyectando preparados con

anticuerpos específicos (sueros) para los antígenos del patógeno. Los sueros tienen efecto a las pocas horas de su

administración, pero, a diferencia de las vacunas, su protección no dura más allá de unos pocos meses, mientras

los anticuerpos están presentes en el plasma del individuo. Inmunización activa. La inmunización activa se basa en

la utilización de vacunas, que son preparados de antígenos atenuados que producen inmunidad específica al

provocar en el individuo una respuesta inmune primaria. A diferencia de los sueros, requieren varios días para

producir resistencia.

44.- Explica las causas que originan las enfermedades autoinmunes y describe tres ejemplos de este tipo de

enfermedad.

Solución: Las enfermedades autoinmunes se producen por una reacción de los mecanismos de defensa contra el

propio organismo que los alberga. Debido a factores ambientales o a una predisposición genética, los linfocitos B o

T, o ambos a la vez, reaccionan destruyendo las células del cuerpo, bien por acción de los anticuerpos, bien

directamente por los linfocitos T. Aunque el origen de estas enfermedades no se conoce con total seguridad, se ha

comprobado que en algunas ocasiones la enfermedad autoinmune se origina después de una infección banal. Este

hecho ha llevado a sospechar que el parecido entre los antígenos de superficie de algunas células (autoantígenos)

y los de bacterias y virus sea la causa que desencadena la respuesta autoinmune. Entre las enfermedades

autoinmunes más conocidas están: Anemia hemolítica, que se origina por un ataque de los anticuerpos a los

glóbulos rojos. Miastenia gravis, en la que una proteína de las células musculares es atacada por los anticuerpos,

lo que origina la destrucción de las conexiones neuromusculares. Esclerosis múltiple. En las primeras fases de la

enfermedad, los linfocitos T atacan las vainas de mielina de las fibras nerviosas en la sustancia blanca del sistema

nervioso central (médula y cerebro). En una fase posterior, los macrófagos actúan mediante sustancias

necrosantes o arrancando fragmentos de mielina. La enfermedad provoca la invalidez del paciente.

45.- Define el concepto de reacción alérgica. ¿Qué fases se distinguen en una reacción alérgica?

Solución: Reacción alérgica. Es una reacción exagerada del sistema inmune que provoca importantes cambios en

los tejidos. Se produce cuando un antígeno se presenta en grandes cantidades o si el estado de las inmunidades

humoral y celular es elevado. El estado de hipersensibilidad se origina cuando un individuo ha tenido un primer

contacto con un antígeno, entonces la memoria inmune le capacita para una respuesta más intensa ante un nuevo

contacto. Las reacciones alérgicas son provocadas por los alérgenos, que son sustancias antigénicas que en

determinados individuos desencadenan el estado de hipersensibilidad, mientras que para otros son totalmente

inofensivos. Entre las sustancias que actúan como alérgenos están: el polen de las plantas, antibióticos, ácaros del

polvo... En la reacción alérgica se distinguen tres fases: 1. Sensibilización. Es el primer contacto entre el alérgeno y

el sistema inmune de un individuo, y no se producen síntomas de la enfermedad. Es un proceso típico de

activación de la respuesta inmune que comienza cuando los macrófagos capturan y presentan un alérgeno,

provocando la activación de los linfocitos T y B. Estos últimos se transforman en células plasmáticas que sintetizan

anticuerpos específicos contra el alérgeno: las inmunoglobulinas E. Las inmunoglobulinas E se anclan,

posteriormente, en las membranas de los mastocitos o células cebadas, presentes en los tejidos y los basófilos que

circulan por los vasos sanguíneos. 2. Activación de los mastocitos. En los sucesivos contactos con el organismo las

moléculas de alérgeno se unen a las IgE ancladas en la superficie de los mastocitos. Esta unión provoca la

liberación de mediadores alérgicos, como la histamina y las prostagladinas, que son las responsables de los

síntomas alérgicos. 3. Reacción tardía o actividad inmunitaria prolongada. Las sustancias liberadas por los

mastocitos atraen hacia ese lugar leucocitos (eosinófilos y basófilos) y otras células inmunitarias (linfocitos T y

monocitos). Estas células liberan sustancias que intensifican los síntomas de la fase B y pueden llegar a lesionar el

tejido atacado.

46.- Inmunidad y cáncer: a) ¿Qué características presentan las células cancerosas? b) ¿Qué tipos de genes sufren

mutaciones en la transformación de una célula normal en cancerosa? c) ¿De qué mecanismos disponen las células

para controlar estas mutaciones?

Solución: a) En los organismos pluricelulares la proliferación celular está regulada por factores internos, como el

control que ejercen unas células de un tejido sobre otras (inhibición por contacto). De este modo, cada tejido

mantiene un tamaño y una forma adecuados a las necesidades del organismo. Las células cancerosas sufren un

conjunto de transformaciones que hacen que se reproduzcan de forma indiscriminada. Esto es debido a que no

reaccionan a los controles externos que debían regular su proliferación (pérdida de la inhibición por contacto), y

siguen sus propias instrucciones de división. Además, son capaces de emigrar a otros órganos donde pueden

desarrollar un tumor. b) La mayoría de los cánceres son producidos por agentes ambientales que provocan

mutaciones en el ADN. Estas mutaciones afectan a dos tipos de genes que tienen como función controlar el ciclo

celular: Protooncogenes: son genes que producen proteínas que estimulan la división celular (factores de

crecimiento). La mutación los convierte en oncogenes, que producen gran cantidad de factores de crecimiento o

formas muy activas de esa proteína. Genes supresores de tumores: son inhibidores de la división celular. Una

mutación puede desactivarlos, dejando de producirse la proteína supresora de la división, lo que desencadena la

división celular. c) Las células tienen mecanismos para controlar las mutaciones que las convierten en tumorales.

Cuando algún sistema de control se desregula, las células activan la muerte celular programada, apoptosis, y se

autoelimina, sin que el tejido sufra el más mínimo impacto. Por otra parte, se ha comprobado que el sistema

inmune es capaz de intervenir en la prevención del cáncer, al destruir en ocasiones tumores comunes.

47.- ¿Cómo se evitan los rechazos tras un trasplante? ¿En qué tipos de trasplante no se producen rechazos?

Solución: En una operación de trasplante se puede limitar o evitar el rechazo utilizando fármacos

inmunosupresores inespecíficos, que reducen la respuesta inmune. Estos fármacos suelen ser antimitóticos que

actúan sobre las poblaciones de linfocitos. El inconveniente que presentan estos tratamientos es que hacen a los

pacientes susceptibles a las infecciones oportunistas y, en ocasiones, a la aparición de algunos tipos de cánceres.

Los trasplantes en los que no se produce rechazo son aquellos en los que los antígenos de histocompatibilidad del

donante y del receptor son iguales. Así, se esperará que no se produzca rechazo en los autotrasplantes, en los que

se reimplanta el tejido en el mismo sujeto, y en los isotrasplantes, que se realizan entre individuos genéticamente

idénticos.

48.- Explica los tipos de infecciones y describe sus características.

Solución: Se distinguen dos tipos de infecciones: Infecciones agudas. Son aquellas en las que el microorganismo

infectante se multiplica rápidamente en el interior del organismo, produciendo un daño que puede, incluso, causar

la muerte del individuo. En condiciones normales el sistema inmune controla y elimina la infección; además, el

organismo queda inmunizado frente a nuevas infecciones del patógeno. Ejemplos de infecciones agudas son el

sarampión o la gripe. Infecciones crónicas. El patógeno se reproduce controladamente, estableciéndose un

equilibrio entre el huésped y el parásito. El patógeno queda localizado en lugares donde no es detectado por el

sistema inmune, por lo que no se produce ni respuesta inmune ni la eliminación del patógeno. Puede causar la

muerte a largo plazo. Es el caso de enfermedades como la malaria o la hepatitis B.

49.- Muchas personas vacunadas contra el virus de la gripe vuelven a sufrir la enfermedad. ¿Podrías explicarlo?

Solución: La vacunación se basa en dos características del sistema inmunológico: la especificidad antígeno-

anticuerpo y la memoria inmunológica. En la vacunación, mediante la utilización de antígenos atenuados se

pretende producir una respuesta inmune primaria a través del reconocimiento específico del antígeno. La respuesta

inmune primaria produce pocos anticuerpos y de forma lenta, pero genera memoria inmunológica contra el

antígeno. En posteriores contactos con este se producirá una respuesta inmune secundaria, más masiva y rápida

que la primaria y, por tanto, no se sufrirá la enfermedad. El hecho de que personas vacunadas contra la gripe

vuelvan a sufrir la enfermedad se debe a la alta tasa de mutación de este virus. Los determinantes antigénicos del

virus de la gripe mutan con gran facilidad, sin que el cambio afecte a la viabilidad del virus. Estos nuevos antígenos

no pueden ser reconocidos por el sistema inmunológico, y el individuo sufre la enfermedad.

50.- ¿Cuál es la base molecular de las enfermedades autoinmunes?

Solución: La base molecular de las enfermedades autoinmunes se encuentra en el parecido entre los

autoantígenos celulares y los antígenos extraños de algunos microorganismos. Durante la fase de presentación del

antígeno a los linfocitos T, este sólo puede reconocerlo cuando se presenta unido a una molécula proteica del

sistema de histocompatibilidad (HLA). En situaciones normales, el HLA presenta un fragmento de un péptido del

patógeno que es reconocido y atacado por el sistema inmune mediante una respuesta inmunológica. En algunos

casos, el antígeno que se presenta junto con la molécula HLA pueden ser semejante a un autoantígeno producido

por el propio organismo. El reconocimiento de estas moléculas miméticas desencadena el ataque de los linfocitos T

contra los tejidos del propio cuerpo que presentan esos autoantígenos, desencadenando una respuesta

autoinmune.

51.- Describe las vías de entrada de los alérgenos en el organismo y las manifestaciones alérgicas que se

producen en cada caso.

Solución: Los alérgenos pueden penetrar en el organismo por distintas vías: Vía respiratoria. Las moléculas de

alérgeno son inhaladas y se introducen a través del aparato respiratorio. El caso más típico es la fiebre del heno

(rinitis alérgica), causada por polen, pelos de animales o deyecciones de ácaros del polvo. La sintomatología es la

típica de una enfermedad alérgica, con estornudos, lagrimeo, respiración silbante y entrecortada, y picor. Las

manifestaciones alérgicas desaparecen, en un primer momento, para volver a manifestarse más intensamente

pocas horas después. Esto es debido a la invasión del epitelio respiratorio por células de la fase tardía. Pueden

llegar a producir asma y sinusitis. Vía cutánea. El contacto de un alérgeno con la piel provoca las llamadas alergias

cutáneas. Estas se manifiestan con eritema (enrojecimiento) e hinchazón (pápulas y habones). Vía digestiva. Las

alérgias alimentarias son originadas por proteínas presentes en alimentos como la leche, huevos o mariscos. En

sus formas más leves se manifiestan con erupciones cutáneas. En casos más severos, el alérgeno, al contactar

con las inmunoglobulinas E del intestino, provoca diarreas y vómitos. Posteriormente, al penetrar y difundir hacia

otras zonas del organismo, como los pulmones o la piel, pueden producir reacciones adicionales como asma y

urticaria. En los casos más graves provocan el choque anafiláctico.

52.- ¿Qué son las inmunodeficiencias? Explica sus tipos, indicando algún ejemplo.

Solución: Las inmunodeficiencias son enfermedades graves, a menudo mortales, causadas por defectos en algún

componente del sistema inmune. Se dividen en dos grupos: a) Inmunodeficiencias congénitas o primarias. Son

anomalías congénitas en los linfocitos B o T, o en ambos, que causan una mayor predisposición a la infección. Se

manifiestan por infecciones recurrentes originadas por bacterias encapsuladas, como neumococos, estafilococos o

meningococos, que producen desde otitis o sinusitis, hasta meningitis o infecciones generalizadas. Ejemplo: la

agammaglobulinemia es una enfermedad genética ligada al cromosoma X que provoca deficiencias en los linfocitos

B. Su consecuencia es la ausencia de anticuerpos en la sangre, lo que provoca infecciones crónicas del aparato

respiratorio. b) Inmunodeficiencias adquiridas o secundarias. Se desarrollan por la acción de factores externos al

individuo como: infecciones en las células del sistema inmunitario, utilización de fármacos inmunosupresores o

malnutrición. Ejemplo: el síndrome de inmunodeficiencia adquirida (sida), que está causado por la infección del

virus VIH. Este virus infecta principalmente a los linfocitos T auxiliares y a los macrófagos. La consecuencia de la

infección es la disminución del número de células inmunitarias, lo que deja al individuo desprotegido frente a

enfermedades producidas por microorganismos oportunistas, que, en condiciones normales, raramente producen

infección. Entre estas enfermedades destacan: tuberculosis, neumonía, enfermedades víricas causadas por

herpesvirus, toxoplasmosis y algunos cánceres como el sarcoma de Kaposi.

53.- Define el concepto de trasplante y explica sus tipos.

Solución: Se define como trasplante o injerto el desprendimiento parcial o extirpación de un tejido u órganos de un

individuo (el donante) y su implantación en el cuerpo del mismo o diferente organismo (el receptor). Se distinguen

cuatro tipos de trasplantes: a) Autotrasplante. Es el caso en el que es tejido se reimplanta en el mismo individuo. b)

Isotrasplante. Es el trasplante realizado entre individuos genéticamente idénticos, como es el caso de los gemelos

homocigóticos o animales de laboratorio de una misma cepa. Este tipo de trasplantes no produce rechazo, debido

a que los genomas del donante y del receptor son idénticos y, por tanto, sus antígenos son los mismos. c)

Alotrasplante. Es el trasplante entre miembros de una misma especie que presentan una constitución genética

diferente. Los alotrasplantes pueden producir rechazo a causa de la diferencia entre los antígenos del donante y

del receptor. d) Xenotrasplantes. Son trasplantes que se realzan entre individuos de diferente especie, como puede

ser de cerdo a humano.

54.- Indica el lugar de acción de los distintos componentes del sistema inmune y señala cuál de ellos actuará en los

siguientes casos: a) Infección producida por un neumococo localizado en el espacio extracelular. b) Paperas. c)

Gripe. d) Tuberculosis

Solución: 1- Los componentes del sistema inmunológico están especializados en la lucha contra los patógenos en

función de sus lugares de acción: Las proteínas del complemento y los anticuerpos atacan bacterias en los

espacios extracelulares. Los linfocitos T coadyuvantes actúan sobre bacterias que infectan el interior de las células.

Los linfocitos T asesinos degradan virus que infectan el citosol o el núcleo celular, al destruir las células infectadas.

2- a) Proteínas del complemento producidas por los macrófagos y anticuerpos fabricados por los linfocitos B. b)

Linfocitos T asesinos. c) Linfocitos T asesinos. d) Linfocitos T coadyuvantes.

55.- Indica las diferencias entre la inmunización pasiva y la inmunización activa.

Solución: En la inmunización pasiva se inyectan anticuerpos específicos (sueros) contra el patógeno causante de la

enfermedad. Por tanto, el organismo no participa en la elaboración de los anticuerpos. El efecto de los sueros es

inmediato, unas pocas horas, y su duración es de unos pocos meses, mientras los anticuerpos se encuentran en el

plasma sanguíneo del individuo. En la inmunización pasiva el individuo no desarrolla una respuesta inmune, por

tanto, no genera memoria inmunológica que confiera inmunidad permanente frente a la enfermedad. En la

inmunización activa se utilizan vacunas, que son preparados de antígenos atenuados (provocan respuesta inmune

pero no producen la enfermedad) que provocan en el organismo una respuesta inmune primaria. La repuesta

inmune genera memoria inmunológica frente al antígeno, que produce inmunidad permanente frente a la

enfermedad. Las vacunas requieren varios días para producir su efecto.

56.- El síndrome del aceite tóxico fue producido por la ingestión de aceite de colza adulterado que contenía

sustancias tóxicas llamadas anilinas. En algunos casos se ha observado que la intoxicación ha producido

enfermedades autoinmunes. ¿Podrías dar una explicación a este hecho?

Solución: La base molecular de las enfermedades autoinmunes se encuentra en el parecido entre los

autoantígenos celulares y los antígenos extraños de algunos microorganismos, de forma que los anticuerpos

producidos contra los antígenos extraños atacan también a los antígenos de superficie de algunas células del

organismo. En el caso del síndrome del aceite tóxico, el sistema inmune reconoce los derivados de la anilina como

elementos extraños y genera anticuerpos contra ellos. Se piensa que estas sustancias son muy parecidas a

algunas moléculas del cuerpo humano y, por tanto, los anticuerpos generados contra ellas reaccionan también

contra las moléculas normales, causando la enfermedad autoinmune.

57.- Define los conceptos de reacción de hipersensibilidad, alergia y alérgeno.

Solución: Reacción de hipersensibildad. Es una reacción exagerada del sistema inmune que provoca importantes

cambios en los tejidos. Se produce cuando un antígeno se presenta en grandes cantidades o si el estado de las

inmunidades humoral y celular es elevado. El estado de hipersensibilidad se origina cuando un individuo ha tenido

un primer contacto con un antígeno, entonces la memoria inmune le capacita para una respuesta más intensa ante

un nuevo contacto. Alergia. Es sinónimo de reacción o estado de hipersensibilidad. Alérgeno. Son las sustancias

antigénicas que provocan una reacción alérgica en determinados individuos, mientras que para otros son

totalmente inofensivos. Entre las sustancias que actúan como alérgenos están: el polen de las plantas, antibióticos,

ácaros del polvo...

58.- ¿De qué formas destruye el virus VIH las células del sistema inmune?

Solución: La destrucción de las células del sistema inmune por el VIH puede producirse por una acción directa

debida a la infección y replicación del virus en el interior celular. Sin embargo, se ha comprobado que la

disminución del número de células inmunitarias (sobre todo linfocitos) por acción del VIH puede producirse también

de forma indirecta. Entre los mecanismos de destrucción indirecta se encuentran: Anergia. Consiste en la inhibición

de los linfocitos T debida a la fijación de glucoproteínas víricas sobre los receptores CD4 de linfocitos no infectados.

Estos linfocitos quedan inhibidos funcionalmente y, además, son destruidos por el sistema inmune. Presencia de

superantígenos víricos. Los superantígenos son péptidos del VIH que son capaces de unirse a todos los tipos de

células T. Esta unión activa indiscriminadamente todos los linfocitos, no realizándose la selección clonal de los

específicos para el antígeno. Además, las células marcadas por el superantígeno son más susceptibles a la

infección y, en aquellas que estaban infectadas, se facilita la replicación. Apoptosis. La unión de una glucoproteína

del VIH al receptor CD4 de los linfocitos no infectados puede producir muerte celular programada o apoptosis.

Formación de sincitios. El VIH promueve la unión en una única masa citoplasmática plurinucleada (sincitio) de

linfocitos T infectados y sin infectar. Los sincitios no son funcionales y se presentan en la fase de la enfermedad en

la que se manifiestan síntomas clínicos. Las investigaciones más recientes señalan la destrucción directa como la

causa principal de la muerte de las células inmunitarias y del colapso del sistema.

59.- Explica la técnica de obtención de anticuerpos monoclonales.

Solución: La técnica básica para la obtención de anticuerpos monoclonales consiste en utilizar las características

de dos tipos de células: los linfocitos B activados, que son capaces de producir un tipo de anticuerpo específico

contra una determinada sustancia (antígeno), y las células cancerosas, que tienen la capacidad de dividirse

indefinidamente en condiciones de laboratorio. De la fusión de estos tipos celulares se obtienen hibridomas (células

híbridas) que conservan las propiedades de las dos. La técnica se puede resumir en los siguientes pasos: 1. Se

inyecta una cierta cantidad de antígeno a un ratón. A los pocos días, se le extirpa el bazo y sus células B, algunas

de las cuales producirán anticuerpos contra el antígeno inyectado. 2. Los linfocitos B se funden con células

cancerosas (normalmente de mieloma de ratón). La fusión se consigue utilizando determinados virus o sustancias

químicas, como el polietilenglicol. De la fusión resultan células híbridas (hibridomas), de los que una pequeña

fracción fabricará el anticuerpo deseado. 3. Cada hibridoma se cultiva por separado, con la finalidad de obtener

grandes clones. 4. Los clones son tratados con el antígeno de interés para detectar aquel que sintetiza el

anticuerpo deseado. El clon puede ser utilizado para producir grandes cantidades de anticuerpos, o bien congelado

hasta que se requiera su utilización.


Solución: Las diferencias entre las infecciones crónicas y agudas son las siguientes: Infección aguda. El

microorganismo se multiplica rápidamente en el interior del huésped. Produce un daño inmediato que puede causar

la muerte. El sistema inmunológico localiza, controla y elimina el patógeno. El organismo queda inmunizado frente

a nuevas infecciones del mismo patógeno. Infección crónica. El patógeno se multiplica de forma controlada,

estableciéndose un equilibrio entre el huésped y el parásito. El sistema inmune no localiza al microorganismo, por

lo que no se produce respuesta inmune ni su eliminación.

La vacunación es un método de inmunización artificial que proporciona inmunidad permanente frente a la

enfermedad. Explica en qué característica de la respuesta inmune se sustenta este hecho. La característica de la

respuesta inmunológica en la que se basa la inmunidad proporcionada por las vacunas es la memoria

inmunológica. La vacunación es un tipo de inmunidad artificial activa que consiste en introducir preparados

antigénicos (gérmenes atenuados, muertos o sus toxinas), para que provoquen una respuesta inmune primaria en

el organismo, con la liberación de anticuerpos, pero sin sufrir la enfermedad. Para producir su efecto requieren

varios días, y provocan una inmunidad permanente. Al administrar la vacuna se induce una respuesta inmune

primaria. En ella, la producción de anticuerpos es lenta y en baja cantidad, con un periodo de decrecimiento rápido.

Sin embargo, después del primer contacto con el antígeno atenuado en el organismo quedan linfocitos B y T como

células memoria que recuerdan el antígeno. La existencia de la memoria inmunológica tiene como consecuencia

que, cuando el organismo entre en contacto con el antígeno, se provoque una respuesta inmune secundaria que

permite controlar la infección. En este caso, la producción de anticuerpos es rápida y en grandes cantidades,

teniendo además un periodo de decrecimiento lento. El individuo queda permanentemente inmunizado.

PREGUNTAS RESUELTAS. GENÉTICA

PREGUNTAS RESUELTAS. GENÉTICA

1.- ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? Razona la respuesta. a) Cuando un ser vivo tiene

reproducción sexual, los hijos heredan todos los genes del padre, y las hijas, los de la madre. b) Al cruzar guisantes

de semillas lisas con guisantes de semillas rugosas se obtienen guisantes de semillas rugosas.

2.- ¿Qué son individuos homocigóticos y heterocigóticos?

3.- Enuncia las tres leyes de Mendel.

4.- Científicos de la Universidad de Carolina del Norte (EE UU) han publicado un estudio que desvela una de las

posibles causas genéticas del autismo. Analizaron el ADN de 75 familias en las que al menos existían dos

miembros con esta enfermedad y encontraron semejanzas llamativas en una región concreta del ADN: el

cromosoma 13. Relaciona esta noticia con la importancia de la confección del mapa genético humano.

5.- Imaginemos un gen letal recesivo l frente a su alelo normal L. a) Cuál es el genotipo que produce la muerte en

esta especie? b) ¿Se mantendrá en la población el gen letal recesivo? ¿Cuál será el genotipo de los individuos que

los llevan?

6.- En la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), los machos son XY, y las hembras, XX, y se dispone de un

gran número de mutantes con distintos números de cromosomas. La determinación del sexo se produce por la

relación existente entre el número de cromosomas X y el número de juegos de autosomas (A). Si la relación es de

0,5, el individuo es un macho, y si es 1, el individuo es una hembra. Por debajo de 0,5, el individuo es un

supermacho, y por encima de 1, una superhembra. a) Indica qué sexo presentarán las siguientes moscas: 1. AAX

2. AAXXY 3. AAAXX 4. AAXXX. b) ¿Tiene alguna función el cromosoma Y en la determinación del sexo?

7.- Los gatos caseros machos pueden ser negros o amarillos, mientras que las hembras pueden ser negras,

amarillas o moriscas (mezcla de amarillo y negro). Sabiendo que este carácter depende de una pareja alélica

ligada al cromosoma X, determina la posible descendencia entre una gata amarilla y un gato negro.

8.- Explica el significado de la siguiente frase: Es el gen y no la característica como tal lo que el ser vivo recibe de

sus antecesores.

9.- ¿Cuántos tipos de gametos genéticamente diferentes pueden producirse en un individuo heterocigótico para

cuatro pares de alelos?

10.- Define locus, genotipo, recesivo.

11.- ¿Por qué la tercera ley de Mendel se plantea siempre en casos de dihibridismo?

12.- ¿Qué observaciones sirvieron de base para proponer la hipótesis de que los genes estaban en los

cromosomas?

13.- ¿Obedece el alelismo múltiple a las reglas de la transmisión de la herencia establecidas por Mendel? ¿Cómo

aparecen las series alélicas?

14.- Explica la determinación del sexo en la especie humana. ¿De qué gameto depende el sexo de la

descendencia?

15.- En cierta especie, cuya determinación del sexo es XX-XY, una hembra lleva en uno de sus cromosomas X un

gen letal recesivo (l) que impide el desarrollo del embrión, y en el otro el alelo dominante (L). ¿Cuál será la

proporción de sexos de la descendencia entre esta hembra y un macho normal?

16.- ¿Podemos afirmar que una malformación congénita es una característica que se ha heredado de los padres?

¿Por qué se llama congénita?

17.- Mendel cruzó líneas puras de guisantes de semilla lisa y amarilla con guisantes de semilla rugosa y verde.

¿Qué resultados obtuvo en la primera y segunda generación filial?

18.- ¿Reciben los mismos genes todos los descendientes de un cruzamiento entre heterocigotos? Razona la

respuesta.

19.- ¿En qué consiste el retrocruzamiento o cruzamiento prueba?

20.- Una mujer enana, cuya madre era normal, se casa con un hombre normal. En el supuesto de que este

matrimonio tuviera cinco hijos y sabiendo que el enanismo es dominante, indica y razona cuáles de las siguientes

afirmaciones son correctas. a) Si ninguno de los hermanos mayores es enano, es casi seguro que el último que

nazca lo será. b) Toda la descendencia será enana. c) Toda la descendencia será normal. d) Cada niño que nazca

tiene un 50% de probabilidad de ser enano.

21.- Los experimentos de Mendel demuestran que los factores hereditarios de caracteres no antagónicos se

heredan independientemente. Por otro lado, estos factores (genes) están en los cromosomas. ¿Es esto

compatible?

22.- En una especie animal, el gen A produce color frente a su alelo a que provoca albinismo al bloquear la síntesis

de melanina. Otra pareja alélica (B,b) determina el color, el alelo dominante B produce color gris, mientras que el

recesivo b determina la aparición de color amarillo. Se cruzaron una hembra de color gris y con un macho albino,

ambos homocigóticos y se obtuvieron los siguientes resultados en la F1 y en la F2 : a) ¿Qué tipo de fenómeno

genético se expresa en el cruzamiento? b) ¿Por qué la F2 no se ajusta a la segregación mendeliana 9:3:3:1?

23.- Define los siguientes términos: a) Cromosomas sexuales y cromosomas autosómicos. b) Sexo heterogamético

y sexo homogamético.

24.- El color de los ojos de la mosca Drosophila depende de un gen ligado al cromosoma X. El color rojo (XR) es

dominante frente al alelo Xw que produce color blanco. a) ¿Qué descendencia se obtendrá del cruzamiento de una

hembra de ojos blancos con un macho de ojos rojos? ¿Podrán aparecer hembras de ojos blancos? Justifica la

respuesta. b) ¿En qué generación se obtendrán hembras de ojos blancos?

25.- Explica brevemente la diferencia entre la genética clásica o mendeliana y la genética molecular.

26.- El diseño experimental de Mendel consistió en lo siguiente: Sembraba semillas de guisantes y obtenía plantas

(P), cuyas características observaba. A partir de las semillas que lograba, podía conseguir una primera generación

(F1) de guisantes que podía comparar con la P; así, sucesivamente, obtenía las generaciones F2, F3, etc. Podía

obtener también semillas conseguidas por cruzamiento de dos plantas de guisantes cuyas características eran

conocidas. Las semillas obtenidas de este cruce eran sembradas y sus flores, según fuesen autofecundadas o

cruzadas con otra variedad de guisantes, darían lugar a otras semillas con unas características que podían

conocerse tras ser sembradas y observar las plantas resultantes. ¿A qué conclusiones puedes llegar?

27.- Concepto de alelo. Alelos dominantes, recesivos y equipotentes.

28.- Indica los distintos tipos de herencia.

29.- El color rojo de la pulpa del tomate depende de un factor dominante sobre un alelo amarillo. El tamaño normal

de la planta se debe a un gen dominante sobre su alelo para el tamaño pequeño. Al cruzar una planta roja-normal

con una amarilla-normal se obtuvieron 30 rojas-normales, 31 amarillas-normales, 10 rojas-enanas y 9 amarillas-

enanas. Utilizando los genotipos precisos, realizar los cruces que permitan obtener una descendencia con los

fenotipos descritos.

30.- ¿Qué contradicción hay entre la tercera ley de Mendel y la teoría cromosómica de la herencia? ¿Es una

contradicción total o parcial? ¿Por qué?

31.- El color de los granos del trigo se debe a la acción de dos parejas alélicas R1r1 y R2r2. Los alelos R1 y R2

añaden color rojo al fenotipo, mientras que los alelos r1 y r2 no producen color. Se conocen cinco fenotipos: Rojo

(R1 R1 R2 R2) ; rojo medio (producido por la presencia de 3 alelos R y 1 r) ; rojo claro (2 R y 2 r); rojo muy claro (1

R y 3 r); blanco (r1 r1 r2 r2). a) ¿De qué tipo de herencia se trata?

32.- Ecbalium es una cucurbitácea cuya determinación del sexo depende de tres genes. El A1 provoca plantas con

flores masculinas; el A2 determina la aparición de plantas hermafroditas; y el A3, plantas con flores femeninas. La

relación es dominancia es la siguiente: A1 > A2 > A3. a) Indica el sexo de las siguientes plantas: A1A2; A2A3;

A3A3; A1A3 b) ¿De qué tipo de determinación del sexo se trata? ¿Podríamos distinguir el sexo de la planta

estudiando su cariotipo?

33.- Según Mendel el valor y la utilidad de cualquier experimento están determinados por la idoneidad del material

elegido para la finalidad a la que es destinado. Explica la relación de esta aseveración con los experimentos que él

realizó.

34.- ¿Se puede afirmar que, a efectos de la evolución, la heterocigosis es más ventajosa que la homocigosis?

Razona la respuesta.

35.- ¿En qué consiste el tablero de Punnett?

36.- En drosophila, el color ébano del cuerpo es producido por un gen recesivo e y el color del cuerpo gris (tipo

común) por su alelo dominante e+. Las alas vestigiales son determinadas por el gen recesivo vg, y las de tamaño

normal (tipo común), por su alelo dominante vg+. Si se cruzan moscas dihíbridas de tipo común y producen 256

descendientes, ¿cuántos de estos se espera que haya de cada clase fenotípica?

37.- ¿A qué se llama consejo genético?

38.- El sistema de grupos sanguíneos AB0 viene determinado por una serie alélica de tres genes: A, B y 0; en la

que los alelos A y B son codominantes entre sí, y ambos dominan sobre el 0. Un hombre desea divorciarse de su

esposa por infidelidad. Su primer y segundo hijo los considera legítimos, y tienen grupos sanguíneos 0 y AB,

respectivamente. El tercer hijo es un varón que considera ilegítimo porque es de grupo sanguíneo B. ¿Puede

aprovecharse esta información para apoyar la demanda del hombre?

39.- El número diploide de la abeja que produce la miel es 2n 16. ¿Cuántos cromosomas se encontrarán en las

células somáticas del zángano (macho)? Justifica la respuesta.

Soluciones

2.- ¿Qué son individuos homocigóticos y heterocigóticos?

Solución: La homocigosis y heterocigosis únicamente se puede dar en especies diploides, que tienen sus

cromosomas formando parejas homólogas. Un individuo homocigótico para un gen dado es aquel que tiene en

cada cromosoma homólogo el mismo tipo de alelo, por ejemplo AA o aa, y por ello produce un solo tipo de gameto.

También se le considera raza pura para el gen en cuestión. Un individuo heterocigótico para un gen dado es aquel

que tiene en cada cromosoma homólogo un alelo distinto, por ejemplo Aa, dando lugar a dos tipos de gametos.

3.- Enuncia las tres leyes de Mendel.

Solución: 1ª ley: Uniformidad de los híbridos de la primera generación filial. Al cruzar dos variedades puras para un

mismo carácter, los descendientes son todos híbridos e iguales. 2ª ley: Segregación independiente en la segunda

generación filial. Los caracteres que están juntos en los híbridos, se separan, sin mezclarse ni contaminarse, y

aparecen en la segunda generación filial, aunque sus padres (de la F1) no lo manifestaran. 3ª ley: La transmisión

independiente de los caracteres. En la transmisión de dos o más caracteres, cada carácter se transmite a la

segunda generación filial independientemente de cualquier otro carácter, y siempre de acuerdo con la primera y

segunda ley. típico de un retrocruzamiento.

4.- Científicos de la Universidad de Carolina del Norte (EE UU) han publicado un estudio que desvela una de las

posibles causas genéticas del autismo. Analizaron el ADN de 75 familias en las que al menos existían dos

miembros con esta enfermedad y encontraron semejanzas llamativas en una región concreta del ADN: el

cromosoma 13. Relaciona esta noticia con la importancia de la confección del mapa genético humano.

Solución: La disposición lineal de los genes ha permitido a la genética formal confeccionar mapas genéticos. Dicha

disposición tiene como base la estructura molecular del ADN. El Proyecto Genoma Humano pretende conocer la

función y la localización de los genes que posee cada ser humano, su finalidad es conseguir un mapa de los

cromosomas en el que se indique dónde comienza y acaba cada gen y para qué sirve. Este estudio permitirá

conocer el cómo y el porqué de las enfermedades hereditarias.

5.- Imaginemos un gen letal recesivo l frente a su alelo normal L. a) Cuál es el genotipo que produce la muerte en

esta especie? b) ¿Se mantendrá en la población el gen letal recesivo? ¿Cuál será el genotipo de los individuos que

los llevan?

Solución: a) El genotipo será ll, ya que es un alelo recesivo y únicamente puede manifestarse en homocigosis.b) Al

ser un gen letal recesivo que provoca la muerte en homocigosis solamente puede mantenerse en la población

enmascarado en individuos heterocigóticos (Ll). Estos son los que transmitirán el gen a la descendencia.

6.- En la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster), los machos son XY, y las hembras, XX, y se dispone de un

gran número de mutantes con distintos números de cromosomas. La determinación del sexo se produce por la

relación existente entre el número de cromosomas X y el número de juegos de autosomas (A). Si la relación es de

0,5, el individuo es un macho, y si es 1, el individuo es una hembra. Por debajo de 0,5, el individuo es un

supermacho, y por encima de 1, una superhembra. a) Indica qué sexo presentarán las siguientes moscas: 1. AAX

2. AAXXY 3. AAAXX 4. AAXXX. b) ¿Tiene alguna función el cromosoma Y en la determinación del sexo?

Solución: a) 1. Macho. Nº de cromosomas X/ nº de autosomas 1/2 0,5. 2. Hembra. Nº de cromosomas X/ nº de

autosomas 2/2 1. 3. Intersexo. 2/3 0,67. 4. Superhembra. 3/2 1,5. b) En el caso 2 del apartado anterior, la relación

entre autosomas y cromosomas sexuales es 1, y el individuo es una hembra. La presencia del cromosoma Y no

influye en la determinación del sexo; su presencia determina la fertilidad de los machos.

7.- Los gatos caseros machos pueden ser negros o amarillos, mientras que las hembras pueden ser negras,

amarillas o moriscas (mezcla de amarillo y negro). Sabiendo que este carácter depende de una pareja alélica

ligada al cromosoma X, determina la posible descendencia entre una gata amarilla y un gato negro.

Solución: La mitad de la descendencia serán hembras, todas ellas de fenotipo morisco, y la otra mitad serán todos

machos amarillos.

8.- Explica el significado de la siguiente frase: Es el gen y no la característica como tal lo que el ser vivo recibe de

sus antecesores.

Solución: Hay que hacer una distinción clara entre lo genético y lo hereditario, ya que no son sinónimos. Los genes

están presentes en las células de cada individuo, pero unos se expresarán en un momento dado y otros no. Habrá

genes que no se expresen a lo largo de la vida de un individuo y, sin embargo, se transmiten a sus descendientes.

9.- ¿Cuántos tipos de gametos genéticamente diferentes pueden producirse en un individuo heterocigótico para

cuatro pares de alelos?

Solución: Al tratarse de un individuo heterocigótico para cuatro pares de alelos, le denominamos AaBbCcDd. Para

cada gen y de acuerdo con la ley de la segregación, se formarán dos tipos de gametos distintos, A o a, B o b, etc.

Como el individuo tiene cuatro genes, se formarán: 2 x 2 x 2 x 2 24 16 tipos de gametos genéticamente diferentes.

10.- Define locus, genotipo, recesivo.

Solución: Locus. Lugar o punto del cromosoma donde se localiza un gen determinado. Genotipo. Conjunto de

genes que un individuo ha recibido de sus progenitores. Recesivo. Alelo que queda oculto y solo se manifiesta

cuando no está presente el alelo dominante.

11.- ¿Por qué la tercera ley de Mendel se plantea siempre en casos de dihibridismo?

Solución: Porque la tercera ley de Mendel, llamada ley de la herencia independiente de los caracteres, expresa el

hecho de que cada uno de los caracteres hereditarios se transmite a la descendencia con absoluta independencia

de los demás, a diferencia de la segunda ley que hace referencia a que los genes que forman la pareja de alelos

gozan de independencia. En este sentido, las experiencias realizadas por Mendel consistieron en cruzar plantas de

guisantes de dos razas puras, una de las cuales tiene sus semillas de color amarillo y su superficie lisa, y la otra,

con semillas de color verde y superficie rugosa. Los resultados obtenidos son individuos de 4 fenotipos diferentes:

Amarillas - lisas Amarillas - rugosas.Verdes - lisas. Verdes - rugosas. Y la proporción numérica de los fenotipos

resultantes es de 9:3:3:1

12.- ¿Qué observaciones sirvieron de base para proponer la hipótesis de que los genes estaban en los

cromosomas?

Solución: Al estudiar los cromosomas se observó que existía un paralelismo entre el comportamiento de estos

durante la meiosis y la separación de los factores genéticos mendelianos en la formación de los gametos: los

genes se separan en los gametos y se unen en parejas en la fecundación, los cromosomas también. Como

consecuencia de esta comparación, Sutton y Boveri propusieron en 1902 que los genes se encuentran en los

cromosomas.

13.- ¿Obedece el alelismo múltiple a las reglas de la transmisión de la herencia establecidas por Mendel? ¿Cómo

aparecen las series alélicas?

Solución: El alelismo múltiple se rige por las leyes mendelianas considerando los alelos dos a dos. El hecho de que

en una población existan más de dos formas alternativas para un gen no modifica las leyes de Mendel, ya que un

individuo diploide solamente porta, como máximo, dos alternativas de ese gen (2 alelos). La aparición de una serie

alélica se debe a numerosas mutaciones que ha sufrido un gen dando lugar a la aparición de varios alelos distintos.

Se considera que estos genes son inestables.

14.- Explica la determinación del sexo en la especie humana. ¿De qué gameto depende el sexo de la

descendencia?

Solución: En la especie humana, la determinación del sexo es cromosómica. El hombre posee 46 cromosomas, de

los que 44 son autosomas y 2 son los heterocromosomas o cromosomas sexuales, en los que se sitúan la mayoría

de los genes que determinan el sexo. Las mujeres poseen dos cromosomas X en sus células, conformando el sexo

homogamético (XX); mientras que los varones poseen un cromosoma X y otro Y, por lo que constituyen sexo

heterogamético (XY). En las gónadas, testículos y ovarios, se producen los gametos haploides. En los ovarios se

forman óvulos con 23 cromosomas, todos ellos con un juego de autosomas y un cromosoma X. En los testículos se

producen espermatozoides, también con 23 cromosomas; la mitad de ellos llevarán el cromosoma X y la otra mitad

el cromosoma Y. Por tanto, es el espermatozoide el que determina el sexo del nuevo individuo.

15.- En cierta especie, cuya determinación del sexo es XX-XY, una hembra lleva en uno de sus cromosomas X un

gen letal recesivo (l) que impide el desarrollo del embrión, y en el otro el alelo dominante (L). ¿Cuál será la

proporción de sexos de la descendencia entre esta hembra y un macho normal?

Solución: La proporción de sexo será de 2/3 de hembras por 1/3 de machos, debido a que los machos con el gen

letal no nacen.

16.- ¿Podemos afirmar que una malformación congénita es una característica que se ha heredado de los padres?

¿Por qué se llama congénita?

Solución: Una malformación congénita puede haberse originado por la aparición de una sustancia nociva durante el

desarrollo fetal, sin que haya sido heredada de los padres. Se llama congénita porque el individuo la posee desde

el momento del nacimiento.

17.- Mendel cruzó líneas puras de guisantes de semilla lisa y amarilla con guisantes de semilla rugosa y verde.

¿Qué resultados obtuvo en la primera y segunda generación filial?

Solución: Los híbridos de la 1ª generación filial (F1) eran todos iguales, presentando el fenotipo de uno de los

padres, amarillo y liso (caracteres dominantes), con lo que demostró que también se cumplía su primera ley cuando

se consideraba la transmisión de dos caracteres al mismo tiempo (dihibridismo). En la 2ª generación filial (F2)

aparecen los siguientes fenotipos: amarillo-liso, amarillo-rugoso, verde-liso y verde-rugoso, en la proporción 9:3:3:1,

respectivamente. El hecho de aparecer combinaciones fenotípicas nuevas (amarillo-rugoso y verde-liso) en las

proporciones indicadas, que no existían en la generación paterna, demuestra la herencia independiente de los dos

caracteres.

18.- ¿Reciben los mismos genes todos los descendientes de un cruzamiento entre heterocigotos? Razona la

respuesta.

Solución: Pongamos un ejemplo: se cruzan dos individuos heterocigóticos para un carácter P Aa x Aa. Las

combinaciones a que dan lugar la combinación de los gametos procedentes de los dos padres son: F1 AA, Aa, Aa,

aa. Por tanto, recibirán distintos tipos de genes.

19.- ¿En qué consiste el retrocruzamiento o cruzamiento prueba?

Solución: Se utiliza en los casos de herencia dominante para averiguar si un individuo es híbrido o de raza pura.

Consiste en cruzar al individuo problema con un individuo homocigótico recesivo. Si aparecen individuos

homocigóticos recesivos, el individuo problema es híbrido. Para el caso de la forma de la semilla del guisante (L,l),

los dos posibles resultados son: 1. En la descendencia, todas las semillas son lisas, luego el individuo problema es

LL. LL ll. 100% Ll. 2. En la descendencia, el 50% de las semillas son lisas, y el 50% son rugosas, el individuo

problema es Ll. LL ll. 50% Ll ; 50% ll

20.- Una mujer enana, cuya madre era normal, se casa con un hombre normal. En el supuesto de que este

matrimonio tuviera cinco hijos y sabiendo que el enanismo es dominante, indica y razona cuáles de las siguientes

afirmaciones son correctas. a) Si ninguno de los hermanos mayores es enano, es casi seguro que el último que

nazca lo será. b) Toda la descendencia será enana. c) Toda la descendencia será normal. d) Cada niño que nazca

tiene un 50% de probabilidad de ser enano.

Solución: Denominamos A al alelo dominante que condiciona enanismo, y a, al alelo recesivo normal. La mujer

enana tiene que haber recibido de su madre, que es normal, y, por tanto, aa, el alelo normal, por lo que será

heterocigótica Aa. Si el marido es normal, será homocigótico aa. Con esta información, vamos a ver si las

afirmaciones son o no correctas. a) Es incorrecta. El hecho de que ninguno de los hermanos mayores sea enano

no influye para que el último lo sea. Cada uno de los hijos del matrimonio Aa x aa tiene la misma probabilidad de

ser enano Aa o normal aa. Para cada uno de los hijos se va a dar la formación de los gametos como sucesos

independientes, por ello, la probabilidad de que el último que nazca sea enano es 1/2, como para cualquier otro

hermano, sin que condicione el genotipo de sus hermanos mayores. b) Es incorrecta. En el cruzamiento Aa x aa, la

madre dará lugar a gametos (óvulos) A o a con igual probabilidad (50%) y el padre dará siempre gametos a, por lo

que los zigotos Aa (enano) y aa (normal) se formarán con igual probabilidad. c) Es incorrecta. Por el mismo

razonamiento que en b. d) Es correcta. Por el mismo razonamiento que en b.

21.- Los experimentos de Mendel demuestran que los factores hereditarios de caracteres no antagónicos se

heredan independientemente. Por otro lado, estos factores (genes) están en los cromosomas. ¿Es esto

compatible?

Solución: Morgan en 1910 trabajando con Drosophila melanogaster observó que había ciertos caracteres de estas

moscas que tendían a heredarse juntos. La pregunta que se hizo fue la siguiente: si los genes estaban en los

cromosomas, todos los genes de un mismo cromosoma debían heredarse juntos; lo que entraba en contradicción

con la 3ª Ley de Mendel en la que dos caracteres no antagónicos (color y forma de las semillas) se heredaban

independientemente. Más adelante se observó que, durante la división meiótica, los cromosomas se

entrecruzaban, intercambiándose fragmentos, esto es, grupos de genes (recombinación genética), lo que explicaba

el que dos genes estuvieran en un mismo cromosoma y, a pesar de ello, muchas veces se heredaran

independientemente. Dos genes que estén muy juntos en un cromosoma tenderán a heredarse juntos, ya que es

muy difícil que el cromosoma se entrecruce justo por el punto intermedio. A estos genes se les denominan genes

ligados.

22.- En una especie animal, el gen A produce color frente a su alelo a que provoca albinismo al bloquear la síntesis

de melanina. Otra pareja alélica (B,b) determina el color, el alelo dominante B produce color gris, mientras que el

recesivo b determina la aparición de color amarillo. Se cruzaron una hembra de color gris y con un macho albino,

ambos homocigóticos y se obtuvieron los siguientes resultados en la F1 y en la F2 : a) ¿Qué tipo de fenómeno

genético se expresa en el cruzamiento? b) ¿Por qué la F2 no se ajusta a la segregación mendeliana 9:3:3:1?

Solución: a) Es un caso se epistasia, donde un gen llamado epistático enmascara la acción de otro, el hipostático.

En este caso, el alelo a (epistático), al inhibir la síntesis de melanina, no permite la aparición de color,

enmascarando la acción de la pareja alélica B,b. b) No se ajusta a la proporción 9:3:3:1 porque cualquier individuo

que lleve el alelo epistático a será albino, independientemente de la pareja alélica B,b. En la F2 aparecen 4

individuos de cada 16 con el gen a, obteniéndose la proporción 9:3:4.

23.- Define los siguientes términos: a) Cromosomas sexuales y cromosomas autosómicos. b) Sexo heterogamético

y sexo homogamético.

Solución: a) Los cromosomas sexuales o heterocromosomas son la pareja de cromosomas que determinan el sexo

de un individuo, y en ellos se localizan la mayoría de los genes de determinación sexual. El resto de los

cromosomas son los cromosomas autosómicos o autosomas. b) Sexo homogamético es el sexo que posee dos

cromosomas sexuales iguales (XX, ZZ). Dependiendo de las especies puede ser macho o hembra. Se llama

homogamético porque todos los gametos que produce son iguales; llevarán el mismo cromosoma sexual. Sexo

heterogamético es el que porta dos cromosomas sexuales distintos (XY, ZW). Se llama heterogamético porque

producirá la mitad de los gametos con un cromosoma sexual (X,Z) y la otra mitad con el otro (Y,W).

24.- El color de los ojos de la mosca Drosophila depende de un gen ligado al cromosoma X. El color rojo (XR) es

dominante frente al alelo Xw que produce color blanco. a) ¿Qué descendencia se obtendrá del cruzamiento de una

hembra de ojos blancos con un macho de ojos rojos? ¿Podrán aparecer hembras de ojos blancos? Justifica la

respuesta. b) ¿En qué generación se obtendrán hembras de ojos blancos?

Solución: a) En el cruzamiento, en la F1 no pueden aparecer hembras de ojos blancos, ya que reciben el

cromosoma X del parental macho, que porta para el color de los ojos el alelo dominante XR. b) Cruzamos dos

individuos de la F1: En la F2, uno de cada cuatro descendientes serán hembras de ojos blancos.

25.- Explica brevemente la diferencia entre la genética clásica o mendeliana y la genética molecular.

Solución: La genética clásica parte de los caracteres observables, es decir, del fenotipo; comprueba su transmisión

por herencia a los descendientes y, a partir de ahí, deduce el genotipo, es decir, el gen o los genes que determinan

dichos caracteres. Por otra parte, estudia las leyes que rigen la transmisión de los caracteres, realizando

cruzamientos entre variedades distintas. La genética molecular utiliza una metodología distinta que consiste en

aislar fragmentos de ADN, localizar en ellos los genes que se quieren estudiar, establecer la secuencia de bases y

estudiar las proteínas que controlan la expresión de dichos genes. En esta ocasión se parte del genotipo y se

deduce el fenotipo.

26.- El diseño experimental de Mendel consistió en lo siguiente: Sembraba semillas de guisantes y obtenía plantas

(P), cuyas características observaba. A partir de las semillas que lograba, podía conseguir una primera generación

(F1) de guisantes que podía comparar con la P; así, sucesivamente, obtenía las generaciones F2, F3, etc. Podía

obtener también semillas conseguidas por cruzamiento de dos plantas de guisantes cuyas características eran

conocidas. Las semillas obtenidas de este cruce eran sembradas y sus flores, según fuesen autofecundadas o

cruzadas con otra variedad de guisantes, darían lugar a otras semillas con unas características que podían

conocerse tras ser sembradas y observar las plantas resultantes. ¿A qué conclusiones puedes llegar?

Solución: Mendel desarrolló de una manera ejemplar el método científico. Fundamentalmente, los experimentos de

Mendel se reducían a sembrar guisantes y obtener sucesivas generaciones a partir de una semilla y a cruzar dos

plantas distintas y a observar su descendencia. Estos experimentos implican el manejo de gran número de plantas,

llevar un registro meticuloso de los tiempos de siembra, realizar la fecundación artificial en el tiempo adecuado,

observar las características de cada planta y obtener una conclusión de tipo estadístico de los resultados. Esta

metodología fue empleada por primera vez por Mendel en la investigación biológica.

27.- Concepto de alelo. Alelos dominantes, recesivos y equipotentes.

Solución: Se denomina alelo de un gen a cada una de las alternativas que puede tener dicho gen. Por ejemplo, el

gen que regula el color de la flor en el dondiego de noche presenta dos alelos, uno determina el color blanco y el

otro determina el color rojo. En los organismos diploides, cada carácter está regido por un par de genes (o par de

alelos) localizados en la misma región del respectivo cromosoma homólogo. En ellos puede ocurrir que los dos

alelos del par sean el mismo; se dice que ese individuo es homocigótico respecto ese carácter. Si los dos alelos

son diferentes, entonces el individuo será heterocigótico o híbrido. Si un individuo heterocigótico manifiesta el

carácter de uno solo de los alelos, se dice que el alelo es dominante sobre el que no lo expresa, que llamaremos

recesivo. Dos alelos son equipotentes o codominantes si se manifiesta con igual fuerza su carácter en el híbrido,

entonces el fenotipo producido es intermedio. En el ejemplo anterior, los dondiegos híbridos con ambos alelos, rojo

y blanco, tienen fenotipo de color rosa, pues los alelos son codominantes.

28.- Indica los distintos tipos de herencia.

Solución: En las especies diploides, la dotación cromosómica de las células está constituida por dos guarniciones

cromosómicas (2n cromosomas), es decir, dos series de cromosomas. Una serie (n cromosomas) es de

procedencia paterna, y la otra, materna. Cada cromosoma tiene un homólogo y ambos homólogos poseen los

mismos genes. Esto quiere decir que, en las especies diploides, cada carácter viene determinado por una pareja de

genes (par de alelos). Los alelos de un gen pueden presentar relaciones de dominancia, recesividad y

codominancia; según el tipo de relación distinguimos dos tipos de herencia: Herencia dominante es aquella en la

que los individuos heterocigóticos solo manifiestan el carácter del alelo dominante, mientras que el alelo recesivo

no se expresa. Herencia intermedia es aquella en la que los dos alelos son codominantes, y los individuos

heterocigóticos manifiestan un carácter intermedio entre los dos alelos.

29.- El color rojo de la pulpa del tomate depende de un factor dominante sobre un alelo amarillo. El tamaño normal

de la planta se debe a un gen dominante sobre su alelo para el tamaño pequeño. Al cruzar una planta roja-normal

con una amarilla-normal se obtuvieron 30 rojas-normales, 31 amarillas-normales, 10 rojas-enanas y 9 amarillas-

enanas. Utilizando los genotipos precisos, realizar los cruces que permitan obtener una descendencia con los

fenotipos descritos.

Solución: Se trata de un caso de herencia simultánea de dos caracteres distintos, es decir, de dos pares de alelos

(dihibridismo). Llamemos A al alelo dominante que da color rojo, y a, al alelo recesivo que da color amarillo.

Asimismo llamaremos B al alelo dominante que da tamaño normal, y b, al alelo recesivo que da planta enana. De

acuerdo con esto y con la información de los fenotipos que nos da el problema, el genotipo de las plantas que se

cruzan y de su descendencia será: Luego el cruce que nos permite obtener dicha descendencia es:

30.- ¿Qué contradicción hay entre la tercera ley de Mendel y la teoría cromosómica de la herencia? ¿Es una

contradicción total o parcial? ¿Por qué?

Solución: Morgan en 1910 trabajando con Drosophila melanogaster observó que había ciertos caracteres de estas

moscas que tendían a heredarse juntos. La pregunta que se hizo fue la siguiente: si los genes estaban en los

cromosomas, todos los genes de un mismo cromosoma debían heredarse juntos; lo que entraba en contradicción

con la 3ª ley de Mendel en la que dos caracteres no antagónicos (color y forma de las semillas) se heredaban

independientemente. Más adelante se observó que, durante la división meiótica, los cromosomas se

entrecruzaban, intercambiándose fragmentos, esto es, grupos de genes (recombinación genética), lo que explicaba

el que dos genes estuvieran en un mismo cromosoma y, a pesar de ello, muchas veces se heredaran

independientemente. Dos genes que estén muy juntos en un cromosoma tenderán a heredarse juntos, ya que es

muy difícil que el cromosoma se entrecruce justo por el punto intermedio. A estos genes se les denominan genes

ligados.

31.- El color de los granos del trigo se debe a la acción de dos parejas alélicas R1r1 y R2r2. Los alelos R1 y R2

añaden color rojo al fenotipo, mientras que los alelos r1 y r2 no producen color. Se conocen cinco fenotipos: Rojo

(R1 R1 R2 R2) ; rojo medio (producido por la presencia de 3 alelos R y 1 r) ; rojo claro (2 R y 2 r); rojo muy claro (1

R y 3 r); blanco (r1 r1 r2 r2). a) ¿De qué tipo de herencia se trata?

Solución: a) El caso estudiado es una herencia poligénica. El carácter que manifiesta un individuo es producido por

la suma de la acción de varios genes situados en loci distintos.

32.- Ecbalium es una cucurbitácea cuya determinación del sexo depende de tres genes. El A1 provoca plantas con

flores masculinas; el A2 determina la aparición de plantas hermafroditas; y el A3, plantas con flores femeninas. La

relación es dominancia es la siguiente: A1 > A2 > A3. a) Indica el sexo de las siguientes plantas: A1A2; A2A3;

A3A3; A1A3 b) ¿De qué tipo de determinación del sexo se trata? ¿Podríamos distinguir el sexo de la planta

estudiando su cariotipo?

Solución: a) A1A2 Flores masculinas. A2A3 Hermafroditas. A3A3 Flores femeninas. A1A3 Flores masculinas. b) Es

una determinación del sexo de tipo génico, por tanto, la dotación cromosómica es la misma en todos los casos. El

sexo está determinado por la presencia de los distintos alelos A y no por cromosomas sexuales. El estudio del

cariotipo no permitiría conocer el sexo de la planta.

33.- Según Mendel el valor y la utilidad de cualquier experimento están determinados por la idoneidad del material

elegido para la finalidad a la que es destinado. Explica la relación de esta aseveración con los experimentos que él

realizó.

Solución: La elección de la especie Pisum sativum para sus experimentos fue premeditada, puesto que era fácil de

obtener, de cultivar y, además, las distintas variedades presentaban características muy acusadas. Como resultado

de la observación seleccionó siete caracteres: CARÁCTER EXPRESIÓN: 1. Forma de la semilla Lisa o rugosa. 2.

Color de la semilla Amarilla o verde. 3. Posición de la flor Axial o terminal. 4. Color de la flor Roja o blanca. 5.

Forma de la vaina Ancha o estrecha. 6. Color de la vaina Verde o amarilla. 7. Longitud del tallo Alto o enano. Una

de las decisiones esenciales en el éxito de Mendel fue ignorar otras características de la planta del guisante,

porque el carácter no se encontraba suficientemente definido en dos formas de manifestación.

34.- ¿Se puede afirmar que, a efectos de la evolución, la heterocigosis es más ventajosa que la homocigosis?

Razona la respuesta.

Solución: La heterocigosis consiste en que un individuo tiene, para un gen dado, dos alelos distintos, mientras que

en la homocigosis el individuo presenta el mismo alelo en los dos cromosomas homólogos. A nivel poblacional, la

homocigosis implica que los individuos son iguales respecto al carácter o los caracteres considerados, mientras

que la heterocigosis implica la existencia de distintos alelos en la población y, por tanto, la existencia de variabilidad

genética que da lugar a individuos de fenotipo diferente. Ante los cambios que se produzcan en el ambiente, una

población homocigótica muy adaptada a las condiciones anteriores corre un riesgo de extinción. En cambio, la

población heterocigótica, al poseer variabilidad genética, tendrá una mayor oportunidad de adaptarse a dichos

cambios. Luego se puede afirmar que, a efectos de la evolución, la heterocigosis es más ventajosa que la

homocigosis.

35.- ¿En qué consiste el tablero de Punnett?

Solución: Es un método gráfico propuesto por Punnett muy útil para hallar los genotipos de los descendientes de la

F1. En la línea horizontal superior se colocan los cuatro tipos de gametos de un sexo y en la columna de la

izquierda, los cuatro de otro sexo, y como una tabla de doble entrada se anotan, en las casillas, las letras de los

gametos que coincidan en cada caso. El genotipo de cada individuo será representado mediante cuatro letras, dos

por cada carácter.

36.- En drosophila, el color ébano del cuerpo es producido por un gen recesivo e y el color del cuerpo gris (tipo

común) por su alelo dominante e+. Las alas vestigiales son determinadas por el gen recesivo vg, y las de tamaño

normal (tipo común), por su alelo dominante vg+. Si se cruzan moscas dihíbridas de tipo común y producen 256

descendientes, ¿cuántos de estos se espera que haya de cada clase fenotípica?

Solución: Las moscas dihíbridas de tipo común tendrán un fenotipo normal, cuerpo de color gris y alas de tamaño

normal, y un genotipo e+evg+vg. De acuerdo con la 2ª y 3ª leyes de Mendel, el resultado del cruzamiento de los

dihíbridos de la generación F1, con dominancia para ambos caracteres, debe dar lugar a una F2 con las siguientes

proporciones fenotípicas: 9/16:3/16:3/16:1/16. Así pues, el número de individuos esperados de cada clase

fenotípica se obtendrá multiplicando la proporción de cada clase por el número total de descendientes (por ejemplo,

9/16 x 256 144). (_ significa que puede estar presente uno cualquiera de los dos alelos del gen.)

37.- ¿A qué se llama consejo genético?

Solución: Al conjunto de recomendaciones derivadas del estudio de un caso concreto, ofreciendo distintas

posibilidades sobre la descendencia de una pareja que tenga la probabilidad de tener hijos con alguna anomalía.

Es la evaluación de la probabilidad de que se de un fenotipo concreto.

38.- El sistema de grupos sanguíneos AB0 viene determinado por una serie alélica de tres genes: A, B y 0; en la

que los alelos A y B son codominantes entre sí, y ambos dominan sobre el 0. Un hombre desea divorciarse de su

esposa por infidelidad. Su primer y segundo hijo los considera legítimos, y tienen grupos sanguíneos 0 y AB,

respectivamente. El tercer hijo es un varón que considera ilegítimo porque es de grupo sanguíneo B. ¿Puede

aprovecharse esta información para apoyar la demanda del hombre?

Solución: Debido a que el primer hijo tiene genotipo 00 ya que presenta grupo sanguíneo 0, cada uno de los padres

tiene que ser portador del alelo recesivo 0. El segundo hijo AB indica que uno de los padres tendrá genotipo A0 y el

otro B0. Del cruzamiento de estos dos genotipos se pueden obtener cualquiera de los cuatro grupos sanguíneos,

incluyendo el B; por tanto, la información que aportan los grupos sanguíneos AB0 no es válida para apoyar la

demanda del hombre.

39.- El número diploide de la abeja que produce la miel es 2n 16. ¿Cuántos cromosomas se encontrarán en las

células somáticas del zángano (macho)? Justifica la respuesta.

Solución: La determinación genética del sexo de la abeja melífera es por el mecanismo de haplo- diploidía, que es

un tipo de determinación del sexo génica-cromosómica. Las hembras son diploides (2n), ya que proceden de

huevos fecundados, mientras los machos son haploides, pues surgen de huevos sin fecundar (partenogénesis).

Por tanto, el número de cromosomas que tendrá una célula somática de un macho es de ocho cromosomas (n 8).

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS MICROORGANISMOS

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS MICROORGANISMOS

1.- ¿Qué características importantes presentan los plásmidos?

2.- ¿Cuáles son las proteínas que codifica el genoma vírico? ¿Cuál es su función?

3.- En relación con los ciclos lítico y lisogénico, explica qué seres vivos los llevan a cabo y cuál es su

funcionamiento.

4.- Clasifica los virus siguientes atendiendo a criterios epidemiológicos y explica brevemente cómo se produce su

infección: a) Virus herpes. b) Virus del sarampión. c) Virus de la polio. d) Virus de la fiebre amarilla.

5.- ¿Qué proteína antivírica ha creado grandes expectativas en la lucha contra los virus?

6.- Lee el siguiente texto: El virus de inmunodeficiencia humana, VIH, que causa el sida, se caracteriza por su

mutabilidad y la complejidad de su comportamiento, por lo que la ciencia no ha podido dar aún con un método

simple y universal para combatirlo.

7.- Las encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles son causadas por formas acelulares, descritas por

Prusiner en 1982. ¿Cómo se denominan los agentes causantes de estas enfermedades? ¿Cómo se propaga la

infección?

8.- ¿Qué tipos de estructuras presentan los virus? Explícalas ayudándote de un dibujo.

9.- Comenta la relación que existe entre: a) los virus que infectan a las bacterias, b) el hecho de que determinados

virus pasen desapercibidos durante cierto período de tiempo cuando penetran en una célula. c) el tipo de infección

que presentan los virus lisogénicos.

10.- La teoría celular fue uno de los grandes avances de la biología del siglo XIX. Teniendo en cuenta la estructura

de los virus, analiza la posición de estos en relación con los enunciados de la teoría celular.

11.- ¿Qué tipos de manifestaciones patológicas presenta el virus del sida?

12.- Lee el texto que sigue: El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana,

representando un 50% de las demencias. Los trabajos científicos están dejando claro que el porcentaje de

dementes entre las personas con más de 75 años sobrepasa el 10% en casi todos los países. Según la

Asociación de Alzheimer Internacional, la enfermedad puede comenzar a una edad tan temprana como los 50

años. No tiene cura conocida aún. Muchos equipos médicos están investigando las causas de la enfermedad, y

estas aún van en diversas direcciones. Las investigaciones de la Universidad de Cornell de Nueva York relacionan

la enfermedad con factores genéticos y beta amiloide, con factores ambientales, con infecciones víricas, con

determinados metales, con la exposición a campos electromagnéticos y con una anormal respuesta a la

inflamación.

13.- ¿Qué es un plásmido? ¿Por qué se les denominó transposones?

14.- Define retrovirus.

15.- ¿Cómo actúa un virus lisogénico?

16.- Haz un dibujo del virus de Sida. Complétalo escribiendo los nombres de cada una de sus partes.

17.- ¿Qué son formas acelulares? ¿Cuáles son las más conocidas?

18.- Formas de replicación que presentan los virus que contienen ADN.

19.- En el ciclo lítico de un virus se produce una fase de eclipse. ¿Qué está sucediendo durante dicha fase?

20.- ¿Qué papel han desempeñado los virus en la evolución de los seres vivos?

21.- ¿Podrías explicar por qué la única solución posible para combatir el VIH es la prevención? ¿Cuáles son los

tratamientos que se utilizan?

22.- ¿Cuáles son los agentes infecciosos conocidos más pequeños? ¿Cómo están formados? ¿Qué tipo de

enfermedades producen?

23.- Definición de virus y características.

24.- ¿De qué formas se produce la penetración del ADN o ARN vírico durante el ciclo lítico?

25.- Escribe todo lo que sepas acerca de los virus oncogénicos.

26.- ¿Qué son los protooncogenes y qué relación tienen con los cánceres humanos?

27.- ¿Qué características presentan los microorganismos? ¿A qué reinos pertenecen?

28.- Principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos.

29.- ¿En qué consiste la conjugación sexual?

30.- ¿Por qué se caracterizan los hongos?

31.- ¿Por qué se caracterizan las Arqueobacterias?

32.- Principales rasgos de los protoctistas. ¿Cuántos grupos se diferencian dentro de este reino?

33.- ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian las paredes celulares de las eubacterias Gram + y las Gram -?

Cita algún ejemplo de cada uno de estos grupos.

34.- Señala las características más destacadas de los individuos del reino monera e indica los principales grupos

que se diferencian en él.

35.- ¿Qué son las endosporas?

36.- Explica la función de las siguientes bacterias en el ciclo del nitrógeno: Azotobacter. Nitrosomonas. Nitrobacter.

37.- ¿Qué es una toxina? ¿En qué grupos se clasifican las toxinas según sus propiedades químicas? Señala

algunos ejemplos.

38.- Las técnicas de cultivo de microorganismos exigen que el trabajo se realice en condiciones asépticas para

evitar las posibles contaminaciones. Una condición indispensable es la esterilización de los materiales que se van a

utilizar. a) Define esterilización. b) Indica qué método emplearías para esterilizar los siguientes medios: Material de

laboratorio de vidrio. Material de laboratorio de vidrio. Cámara de siembra. Suero. Limpieza de las superficies de

trabajo.

39.- ¿Cuáles son las funciones generales que realizan los microorganismos en la naturaleza? ¿Sería posible la

vida en la Tierra sin microorganismos?

40.- Define enfermedad infecciosa y describe las distintas vías de transmisión de los patógenos.

41.- ¿Qué es un medio de cultivo? ¿Qué características tienen los medios enriquecidos, los selectivos y los

inhibidores?

42.- Representa el ciclo del carbono y explica las consecuencias que tiene la acumulación de los productos

procedentes de la fermentación en los ambientes acuáticos.

43.- ¿Qué papel realizan las adhesinas en el proceso de la infección bacteriana? ¿Qué es el periodo de

incubación?

44.- ¿En qué consiste la inoculación o siembra? ¿Qué técnica de siembra utilizarías para cultivar una bacteria

anaerobia?

45.- Representa el ciclo del azufre y explica la función de alguna bacteria que participe en el ciclo.

46.- Define los siguientes términos: Infección. Enfermedad infecciosa. Patogeneidad. Toxicogenicidad.

47.- ¿En qué características de las bacterias se basan las pruebas bioquímicas de identificación? Señala algún

ejemplo.

48.- Define el concepto de simbiosis. ¿Cómo realizan las bacterias del género Rhizobium la fijación del N2

atmosférico?

49.- Enuncia los postulados de Koch. ¿Qué experiencias condujeron a Koch a enunciar sus postulados?

50.- Haz una gráfica que represente el crecimiento de una población bacteriana y contesta: ¿Cuántas fases se

observan? Explica los acontecimientos que suceden en cada una de ellas.

51.- Explica el papel de los mohos como microorganismos de interés biotecnológico.

52.- ¿De qué manera contribuye la biotecnología a paliar las agresiones que afectan al entorno?

53.- ¿Qué procesos tienen lugar en la maduración de los quesos y de qué depende el que se formen unos u otros

productos finales?

54.- Explica el proceso que se sigue en la fabricación del vino.

55.- Define antibiótico. ¿Cuáles son los principales grupos de microorganismos productores de antibióticos?

56.- Explica cómo se pueden obtener sustancias utilizando bacterias mediante ingeniería genética.

57.- Realiza una breve historia de cómo ha utilizado el ser humano los microorganismos desde los primeros

tiempos.

58.- ¿Qué se pretende con la aplicación de la ingeniería genética a la ganadería y la acuicultura? ¿En cuál de estos

campos se ha obtenido un mayor éxito y por qué? Razona la respuesta.

59.- ¿Qué microorganismos intervienen en la fabricación de los quesos?

60.- ¿Qué diferencia hay entre el pan ácimo y el pan normal?

61.- Cada vez es más frecuente la aparición de cepas bacterianas resistentes a antibióticos, especialmente a

aquellos que se vienen usando desde antiguo. ¿Cómo piensas que consiguen las bacterias ser cada vez menos

sensibles a los antibióticos? ¿Puede tener esto algo que ver con los constantes consejos médicos de no

automedicarse? ¿Por qué?

62.- Explica la frase gran parte de la biotecnología radica en el poder transformador de las enzimas.

63.- ¿Qué tipo de actividades engloba la biotecnología? ¿Con qué otras disciplinas está relacionada?

64.- ¿Qué son las llamadas PSC? ¿De dónde se extraen? ¿Qué sustancias contienen y para qué se utilizan?

65.- ¿Qué bacterias producen la conversión del etanol en ácido acético? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?

66.- ¿Qué procesos habría que seguir para fabricar una bebida como el whisky?

67.- Describe la importancia de la penicilina.

68.- ¿Cómo se elabora mediante técnicas de ingeniería genética la vacuna de la hepatitis B humana?

69.- ¿Cómo se dividen los microorganismos de interés industrial según los productos resultantes de sus

conversiones biológicas?

70.- Define que es un organismo transgénico y explica el proceso de obtención de plantas transgénicas.

71.- La siguiente reacción corresponde a la conversión de un alcohol en un ácido. ¿Qué organismos la llevan a

cabo? ¿Cuál es su aplicación desde el punto de vista industrial? CH3-CH2OH + O2 CH3-COOH + H2O.

72.- ¿En qué consiste el malteado?

73.- ¿En qué consiste la metodología semisintética que se está utilizando en el trabajo con los antibióticos?

74.- ¿Qué es la insulina? Existe alguna forma de obtenerla utilizando técnicas de ingeniería genética?

75.- Aplicaciones de la ingeniería genética en el campo de la medicina.

76.- ¿Qué fases principales se distinguen en la obtención del queso?

77.- La fabricación de la cerveza, igual que la del vino, se lleva a cabo gracias a la intervención de las levaduras.

¿Cuál es la levadura más utilizada para realizar estos procesos? Explica los pasos que hay que seguir para la

elaboración de la cerveza.

78.- ¿Cuál es la naturaleza química de los antibióticos? ¿Cuál es el principio de toxicidad selectiva?

79.- ¿Qué bacteria se utiliza habitualmente en ingeniería genética como huésped de un plásmido recombinante?

¿Qué fármacos importantes se pueden obtener de esta manera?



Soluciones

1.- ¿Qué características importantes presentan los plásmidos?

Solución: Los plásmidos son capaces de: Aportar toda la información para la conjugación (apareamiento) entre

bacterias. En este proceso se puede producir intercambio de plásmidos entre especies o géneros incapaces de

intercambiar genes cromosómicos. Conferir resistencia a los antibióticos (penicilina, cloramfenicol, estreptomicina)

y otras sustancias tóxicas para las bacterias. Permitir nuevas fuentes de nutrientes. Transformar la bacteria en

patógena.

2.- ¿Cuáles son las proteínas que codifica el genoma vírico? ¿Cuál es su función?

Solución: Los virus más simples contienen solo ADN o ARN para codificar de 4 a 8 proteínas, aunque existen virus

complejos que pueden codificar entre 100 y 200 proteínas distintas. Dichas proteínas pueden ser: Estructurales,

que constituyen la estructura final del virión. Enzimáticas, implicadas en la síntesis de los ácidos nucleicos.

Aglutinantes, que interactúan con los receptores celulares y capacitan al virión para propagar la infección.

3.- En relación con los ciclos lítico y lisogénico, explica qué seres vivos los llevan a cabo y cuál es su

funcionamiento.

Solución: Los virus bacteriófago. En la vía lítica se suceden los siguientes hechos: El virus se une a receptores

específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. La entrada del ácido nucleico del virus

interrumpe el funcionamiento normal de la bacteria, que pone a disposición del virus su maquinaria celular. Se

empieza a fabricar, con la información contenida en el ácido nucleico del virus, componentes víricos (proteínas de

la cabeza y cola y ácidos nucleicos). Los componentes víricos fabricados se ensamblan para dar lugar a nuevos

virus (unos 100 por célula infectada). Los nuevos virus provocan la rotura enzimática de la pared bacteriana y su

muerte. Los viriones liberados inician la infección de otras bacterias. En la vía lisogénica, la infección se inicia como

en el caso de la lisis, pero, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el

cromosoma bacteriano (a este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago,

puede ser transmitido a los descendientes de esta bacteria lisogénica, como cualquier otro gen en los que la

expresión de la información esté reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por

diversas causas, activarse e iniciar un ciclo lítico.

4.- Clasifica los virus siguientes atendiendo a criterios epidemiológicos y explica brevemente cómo se produce su

infección: a) Virus herpes. b) Virus del sarampión. c) Virus de la polio. d) Virus de la fiebre amarilla.

Solución: a) Los virus herpes pertenecen a los virus oncogénicos y se adquieren por contacto directo y estrecho,

por inyección y por mecanismos aún desconocidos. b) El virus del sarampión es un virus respiratorio. Su infección

se produce generalmente por inhalación de aerosoles (transmisión respiratoria) o por contacto (transmisión mano-

nariz o boca-ojo). c) El virus de la polio pertenece al grupo de los virus entéricos. Se adquiere por ingestión de

alimentos y agua (transmisión fecal-oral). d) El virus de la fiebre amarilla pertenece al grupo de virus transmitidos

por artrópodos. Parte del ciclo del artrópodo puede ser evadido por algunos virus por transmisión vertical. Esta

infección se puede transmitir transováricamente de una generación a otra.

5.- ¿Qué proteína antivírica ha creado grandes expectativas en la lucha contra los virus?

Solución: Los humanos y otros mamíferos, una vez infectadas sus células, sintetizan unas proteínas antivíricas

denominadas interferones. La presencia de dichos interferones impide la síntesis de proteínas víricas. Esta

proteína se ha podido obtener en cantidades significativas gracias a la ingeniería genética. Se ha demostrado su

eficacia en algunos tratamientos, pero la aparición de efectos secundarios ha disminuido las expectativas que en

1980 se crearon sobre su utilización. En biotecnología se continúa investigando sobre sus posibles propiedades

anticancerosas.

6.- Lee el siguiente texto: El virus de inmunodeficiencia humana, VIH, que causa el sida, se caracteriza por su

mutabilidad y la complejidad de su comportamiento, por lo que la ciencia no ha podido dar aún con un método

simple y universal para combatirlo.

Solución: La terapia que se aplica en la actualidad para tratar a las personas con síndrome de inmunodeficiencia

adquirida en los países desarrollados es la combinación de varios métodos que bloquean el desarrollo del VIH. En

España, entre los años 1995 y 1998, el descenso de casos de sida se cifra en torno al 45%. El cambio de rumbo

que ha experimentado la epidemia se debe, por una parte, a un buen plan de prevención y, de forma muy especial,

a las estrategias desarrolladas para evitar la transmisión por el uso compartido de material de inyección entre

usuarios de drogas por vía intravenosa; no hay que olvidar que el 64% de los casos de sida se deben a este

mecanismo de transmisión y que ocho de cada diez casos de sida en nuestro país tienen relación directa con el

consumo de drogas. Existen tres ideas claves que el Plan Nacional sobre el Sida intenta que estén constantemente

en los medios de comunicación: La percepción del riesgo de contraer la infección. Utilización del preservativo en

las relaciones sexuales fuera de la pareja estable y seronegativa. Lucha contra la discriminación y la

estigmatización que sufren los afectados.

7.- Las encefalopatías subagudas espongiformes transmisibles son causadas por formas acelulares, descritas por

Prusiner en 1982. ¿Cómo se denominan los agentes causantes de estas enfermedades? ¿Cómo se propaga la

infección?

Solución: Prusiner, en 1982, propuso los priones como causantes de ciertas enfermedades degenerativas

(hereditarias o contraíbles) de los mamíferos, incluidas las personas (síndrome de Kuru y de Creutzfeldt-Jakob).

Describió los priones como pequeñas partículas proteínicas infecciosas. La infección se propaga cuando proteínas

infecciosas entran en contacto con las normales situadas en las membranas internas de las neuronas. Se produce

entonces una reacción en cadena, en la que las moléculas patológicas atacan a las normales y estas,

transformadas en patológicas, a otras normales, etc., extendiendo la infección que invade el cerebro. La

acumulación de depósitos de priones, que no son eliminados por el organismo, en las neuronas causa su

destrucción. Existen casos de enfermedad de Alzheimer producidos por priones.

8.- ¿Qué tipos de estructuras presentan los virus? Explícalas ayudándote de un dibujo.

Solución: Estructura helicoidal. Es el tipo de estructura más simple. Consiste en una hélice de proteínas con el ARN

o el ADN protegido dentro de ella. Ejemplo, el virus del mosaico del tabaco. Virus icosaédrico o cuasi-esférico. La

cápsida está formada por un icosaedro. Cada una de las 20 caras triangulares está constituida por tres

subunidades capsídicas idénticas, haciendo un total de 60 subunidades por cápsida. Ejemplo, el virus de la polio.

Existen virus cuya cápsida, ya sea helicoidal o icosaédrica, está envuelta por una cubierta externa adicional, que en

muchos casos es un fragmento de la membrana plasmática de la célula huésped. Ejemplo de virus con cápsida

poliédrica y envoltura es el productor del herpes labial. Virus complejos. Algunos virus bacterianos, como los fagos

ADNbc, que atacan a la bacteria Escherichia coli, presentan viriones de estructura compleja. Estos fagos

presentan: Una cabeza icosaédrica. Una cola con una vaina helicoidal. Una placa basal donde acaba la cola, de la

que salen unas cortas espinas de anclaje que le sirven para fijarse a la bacteria.

9.- Comenta la relación que existe entre: a) los virus que infectan a las bacterias, b) el hecho de que determinados

virus pasen desapercibidos durante cierto período de tiempo cuando penetran en una célula. c) el tipo de infección

que presentan los virus lisogénicos.

Solución: a) Los virus que infectan las bacterias reciben el nombre de bacteriófagos. Los bacteriófagos son virus

complejos. En ellos se diferencian las siguientes partes: Una cabeza icosaédrica. Una cola formada por una vaina

helicoidal. Al final de la cola existe una placa basal de la que parten unas fibras a modo de patas. La placa junto

con las fibras sirven para la fijación del virus en la célula hospedadora. b) Una de las etapas del ciclo lítico de un

virus (bacteriófago) es la fase de eclipse. En esta fase, el virus, que ha penetrado dentro de la célula hospedadora,

pasa desapercibido, no pudiéndose detectar su presencia durante un corto período de tiempo que varía de unos

virus a otros. Sin embargo, durante esta fase se lleva a cabo la síntesis del genoma y de las proteínas víricas. En

esta etapa, el ácido nucleico vírico interrumpe el normal funcionamiento de la célula hospedadora y dirige su

metabolismo hacia la síntesis de nuevos componentes víricos, utilizando para ello todos los recursos de la célula

hospedadora. c) Los virus lisogénicos producen la infección latente. Muchos virus, entre ellos algunos

bacteriófagos, son lisogénicos. Una vez que penetran dentro de la célula hospedadora, no se multiplican de forma

inmediata, produciendo la lisis de dicha célula, sino que entran en un estado de latencia más o menos largo y

posponen su reproducción. En estos caso, el ácido nucleico vírico se integra en el ADN de la célula hospedadora,

incorporándose a algunos de sus cromosomas. A este estado del virus se le denomina fago atemperado o profago,

y la relación que se establece entre el virus y la célula huésped se denomina lisogenia.

10.- La teoría celular fue uno de los grandes avances de la biología del siglo XIX. Teniendo en cuenta la estructura

de los virus, analiza la posición de estos en relación con los enunciados de la teoría celular.

Solución: La teoría celular puede resumirse en los siguientes puntos: Todos los seres vivos están formados por

células. La célula es la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ya que posee la maquinaria necesaria para

mantener su propia existencia. Toda célula procede de otra preexistente. Ninguno de estos postulados es aplicable

a los virus, ya que los virus no son células; son organismos acelulares y parásitos celulares. Desde esta

perspectiva, los virus no encajarían en la definición de ser vivo y, por esta razón, muchos científicos no consideran

los virus como seres vivos. Sin embargo, al igual que todos los seres vivos, poseen información genética (ADN o

ARN) que les permite reproducirse, aunque solo podrán hacerlo parasitando una célula (parásitos obligados). Para

otros muchos científicos, los virus poseen la cualidad esencial de la vida: la información para ser reproducidos, y

por esta razón consideran los virus como seres vivos.

11.- ¿Qué tipos de manifestaciones patológicas presenta el virus del sida?

Solución: El virus del sida presenta cuatro tipos de manifestaciones patológicas, que son: Deficiencia inmunitaria,

ya que ataca a las células del sistema inmunitario: linfocitos T y macrófagos. Tumores, como pueden ser el linfoma

o el sarcoma de Kaposi (cáncer de piel). Enflaquecimiento, debido a la pérdida de grasa y musculatura, por

disfunción del crecimiento de los tejidos y la pérdida de apetito. Neuropatías, ya que el sida puede afectar al

sistema nervioso central, llegando a producir demencia.

12.- Lee el texto que sigue: El mal de Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana,

representando un 50% de las demencias. Los trabajos científicos están dejando claro que el porcentaje de

dementes entre las personas con más de 75 años sobrepasa el 10% en casi todos los países. Según la

Asociación de Alzheimer Internacional, la enfermedad puede comenzar a una edad tan temprana como los 50

años. No tiene cura conocida aún. Muchos equipos médicos están investigando las causas de la enfermedad, y

estas aún van en diversas direcciones. Las investigaciones de la Universidad de Cornell de Nueva York relacionan

la enfermedad con factores genéticos y beta amiloide, con factores ambientales, con infecciones víricas, con

determinados metales, con la exposición a campos electromagnéticos y con una anormal respuesta a la

inflamación.

Solución: La enfermedad no tiene cura, pero tiene tratamientos que se utilizan para paliar la situación. Hay

medicamentos que ayudan a desacelerar el deterioro de la acetilcolina, un producto químico necesario para la

comunicación entre las células del cerebro. El sentirse cuidado, con amor, con muchísima paciencia y

comprensión, es la mejor medicación que podemos suministrar al paciente. La realidad social española actual y

próxima es el cambio demográfico que está conduciendo a un importante envejecimiento de la población. El mal de

Alzheimer es la demencia más frecuente en la población anciana. Se calcula que en el mundo hay 22 millones de

personas que lo sufren. Científicamente, se define como una demencia progresiva y degenerativa del cerebro.

¿Tienes alguna información sobre las causas de esta enfermedad? ¿Crees que existe algún tipo de tratamiento?

¿Cuál debe ser la actitud de las personas que están en contacto con enfermos de Alzheimer?

13.- ¿Qué es un plásmido? ¿Por qué se les denominó transposones?

Solución: Los plásmidos son formas acelulares constituidas por moléculas circulares de ADN bicatenario

extracromosómico que pueden ser transferidas entre células. Se encuentran en todas las especies bacterianas en

número variable, aunque algunos organismos eucariotas, como las levaduras o la mosca del vinagre (Drosophila)

también los poseen. Hay normalmente de 2 a 30 copias de cada plásmido por célula. Se les denominó

transposones porque, aunque no son necesarios para la vida de la célula, proporcionan rasgos genéticos

importantes, ya que son capaces de insertarse en diferentes puntos del cromosoma e inducir la aparición de

mutaciones.

14.- Define retrovirus.

Solución: Son virus ARN monocatenarios que se replican a través de intermediarios de ADN bicatenario. Tras la

entrada del virus en la célula, el ARN del virus se transcribe mediante un enzima vírico, llamado transcriptasa

inversa, originándose una molécula de ADN bicatenario. Este ADN penetra en el núcleo celular y se inserta en un

cromosoma, recibiendo el nombre de provirus, que se transmite de generación en generación como cualquier

carácter heredable. Una vez integrado, el ADN bicatenario se transcribe en los ARN mensajeros, que originan, por

un lado, las cápsidas y las transcriptasas inversas y, por otro lado, las cadenas de ARN de los nuevos virus. A los

retrovirus pertenecen virus animales como el sarcoma de Rous o el virus del SIDA.

15.- ¿Cómo actúa un virus lisogénico?

Solución: El virus se une a receptores específicos de la pared de la bacteria y le inyecta su ácido nucleico. En la vía

lisogénica, una vez que el ácido nucleico del virus penetra en la bacteria, se integra en el cromosoma bacteriano (a

este fago integrado se le llama profago) y se replica con él. Así, en forma de profago, puede ser transmitido como

cualquier otro gen a los descendientes de esta bacteria lisogénica, en los que la expresión de la información del

ácido nucleico del virus está reprimida. Ahora bien, el profago puede, de manera espontánea o inducido por

diversas causas, liberarse e iniciar un ciclo lítico.

16.- Haz un dibujo del virus de Sida. Complétalo escribiendo los nombres de cada una de sus partes.

Solución: Se trata del virión del VIH. Tiene forma esférica de unos 100 nm de diámetro. Está envuelto por una

bicapa fosfolipídica de la que emergen unas protuberancias glucoproteicas. Cada protuberancia está anclada en

otra proteína que atraviesa la bicapa. Rodeando el nucleoide o corpúsculo central del virión, se encuentra una

envuelta de naturaleza proteica de forma trapezoidal. El nucleoide está constituido por una tercera capa proteica,

en cuyo interior se encuentran dos moléculas idénticas de ARN rodeadas por unas fundas de proteínas que llevan

adheridas moléculas de transcriptasa inversa.

17.- ¿Qué son formas acelulares? ¿Cuáles son las más conocidas?

Solución: Todos los organismos que se integran en los cinco reinos son células o están formados por conjuntos de

ellas. Sin embargo, en la naturaleza existen otras formas, llamadas acelulares o subcelulares, que carecen de

estructura celular, no pueden alimentarse ni crecer y, aunque son capaces de reproducirse, solo lo hacen dentro de

una célula huésped, utilizando sus estructuras vitales. Entre las formas acelulares se encuentran los plásmidos, los

viroides y los virus. Los priones son un caso aparte. Están formados por moléculas proteicas de las que no se

conoce exactamente su mecanismo reproductor.

18.- Formas de replicación que presentan los virus que contienen ADN.

Solución: Una vez que se introducen en el citoplasma de la célula huésped, estos virus pueden replicarse de tres

formas: Virus con ADN monocatenario. La cadena única se replica en una doble cadena, que, por un lado, sirve de

molde para sintetizar el ADN monocatenario vírico y, por otro, se transcribe en ARNm, que se traduce

posteriormente dando lugar a las proteínas víricas. Ejemplo, algunos virus de bacterias. Virus de ADN bicatenario,

virulentos. La doble cadena se replica en nuevo ADN vírico y se transcribe en los ARNm. Estos se traducen en las

proteínas de la cápsida y en los enzimas que controlan el metabolismo de la célula infectada. Ejemplo, los

adenovirus. Virus de ADN bicatenario, atemperados. El ADN vírico se integra en el genoma de la célula huésped.

La replicación del genoma está condicionada por una proteína represora que se sintetiza a partir de un ARNm del

mismo virus. El ADN vírico se replica conjuntamente con el cromosoma de la célula infectada, por lo que el virus no

se multiplica. Este virus atemperado puede retornar al estado virulento por escisión del ADN. Ejemplo, los virus

oncogénicos.

19.- En el ciclo lítico de un virus se produce una fase de eclipse. ¿Qué está sucediendo durante dicha fase?

Solución: Es un período en el que desaparecen las estructuras del virión. La presencia del virus en la célula no se

pone de manifiesto ni al microscopio electrónico ni por su infectividad. Su duración varía con arreglo a cada virus.

Sin embargo, es en esta fase donde se llevan a cabo la síntesis del genoma y de las proteínas víricas. Dentro de la

célula se produce el desensamblaje del virión, e, inmediatamente, el ADN vírico interacciona con la maquinaria del

huésped para transcribir el ARNm vírico, que es traducido en proteínas víricas por los ribosomas, los ARNt y los

factores de traducción de la célula huésped. El ADN del virus también se replica. La mayoría de los productos

proteicos víricos pertenecen a una de estas tres categorías: Enzimas especiales, necesarios para la replicación

vírica. Factores de inhibición, que detienen la síntesis normal del ADN, ARN y proteínas de la célula huésped.

Proteínas utilizadas para la construcción de nuevos viriones (producidas en mayor cantidad que los otros dos

tipos).

20.- ¿Qué papel han desempeñado los virus en la evolución de los seres vivos?

Solución: Hay autores que opinan que los virus han tenido un papel fundamental en la evolución de los seres vivos.

Los virus pueden insertarse en el material genético de algunos seres vivos, transportando la información a otros.

Esto llevaría a una ampliación de la teoría endosimbionte de Margulis. Se han encontrado multitud de secuencias

virales en genomas de distintas especies.

21.- ¿Podrías explicar por qué la única solución posible para combatir el VIH es la prevención? ¿Cuáles son los

tratamientos que se utilizan?

Solución: Mientras que no exista una vacuna eficaz disponible, y debido a la diversidad genética del VIH, la única

solución es la prevención. Al principio de la infección, el sistema inmunitario controla al virus; pero al cabo de un

tiempo este acaba por destruirlo. El tratamiento de la infección se puede hacer por dos vías diferentes: Por un lado,

hay que prevenir y tratar las enfermedades oportunistas y los cánceres. Por otra, tratar de eliminar el virus con

productos como el AZT, que bloquea la multiplicación de los virus en el organismo.

22.- ¿Cuáles son los agentes infecciosos conocidos más pequeños? ¿Cómo están formados? ¿Qué tipo de

enfermedades producen?

Solución: Los agentes infecciosos más pequeños conocidos son los viroides. Están formados por pequeñas

moléculas de ARN monocatenario circular y carecen de recubrimiento proteico. Su replicación depende por

completo de los enzimas de la célula huésped. Se supone que actúan interfiriendo los genes nucleares, sin llegar a

traducirse en ningún tipo de proteínas. Son parásitos exclusivos de plantas superiores. Se conocen enfermedades

viroídicas en la patata, el limonero, el aguacate, el tabaco, el pepino y el cocotero. Producen malformaciones,

necrosis, clorosis o moteados de las hojas; agrietamiento y deformaciones de los tallos y los frutos y enanismo

general de la planta.

23.- Definición de virus y características.

Solución: Desde el punto de vista bioquímico, los virus son pequeñas moléculas de ácido nucleico protegidas

dentro de cápsulas proteicas que las capacitan para entrar en las células. Pueden ser observados únicamente al

microscopio electrónico, ya que su tamaño va desde los 20 a los 300 nm. Sus características son las siguientes:

Solo pueden multiplicarse en el interior de una célula viva, ya que necesitan sus estructuras sintéticas y

productoras de energía. Son parásitos obligados. Presentan un único tipo de ácido nucleico: ADN o ARN, pero

nunca ambos a la vez. Presentan una fase de eclipse en su ciclo de multiplicación en la que no pueden ser

localizados dentro de la célula huésped.

24.- ¿De qué formas se produce la penetración del ADN o ARN vírico durante el ciclo lítico?

Solución: Existen cuatro formas mediante las que el ADN o ARN vírico atraviesan la membrana plasmática hacia el

citoplasma. En algunos casos, puede entrar el virión completo o solamente el material genético: Por penetración

directa entra el virus completo a través de la membrana plasmática. Mediante endocitosis, el virus, tras ser

englobado en una invaginación de la membrana, es liberado en el citoplasma. Por fusión de membranas entre los

virus con envoltura. La membrana lipoproteica del virus se integra en la celular, y la partícula se libera en el

citoplasma. El virus de la gripe, y otros virus con envoltura, penetran por un mecanismo combinado de endocitosis

y fusión de membranas.

25.- Escribe todo lo que sepas acerca de los virus oncogénicos.

Solución: Los virus oncogénicos se adquieren por contacto directo y estrecho, por inyección y por mecanismos aún

desconocidos. En general, infectan únicamente órganos diana específicos, donde suelen permanecer persistentes

y provocar la transformación de la célula huésped en malignas, con la formación de un tumor canceroso. Los virus

se diseminan dentro del organismo mediante cinco rutas: De célula a célula. Favoreciendo la fusión de varias

células como el sarampión. A través de la sangre o la linfa (polio, paperas, sarampión, hepatitis B, SIDA). Sistema

nervioso (herpes zóster). En secreciones de las células infectadas (herpes genital).

26.- ¿Qué son los protooncogenes y qué relación tienen con los cánceres humanos?

Solución: Los protooncogenes son células normales que llevan secuencias de ADN similares a las de los virus

oncogénicos. La mayoría de los cánceres humanos parecen deberse a la activación de sus protooncogenes. Hay

varios procesos para activar los protooncogenes y convertirlos en oncogenes de cánceres, como el de próstata,

pulmón, mama o colon.

27.- ¿Qué características presentan los microorganismos? ¿A qué reinos pertenecen?

Solución: Los microorganismos son un grupo muy heterogéneo de organismos que tienen en común las siguientes

características: Poseen un tamaño muy pequeño, por lo que solo son visibles con ayuda del microscopio; de ahí su

nombre. Tienen un metabolismo muy acelerado. Se multiplican con gran rapidez, debido a su organización tan

simple y a la rapidez de su metabolismo. Se difunden con suma facilidad, estando diseminados por todas partes.

Atendiendo a su organización, pueden ser tanto procariotas como eucariotas. Atendiendo a los efectos que

producen, algunos son inofensivos, otros son beneficiosos e imprescindibles, y algunos son nocivos. A los

microorganismos se los incluye en tres de los cinco reinos en que se dividen los seres vivos según Margulis; estos

reinos son: el reino monera, que comprende las eubacterias y las arqueobacterias, el reino protoctista, que incluye

protozoos y algas unicelulares, y el reino fungi, que incluye los hongos, algunos de los cuales son considerados

microorganismos (levaduras, mohos). También son considerados microorganimos los virus, que son seres

acelulares no pertenecientes a ninguno de los cinco reinos.

Tipos de bacterias según su morfología. Una de las características más fácilmente observables es su morfología,

esta fue utilizada en las primeras clasificaciones que se hicieron de las bacterias. Atendiendo a su morfología,

dentro de las bacterias se diferencian los siguientes grupos: Cocos: tienen forma esférica. Muchos de ellos se

disponen agrupados; según como se agrupen, se diferencian varios tipos: diplococos, cuando se presentan

agrupados en parejas, los estafilococos se agrupan en forma arracimada, estreptococos, cuando forman cadenas,

y sarcinas, cuando forman masas cúbicas. Bacilos: tienen forma de bastoncillo, es decir, son cilíndricas, rectas y

más o menos alargadas. A veces se presentan asociadas formando cadenas. Vibrios: tienen forma de coma es

decir son cilíndricas cortas y curvas. Espirilos tienen forma alargada y ondulada, las espiras están poco marcadas.

Espiroquetas: son alargadas y en espiral, con las espiras más marcadas que en las anteriores. Además algunas

bacterias tienen otros aspectos piriformes, irregulares, etc.

28.- Principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos.

Solución: Las principales diferencias que presentan los distintos grupos de microorganismos las podemos englobar

en dos grupos: estructurales y funcionales. Diferencias estructurales: Estas diferencias están relacionadas con el

tipo de organización que presentan. Así, tenemos: Los virus no tienen organización celular, sino que son

acelulares. Están formados por: * Un filamento de ácido nucleico, que puede ser ADN o ARN. * Una envoltura

protéica, llamada cápsida, que rodea el ácido nucleico. * En algunos, por fuera de la cápsida, otra envoltura similar

a la membrana de las células. Los microorganismos pertenecientes al reino monera son unicelulares de

organización procariota. Tienen las siguientes características: * Carecen de membrana nuclear y, por consiguiente,

de núcleo definido. Por lo tanto, el material genético, que esta formado por una molécula de ADN bicatenaria y

circular, se encuentra libre en el citoplasma. * La membrana plasmática presenta pliegues (mesosomas), y en ellos

se localizan numerosas enzimas, entre otras las enzimas respiratorias; en algunos en estos pliegues también llevan

los pigmentos fotosintéticos. * La mayoría poseen pared celular, y en algunos existen flagelos. * En el citoplasma

poseen ribosomas de 70 S, pero carecen de otros orgánulos celulares. Los microorganismos pertenecientes a los

reinos protoctistas y hongos son mayoritariamente unicelulares y eucariotas. Aunque en estos reinos hay individuos

pluricelulares, como ocurre con muchas algas, solo se considera microorganismos a los individuos unicelulares o

pluricelulares microscópicos. Entre los microorganismos del reino protoctistas, algunos carecen de pared celular

(protozoos), mientras que otros (algas) poseen pared celular, formada principalmente por celulosa; estos últimos

además poseen pigmentos fotosintéticos (clorofila y otros). Los microorganismos del reino hongos tienen pared

celular de quitina. Diferencias funcionales: En cuanto al metabolismo: Algunos son autótrofos, pudiendo ser

fotosintéticos (sulfobacterias y algas) o quimiosintéticos (bacterias nitrificantes), según que la fuente de energía que

utilizan para transformar la materia inorgánica en orgánica sea la luz solar o la energía desprendida de la oxidación

de compuestos inorgánicos. Dentro de los fotosintéticos, algunos son fotosintéticos oxigénicos (algas), y otros son

fotosintéticos anoxigénicos (sulfobacterias). Otros son heterótrofos; a este grupo pertenecen los protozoos, los

hongos y la mayoría de las bacterias. Dentro de este grupo, según como obtengan los compuestos orgánicos,

pueden ser de tres tipos: * Saprófitos: obtienen los compuestos de la materia orgánica muerta sobre la que viven y

a la que descomponen mediante fermentaciones. A este grupo pertenecen algunas bacterias y algunos hongos. *

Simbiontes: obtienen los compuestos de otros seres sobre los que viven y a los que ocasionan algún beneficio. A

este grupo pertenecen algunas bacterias, como las que forman la flora intestinal. * Parásitos: obtienen los

compuestos de otros seres sobre los que viven y a los que ocasionan alteraciones más o menos graves. A este

grupo pertenecen las bacterias patógenas, algunos protozoos y algunos hongos. En relación con el metabolismo, la

mayoría de los microorganismos son aerobios, necesitan oxígeno. Otros son anaerobios, son capaces de vivir sin

oxígeno, pudiendo ser estrictos o facultativos. En cuanto a la reproducción, destacamos lo siguiente: La mayoría

tienen reproducción asexual, en unos casos por bipartición (bacterias, protozoos, algas), en otros casos por

gemación (levaduras), y en otros por esporulación (algunos protozoos, algas, hongos). En las bacterias la

bipartición es diferente a la que se da en los demás tipos, es directa, sin procesos de mitosis. La reproducción

sexual también se da en algunos casos. Las bacterias no tienen reproducción sexual propiamente, pero sí

presentan fenómenos parasexuales. Los virus se diferencian de los demás microorganismos en que no tienen

metabolismo propio y, para poder reproducirse, necesitan de la maquinaria de la célula; por ello, son parásitos

obligados.

29.- ¿En qué consiste la conjugación sexual?

Solución: La conjugación sexual es uno de los procesos parasexuales que se dan en las bacterias, mediante el

cual se transfiere material genético entre bacterias que pueden o no ser de la misma especie, produciéndose una

recombinación genética. En la conjugación sexual una bacteria donadora transfiere una réplica de su ADN o parte

de él a otra bacteria denominada receptora. Esta transferencia se realiza a través de unos finos filamentos

proteicos huecos, llamados fimbrias o pili, de la bacteria donadora, que se fijan sobre la bacteria receptora. En la

conjugación sexual intervienen dos tipos de bacterias: Las bacterias donadoras son aquellas que además del

cromosoma bacteriano poseen pequeñas moléculas de ADN bicatenario y circular (plásmidos), denominadas

episoma o factor F; estas moléculas llevan la información para formar las fimbrias. Las bacterias donadoras pueden

ser de dos tipos: F+, si el factor F está libre en el citoplasma, y Hfr, si está integrado en el cromosoma bacteriano.

Las bacterias receptoras son aquellas que carecen de factor F o episoma y se las denomina F Si la bacteria

donadora es F+, a través de las fimbrias se transfiere una copia del episoma a la bacteria receptora F. De esta

manera, la bacteria receptora se convierte en donadora. Si la bacteria donadora es Hfr, el ADN cromosómico, junto

con el episoma que lleva integrado, se duplica. Estas bacterias, al transferir el factor F a la bacteria receptora,

transfieren un fragmento más o menos grande de la copia de su cromosoma; no se suele transferir toda la copia

porque las fimbrias son frágiles y se rompen antes de terminar la transferencia, interrumpiéndose esta. El

fragmento de ADN transferido se integra mediante entrecruzamiento en el cromosoma de la bacteria receptora,

modificándose su información y apareciendo en ella caracteres de la bacteria Hfr. Si no se produce

entrecruzamiento, el fragmento transferido se degrada y la bacteria receptora queda con la misma información.

30.- ¿Por qué se caracterizan los hongos?

Solución: Son organismos eucariotas unicelulares o pluricelulares; los pluricelulares no forman verdaderos tejidos,

por ello se dice que tienen organización talofita. Las células que los forman tienen paredes celulares rígidas que

están constituidas por quitina. En estas células se almacena glucógeno como reserva energética. Las células de

los hongos pluricelulares se disponen formando filamentos que pueden ramificarse; a cada uno de estos filamentos

se le denomina hifa. Las hifas se entrecruzan de forma laxa, y al conjunto de todas ellas se le denomina micelio, el

cual constituye el aparato vegetativo del hongo. Las hifas pueden ser de dos tipos: tabicadas y sifonales o

cenocíticas. * Tabicadas: cuando las células de la hifa están separadas por tabiques transversales. * Sifonales:

cuando las células de la hifa no están separadas por tabiques. En determinadas circunstancias, los micelios

producen unas estructuras reproductoras que tienen formas diversas y que se denominan cuerpos fructíferos o

carpóforos. Las setas son estructuras de este tipo. Los carpóforos tienen una estructura análoga al micelio, pero

aquí las hifas se disponen entrecruzadas y fuertemente apretadas. En ellos se formarán las esporas. Tienen

nutrición heterótrofa; por lo tanto, necesitan compuestos orgánicos para nutrirse, ya que no los pueden sintetizar.

Según como los obtengan, pueden ser: Saprófitos: viven en lugares húmedos, con abundante materia orgánica

muerta (hojas, estiércol, paja, madera etc.) sobre la que viven y de donde obtienen los nutrientes orgánicos que

necesitan. Simbiontes: son hongos que, para obtener los nutrientes orgánicos que necesitan, se asocian con otros

seres vivos a los que proporcionan algún beneficio. Parásitos: algunos hongos obtienen los nutrientes orgánicos de

otros seres vivos animales o vegetales sobre los que viven y a los que ocasionan trastornos más o menos graves.

En los hongos la reproducción puede ser: sexual y asexual. Esta última, salvo en las levaduras, que es por

gemación, es por esporas. Las esporas son células especiales que suelen estar rodeadas por una cubierta

resistente; cuando se liberan son diseminadas por el viento, el agua, los animales etc. Si caen en lugares

adecuados, germinan, dando lugar a nuevos micelios. Las esporas pueden originarse después de procesos

sexuales mediante meiosis (meiosporas), o bien mediante mitosis (mitósporas). Se forman en unas estructuras

especiales denominadas esporangios, que son de diferentes tipos: conidios, ascas y basidios. Los hongos son

seres muy importantes desde diferentes puntos de vista: En ecología tienen gran importancia, ya que actúan como

descomponedores de la materia orgánica. Las levaduras intervienen en muchas fermentaciones que se han

utilizado en diversos procesos industriales: fabricación del pan, fabricación de bebidas alcohólicas, etc. Algunos

hongos tienen importancia en medicina, porque fabrican sustancias de interés (antibióticos, alucinógeno, etc).

Muchos hongos se utilizan en la alimentación humana, debido a que los cuerpos fructíferos (setas) que producen

son comestibles (champiñón, níscalo, trufas, etc). Otras, por el contrario, son venenosas (Amanita phalloides,

boleto se Satanás etc). Algunos hongos son parásitos de animales y de vegetales a los que producen

enfermedades más o menos graves.

31.- ¿Por qué se caracterizan las Arqueobacterias?

Solución: Constituyen un grupo heterogéneo al que en la actualidad se considera separado de las bacterias,

aunque al igual que ellas tiene organización procariota. Las paredes celulares son de diversos tipos, pero en

ningún caso poseen peptidoglicanos, ya que falta el ácido murámico. La membrana plasmática está compuesta por

unos lípidos especiales, constituidos por glicerol, que se unen mediante enlaces éter a alcoholes isoprenoides de

cadena larga. Su estructura es similar a la de otras membranas. Tienen algunas características comunes con los

eucariotas; entre ellas, destacan las siguientes: tienen algunos genes que transcriben ARNt que poseen intrones

como los eucariotas, al igual que en eucariotas la síntesis proteica no la inhibe el cloranfenicol y, por último, el

ARN-polimerasa es más parecido al de los eucariotas que al de las bacterias. Tienen formas diversas: esféricas,

espirales, bastoncillos, etc. Se reproducen principalmente por división binaria, gemación y fragmentación. Algunas

son autótrofas, otras, no, algunas son aerobias, otras, anaerobias. Se desarrollan en condiciones ambientales

extremas.

32.- Principales rasgos de los protoctistas. ¿Cuántos grupos se diferencian dentro de este reino?

Solución: El nombre de este reino fue propuesto por H.F. Copeland en 1956. Constituye un grupo heterogéneo que

tiene organización eucariota. La mayoría de los individuos de este reino es unicelular, aunque también se incluyen

seres pluricelulares, como las algas macroscópicas. Algunos son autótrofos (algas), siendo fotosintetizadores

oxigénicos, es decir, realizan la fotosíntesis y utilizan como fuente de electrones el H2O; por ello, en este proceso

liberan O2. Otros son heterótrofos (protozoos). Todos viven en el agua o en medios húmedos. Algunos son móviles

y se desplazan mediante undulipodios (cilios y flagelos) o por pseudópodos. Se pueden reproducir sexual y

asexualmente. Margulis y Schwartz incluyen dentro de este reino tres grandes grupos: protozoos, algas y los

denominados hongos inferiores. Protozoos Son protoctistas unicelulares, carentes de pared celular y heterótrofos.

Viven en el agua o en ambientes húmedos, muchos son de vida libre y algunos son parásitos. Se diferencian cuatro

grandes grupos: Flagelados o zoomastiginos: Tienen uno o más flagelos, de ahí el nombre. Algunos son parásitos.

En este grupo se incluyen los tripanosomas, como el Tripanosoma gambiense, que es el causante de la

enfermedad del sueño. Ciliados: Son de vida libre. Presentan dos tipos de núcleos: un macronúcleo, que regula el

metabolismo, y un micronúcleo, que intervine en la reproducción. Poseen cilios, de ahí su nombre. Se dan

fenómenos de conjugación sexual. Aquí se incluyen los paramecios. Rizópodos: Se mueven por pseudópodos. Son

de vida libre y parásitos. Algunos presentan caparazón calcáreo o silíceo. Aquí se incluyen entre otros las amebas

y los foraminíferos. Esporozoos: Son todos parásitos. Entre los que afectan al hombre están los plamodios, que

causan el paludismo, y el Toxoplasma, causante de la toxoplasmosis. Algas Son protoctistas unicelulares y

pluricelulares; las células, en general, tienen pared celular. Son autótrofos fotosintéticos, por lo que presentan

clorofila; en muchos casos, además, tienen otros pigmentos que pueden enmascarar la clorofila. Viven

principalmente en el agua o en un medio húmedo. Algunas son microscópicas, pero otras pueden alcanzar un gran

tamaño. Las formas microscópicas viven flotando en el agua y constituyen el fitoplancton. Se diferencian varios

grupos: Dinoflagelados o pirrofitos: Son unicelulares marinas, poseen flagelos. Crisofitos: Son unicelulares marinas

y de agua dulce, tienen flagelos. Euglenofitos: Son unicelulares de agua dulce, sin pared celular. Bacilariofitas o

diatomeas: Son unicelulares de agua dulce o marinas, poseen un caparazón silíceo formado por dos piezas o

valvas. Clorofitos o algas verdes: Son uni y pluricelulares, marinas y de agua dulce. Tienen color verde debido a la

clorofila. Feofitos o algas pardas: Uni y pluricelulares, en su mayoría marinas, son de color pardo debido al

pigmento fucoxantina que enmascara la clorofila. De ellas se obtienen numerosas sustancias de interés industrial y

alimentario. Rodofitos o algas rojas: Son uni y pluricelulares, la mayoría marinas. Son de color rojo debido a la

ficoeritrina. De ellas se extraen sustancias de interés, como el agar. Hongos inferiores Son protoctistas

microscópicos, heterótrofos que viven en lugares húmedos; algunos son parásitos. Se diferencian dos grupos:

Mixomicetos: Son los hongos mucilaginosos, presentan formas ameboides unicelulares, sin pared celular, que

posteriormente se juntan y forman una masa gelatinosa multicelular y móvil. A partir de ella se desarrolla el cuerpo

fructífero, que forma esporas. Oomicetos: Son unicelulares o pluricelulares con hifas cenocíticas. La paredes

celulares son celulósicas. Son acuáticos, algunos son saprófitos y otros son parásitos (causante del mildiu de la

patata o de la vid).

33.- ¿Qué tienen en común y en qué se diferencian las paredes celulares de las eubacterias Gram + y las Gram -?

Cita algún ejemplo de cada uno de estos grupos.

Solución: Lo que presentan en común las paredes bacterianas de estos dos grupos de bacterias es que ambas

están formadas por mureína, que es un peptidoglicano. Los peptidoglicanos son heterósidos, es decir, son glúcidos

complejos en los que se diferencian dos partes: una parte glucídica y una parte no glucídica (aglicón): La parte

glucídica esta formada por largas cadenas de polisacáridos que se disponen en paralelo. Estas cadenas

polisacáridas están constituidas por dos clases de unidades: el NAG (N-acetil-glucosamina) y el NAM (N-acetil-

murámico), que se disponen alternativamente y se unen mediante enlaces (1-4). La parte no glucídica está formada

por tetrapéptidos que se unen a los NAM. Entre los tetrapéptidos de las cadenas adyacentes se pueden establecer

enlaces peptídicos que unen transversalmente estas cadenas polisacáridas. Las principales diferencias entre estos

dos grupos de eubacterias son las siguientes: Al grupo de bacterias Gram + pertenecen, entre otras: algunas

bacterias patógenas (las causantes de la sífilis, la peste bubónica, el tifus, etc), bacterias del ciclo del nitrógeno

(Nitrobacter, Azotobacter, Nitrosomonas, Clostridium, etc), las cianobacterias, etc. Al grupo de bacterias Gram -

pertenecen, entre otras: algunas patógenas (la causante de la difteria, el botulismo, la tuberculosis, el tétanos, etc),

otras de interés industrial, como Lactobacillus y Streptococcus, etc.

34.- Señala las características más destacadas de los individuos del reino monera e indica los principales grupos

que se diferencian en él.

Solución: Los organismos del reino monera presentan las siguientes características: Son organismos de

organización procariotica. Son unicelulares, aunque a veces pueden formar colonias. Sus dimensiones oscilan

entre 0,2 y 10 m. Pueden ser inmóviles, aunque frecuentemente se pueden desplazar, bien por deslizamiento o

bien por flagelos. El material genético nunca está aislado del citoplasma mediante una membrana, es decir, no

poseen un núcleo diferenciado. Este material está formado por una molécula de ADN bicatenaria y circular. En

algunos casos existen además otras moléculas pequeñas de ADN circulares denominadas plásmidos. La

membrana plasmática presenta intrusiones citoplasmáticas (mesosomas) de formas diversas. En estas intrusiones

se localizan numerosas enzimas, entre otras, las enzimas respiratorias. Igualmente, las formas fotosintéticas con

frecuencia llevan los pigmentos fotosintéticos en estas membranas. En la mayoría de los individuos existe pared

celular. En el citoplasma apenas existen orgánulos, los únicos que aparecen en todos son los ribosomas, que

tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. Todos se reproducen de forma asexual, generalmente por

bipartición. Además, también presentan fenómenos parasexuales (conjugación, transformación, etc.), que permiten

la transferencia de genes y la recombinación genética. La clasificación de este reino es bastante compleja. Según

la sistemática Bergey's, que es la más utilizada por los microbiólogos, dentro de este reino se diferencian dos

grandes grupos: Las eubacterias. Dentro de ellas se distinguen tres grandes divisiones: Eubacterias con pared

celular Gram negativa. A este grupo pertenecen entre otras las bacterias fijadoras del nitrógeno (Rhizobium), las

bacterias nitrificantes (Nitrobacter, Nitrosomas), las cianobacterias (Oscillatoria), etc. Eubacterias con pared celular

Gram positiva. Aquí se incluyen muchas bacterias patógenas productoras de diversas enfermedades como:

tuberculosis, tétanos, botulismo, etc; otras de interés industrial como: Lactobacillus, Streptococcus, etc. Eubacterias

sin pared celular. Constituyen el grupo que antes se conocía con el nombre de micoplasmas. Arqueobacterias.

Forman un grupo heterogéneo que muchos científicos consideran separadas de las bacterias.

35.- ¿Qué son las endosporas?

Solución: Son formas de resistencia que se originan en el interior de algunas bacterias, de ahí el nombre de

endospora, como respuesta a condiciones ambientales adversas. Las endosporas están formadas por el ADN

bacteriano, una pequeña porción de citoplasma deshidratado y una cubierta gruesa en la que se diferencian tres

capas, que de dentro afuera son: el córtex, la cubierta de la espora (es una capa densa, formada por proteínas

ricas en cisteína y aminoácidos hidrófobos) y el exosporio, que solo está presente en algunas. Las endosporas

protegen al cromosoma bacteriano de las condiciones ambientales adversas y pueden permanecer en vida latente

durante mucho tiempo. Son muy resistentes al calor, la sequedad, las radiaciones ultravioleta e ionizantes, y a

otros agentes químicos adversos. Cuando las condiciones ambientales se hacen favorables, germinan y dan de

nuevo lugar a la bacteria. Las endosporas son típicas de bacterias Gram positivas, aerobias y anaerobias. Entre los

principales géneros formadores, de endosporas destacan: Clostridium y Bacillus.

36.- Explica la función de las siguientes bacterias en el ciclo del nitrógeno: Azotobacter. Nitrosomonas. Nitrobacter.

Solución: Azotobacter. Participa en la fijación biológica del nitrógeno atmosférico (N2). Estas bacterias toman

directamente el N2 del aire y lo utilizan para formar sus aminoácidos. El compuesto que se obtiene de la fijación es

el amoniaco. La fijación del N2 enriquece el suelo de ión amonio, forma nitrogenada que puede ser utlizada por las

plantas, ya que estas no pueden asimilar directamente el N2 atmosférico. De esta forma pueden incorporarse al

suelo unos 28 kg de nitrógeno por hectárea y año. Nitrosomonas. Es una bacteria nitrificante que oxida el amoniaco

del suelo a nitritos. El proceso recibe el nombre de nitrosación y se produce a través de la siguiente reacción:

(NH4)2CO3 + CO2 2HNO2 + CO2 + 3H2O + energía Nitrobacter. Realiza la segunda etapa de la nitrificación: la

nitratación. En este proceso los nitritos, que son tóxicos, se oxidan a nitratos, que ya pueden ser tomados por las

raíces de las plantas, disueltos en agua. 2KNO2 +O2 2KNO3 + energía

37.- ¿Qué es una toxina? ¿En qué grupos se clasifican las toxinas según sus propiedades químicas? Señala

algunos ejemplos.

Solución: Las toxinas son moléculas producidas por microorganismos que causan daños concretos en el huésped

al que infectan. Estas moléculas son, generalmente, proteínas o lipopolisacáridos. Las toxinas se dividen en

función de sus propiedades químicas en dos grupos: Las exotoxinas son proteínas solubles que fabrica y segrega

la bacteria al medio en el que vive, por lo que aparecen en los extractos celulares o en los medios de cultivo

bacterianos. Normalmente se destruyen fácilmente con el calor. Se distinguen tres tipos: - Enterotoxinas: actúan

estimulando anormalmente las células de la mucosa intestinal. Entre ellas se encuentran la toxina del cólera y las

producidas por E. Coli. - Citotoxinas: matan enzimáticamente a las células del huésped. Ejemplo la toxina diftérica.

- Neurotoxinas: Bloquean la transmisión sináptica de los impulsos nerviosos. Toxina botulínica y tetánica. Las

endotoxinas son lipopolisacáridos de la membrana de las bacterias Gram-negativas. Son resistentes al calor.

Producen diarreas, fiebre y, en ocasiones, hemorragias internas.

38.- Las técnicas de cultivo de microorganismos exigen que el trabajo se realice en condiciones asépticas para

evitar las posibles contaminaciones. Una condición indispensable es la esterilización de los materiales que se van a

utilizar. a) Define esterilización. b) Indica qué método emplearías para esterilizar los siguientes medios: Material de

laboratorio de vidrio. Material de laboratorio de vidrio. Cámara de siembra. Suero. Limpieza de las superficies de

trabajo.

Solución: a) La esterilización es un tratamiento que consigue la eliminación de todos los organismos de un medio.

La esterilización puede lograrse con la utilización de diversas técnicas. b) Material de vidrio. La técnica más

utilizada es la esterilización por calor húmedo que se lleva a cabo en los autoclaves. Los autoclaves son recipientes

en los que se consiguen presiones superiores a la atmosférica y muy altas temperaturas. A temperaturas

superiores a 120 se consigue la eliminación de las esporas. También se utiliza calor seco en hornos que alcanzan

temperaturas de 140 a 180 durante tiempos muy largos (periodos de una hora y media a dos horas). Cámara de

siembra. Son las cámaras que se utilizan en los laboratorios para realizar los trabajos microbiológicos. Mediante

lámparas de luz ultravioleta se reduce el número de microorganismos (sobre todo bacterias y esporas de hongos)

presentes en el aire. Suero. Para la esterilización de sueros y otros líquidos que no resisten altas temperaturas se

utiliza la esterilización por filtración. El líquido se hace pasar a través de un filtro estéril que retiene los

microorganismos por el tamaño de sus poros y por adsorción. Superficie de trabajo. Para la eliminación de los

microorganismos presentes en las superficies de trabajo se utilizan productos químicos tóxicos y volátiles. Estas

sustancias se aplican antes y después de haber trabajado con microorganismos.

39.- ¿Cuáles son las funciones generales que realizan los microorganismos en la naturaleza? ¿Sería posible la

vida en la Tierra sin microorganismos?

Solución: Los microorganismos presentan una gran variedad de especializaciones fisiológicas que les permiten

realizar múltiples transformaciones en la naturaleza. Su papel principal consiste en la intervención en los ciclos

biogeoquímicos, donde producen las transformaciones necesarias para el reciclaje de la materia. Además,

establecen importantes relaciones ecológicas con otros seres vivos actuando, por ejemplo, como simbiontes o

patógenos. Se puede afirmar que debido a sus múltiples e importantes funciones la vida en la Tierra no sería

posible sin la presencia de los microorganismos. Las funciones que realizan los microorganismos en la naturaleza

se pueden resumir en los siguientes apartados: Los microorganismos autótrofos actúan de productores en los

ecosistemas, sintetizando grandes cantidades de materia orgánica que es consumida por los organismos

superiores. Los microorganismos heterótrofos se alimentan de compuestos orgánicos solubles y son, a su vez,

alimento para los organismos superiores. Los microorganismos heterótrofos también actúan en el proceso de

mineralización de los compuestos orgánicos, al transformarlos en inorgánicos. Participan en la descomposición de

las rocas y en la formación del suelo. Transforman compuestos de nitrógeno, azufre y hierro en los ciclos

biogeoquímicos. Son los descomponedores en las cadenas tróficas de los ecosistemas. Juegan un importante

papel, tanto en la formación recursos geológicos de interés económico (carbón o petróleo) como en su destrucción.

40.- Define enfermedad infecciosa y describe las distintas vías de transmisión de los patógenos.

Solución: Las enfermedades infecciosas son aquellas producidas por microorganismos. Estos son transmitidos a

los individuos sanos desde los reservorios de la infección, que son ambientes naturales en los que los patógenos

realizan parte de su ciclo vital. Los reservorios más importantes son: la propia población humana, poblaciones

animales, el agua o el suelo. El paso de una enfermedad desde el reservorio a los humanos se realiza mediante

unas vías de transmisión características, como son: a.- Por contacto directo a través de heridas en la piel. Los

microorganismos patógenos no pueden penetrar a través de la piel intacta de los animales, por lo que deben

aprovechar las roturas que se producen en ella para invadir el cuerpo de estos. Ejemplos de este tipo de infección

son: el tétanos, la gangrena gaseosa y la rabia. b.- Transmisión a través del aire. La infección se produce por la

absorción en el tracto respiratorio de gotitas u otras sustancias que contengan secreciones respiratorias infectadas.

Ejemplos: tos ferina, difteria, neumonía, tuberculosis. c.- Transmisión por vía sexual. Los microorganismos que

causan estas enfermedades se transmiten, de las personas infectadas a las sanas, a través de las relaciones

sexuales, aunque en algunos casos también se transmiten vía sanguínea (por transfusiones, jeringuillas

contaminadas...). Las principales enfermedades de transmisión sexual son: la gonorrea, sífilis, herpes genital,

hepatitis B y el SIDA. d.- Por el agua y los alimentos. El agua contaminada con restos fecales, los alimentos

almacenados de forma inadecuada, manipulados en condiciones sanitarias deficientes o el cocinado incompleto

pueden ser la causa de transmisión de microorganismos patógenos. En algunos casos las enfermedades

transmitidas por los alimentos y el agua se deben a la presencia de toxinas, sin que sea necesaria la presencia del

microorganismo. Ejemplos: salmonelosis, botulismo, cólera, hepatitis A. e.- Transmisión por animales. En este caso

los animales son utilizados como vectores por algunos microorganismos patógenos para llegar al hospedador

definitivo. Los principales vectores son artrópodos como el piojo, la garrapata, ácaros, mosquitos, moscas,

pulgas..., que transmiten la enfermedad al picar a un individuo o al contaminar alimentos. Ejemplos: malaria, tifus,

peste bubónica...

41.- ¿Qué es un medio de cultivo? ¿Qué características tienen los medios enriquecidos, los selectivos y los

inhibidores?

Solución: Un medio de cultivo es un preparado que contiene nutrientes para el cultivo (crecimiento) de

microorganismos, de células vegetales o de células animales. Los medios de cultivo pueden ser: - Sólidos. Son

particularmente idóneos para el cultivo de hongos y bacterias. Se preparan añadiendo a la mezcla de nutrientes

líquidos un gelificante, generalmente agar, dando lugar a una mezcla llamada nutriente-agar. - Liquidos. Llamados

también caldos de cultivo, se utilizan generalmente para controlar el crecimiento de las poblaciones. Los medios de

cultivo, tanto líquidos como sólidos, dependiendo de que contengan determinadas sustancias pueden ser: medios

enriquecidos, medios selectivos o medios inhibidores. Se utilizan para destacar o favorecer la presencia de un

microorganismo concreto en una población mixta. Los medios enriquecidos contienen ciertas sustancias que

favorecen el desarrollo de algún tipo de microorganismo frente a los demás. Esta especie presentará un

crecimiento mayor y será dominante en un cultivo mixto. Medios selectivos. Son aquellos a los que se les añade

alguna sustancia que inhibe el desarrollo de todos los microorganismos excepto uno o unos pocos. Por ejemplo, un

medio al que se le añade penicilina selecciona a las cepas resistentes a ese antibiótico. Medios inhibidores.

Contienen un indicador que permite que las colonias de un microorganismo determinado se distingan visiblemente

de las demás.

42.- Representa el ciclo del carbono y explica las consecuencias que tiene la acumulación de los productos

procedentes de la fermentación en los ambientes acuáticos.

Solución: a) Ciclo del carbono. b) En las zonas profundas de los ambientes acuáticos se crean condiciones

anaerobias que favorecen la descomposición de los restos orgánicos por fermentación. Estas fermentaciones

producen ácidos orgánicos, CH4, H2 y CO2, que cuando alcanzan una cierta concentración, inhiben la acción de

las bacterias anaerobias. En consecuencia, se produce la acumulación de compuestos orgánicos en el fondo y el

estancamiento del ciclo. De esta forma se han originado, en ambientes lacustres y pantanosos, los depósitos de

carbón, y en los ambientes marinos, los depósitos de petróleo.

43.- ¿Qué papel realizan las adhesinas en el proceso de la infección bacteriana? ¿Qué es el periodo de

incubación?

Solución: Las adhesinas o factores de adhesión son moléculas de la superficie celular de las bacterias que se unen

a receptores específicos de las células del hospedador. Esta unión confiere la patogeneidad al microorganismo al

permitirle invadir los tejidos del huésped o colonizar una superficie de su cuerpo. Actúan como adhesinas la

cápsula bacteriana, las proteínas de la membrana, los pelos y los flagelos. El periodo de incubación es el tiempo

que transcurre desde que un microorganismo coloniza o invade a un huésped hasta que se manifiestan los

síntomas de la enfermedad. Durante este periodo, que es fijo para cada especie, la bacteria se divide en el interior

del organismo hasta alcanzar un número suficiente que le permite manifestar su patogeneidad.

44.- ¿En qué consiste la inoculación o siembra? ¿Qué técnica de siembra utilizarías para cultivar una bacteria

anaerobia?

Solución: La inoculación o siembra consiste en la introducción de un pequeño número de microorganismos en un

medio de cultivo. Para cultivar una bacteria anaerobia se debe utilizar la técnica de siembra por picadura o en

profundidad. Para este tipo de siembra se utiliza un medio nutritivo de agar en tubo de ensayo, que evita que

difunda el O2 al cultivo gracias a la mayor profundidad del agar y a la pequeña superficie libre del cultivo en tubo,

comparado con el cultivo en placa. La siembra se realiza con una aguja de siembra, previamente esterilizada a la

llama del mechero, con la que se toma una muestra y se introduce verticalmente en la zona central del medio de

cultivo.

45.- Representa el ciclo del azufre y explica la función de alguna bacteria que participe en el ciclo.

Solución: Ciclo del azufre: Una bacteria que participa en el ciclo del azufre es Thiobacillus, que transforma el

sulfuro de hidrógeno (H2S) en ión sulfato. El H2S procede de la reducción de los grupos sulfhídrilo de las proteínas

al descomponerse los restos de seres vivos por la acción de numerosas bacterias. De esta forma, Thiobacillus

origina una forma de azufre (ión sulfato) que es la única que puede ser asimilada por las plantas. Estas bacterias

también son las responsables del descenso del pH del suelo al oxidar azufre elemental en ácido sulfúrico. Este

proceso permite que en los suelos básicos puedan solubilizarse muchos minerales insolubles a pH alcalino y

hacerse disponibles para las plantas.

46.- Define los siguientes términos: Infección. Enfermedad infecciosa. Patogeneidad. Toxicogenicidad.

Solución: Infección. Es la invasión de un organismo vivo por microorganismos que producen la enfermedad

mediante su automantenimiento y multiplicación en los tejidos del huésped. Los patógenos pueden entrar a través

de heridas o a través de las membranas mucosas que tapizan los tractos digestivo, respiratorio y reproductor, y

pueden ser transmitidos por el individuo infectado a otros. Las infecciones pueden llegar a no producir la

enfermedad, en este caso se llaman infecciones silenciosas. Enfermedad infecciosa. Es aquella que está producida

por microorganismos. Estos son transmitidos a los individuos sanos desde los reservorios de la infección que son

ambientes naturales en los que los patógenos realizan parte de su ciclo vital. Los reservorios más importantes son:

la propia población humana, poblaciones animales, el agua o el suelo. Patogeneidad: es la capacidad de un

microorganismo para producir una enfermedad. Las poblaciones de microorganismos (cepas) que causan la

enfermedad se denominan virulentas, frente a las inocuas o no virulentas. Toxicogenicidad. Se llama

toxicogenicidad a la capacidad de un microorganismo para producir toxinas. Las toxinas son proteínas o

lipopolisacáridos que causan alteraciones concretas en el huésped. La toxicogenicidad va ligada a la patogeneidad.

47.- ¿En qué características de las bacterias se basan las pruebas bioquímicas de identificación? Señala algún

ejemplo.

Solución: Las pruebas bioquímicas se basan en la gran diversidad metabólica que presentan las bacterias. Cada

grupo taxonómico dispone de un genotipo característico y, por tanto, de un equipo enzimático, que le permite

utilizar y transformar sustratos específicos, sobre los que no actúan otras especies. En estas diferencias

metábolicas se fundamentan las pruebas bioquímicas Entre las pruebas más utilizadas se encuentran: Prueba de

la catalasa. Se basa en la detección de la enzima catalasa en las bacterias. Las bacterias se cultivan en un medio

con agua oxigenada al 3%, y es positiva cuando se producen burbujas de O2, procedentes de la transformación del

agua oxigenada en H2O y oxígeno molecular. Así se diferencian el género Staphylococcus (catalasa +) del género

Streptococcus (catalasa -). Prueba del agar manitol. Sirve para identificar bacterias capaces de fermentar el

manitol. Se prepara un cultivo con manitol como única fuente de azúcar, donde se cultivan las bacterias. La prueba

será positiva si el medio toma color amarillo. Así se identifican bacterias patógenas de la especie Staphylococcus

aureus.

48.- Define el concepto de simbiosis. ¿Cómo realizan las bacterias del género Rhizobium la fijación del N2

atmosférico?

Solución: La simbiosis es un tipo de relación entre individuos de distinta especie (relación interespecífica) en la que

ambos organismos obtienen un beneficio. Las bacterias del género Rhizobium establecen relaciones simbióticas

formando nódulos en las raíces de las plantas leguminosas. Estas bacterias son capaces de fijar grandes

cantidades de nitrógeno atmosférico, transformándolo en amoniaco y nitratos, que circulan a través del xilema

hacia los órganos aéreos de la planta. De esta forma, la leguminosa consigue una fuente de nitrógeno permanente,

ya que las plantas no pueden fijar el N2 atmosférico. Además, parte del nitrógeno fijado difunde desde las raíces al

suelo, enriqueciéndolo de nitratos y aumentando su fertilidad. La formación de los nódulos se pude resumir en los

siguientes pasos: 1. Los Rhizobium se multiplican en el suelo próximo a las raíces, penetran en los pelos radicales

y proliferan por el cilindro central. 2. Las células del periciclo se dividen. 3. Se produce la nudosidad joven. 4. La

nudosidad se desarrolla en la raíz. 5. En la vejez, la nudosidad muere cuando la raíz deja de ser funcional.

49.- Enuncia los postulados de Koch. ¿Qué experiencias condujeron a Koch a enunciar sus postulados?

Solución: Los postulados de Koch son cuatro: Primero: el microorganismo patógeno debe encontrarse siempre en

los individuos que presenten la enfermedad y no estar presente en los sanos. Segundo: el microorganismo debe

aislarse del huésped enfermo y cultivarse en cultivo puro fuera de su cuerpo. Tercero: la enfermedad debe

reproducirse cuando se inocula el cultivo en un huésped susceptible sano. Cuarto: el microorganismo debe ser

aislado de nuevo a partir del hospedador infectado experimentalmente y cultivado en el laboratorio, después de lo

cual debe ser el mismo que el organismo original. Las experiencias que condujeron a Koch a enunciar sus

postulados fueron, entre otras, las investigaciones sobre el ántrax o carbunco. Esta es una enfermedad infecciosa

que afecta a vacas y ovejas y que pude ser transmitida al hombre. Koch observó que la sangre de todos los

animales enfermos que analizó contenían grandes cantidades de bacilos. Posteriormente, para demostrar que los

bacilos eran los causantes de la enfermedad inoculó a ratones de laboratorio con sangre de animales enfermos,

comprobando que los ratones contraían la enfermedad y morían. A su vez, la sangre de los ratones infectados e

inyectada en otros sanos provocaba la enfermedad (1er postulado). En segundo lugar consiguió aislar y cultivar la

bacteria del ántrax en condiciones de laboratorio (2º postulado). Las bacterias de los cultivos al ser inoculadas en

animales sanos reproducían la enfermedad, por lo que tenían el mismo efecto que las extraídas de animales

infectados (3er postulado). De los animales infectados experimentalmente, aisló y cultivó el microorganismo,

comprobando que era el mismo que el original (4º postulado).

50.- Haz una gráfica que represente el crecimiento de una población bacteriana y contesta: ¿Cuántas fases se

observan? Explica los acontecimientos que suceden en cada una de ellas.

Solución: En la gráfica se representa el crecimiento de una población bacteriana en un medio de cultivo. Se

distinguen cuatro fases: Fase de latencia. Durante esta fase el aumento del número de células es muy pequeño.

Esto es debido a que las bacterias deben adaptarse al medio de cultivo que es distinto a su hábitat natural.

También puede suceder que las bacterias se encuentren en fase de espora y que no comiencen la división hasta

que las condiciones sean favorables. Fase exponencial. Se produce un crecimiento exponencial de la población

bacteriana, ya que no existe ningún factor que limite su crecimiento. La población se duplica en cada generación.

Fase estacionaria. Durante esta fase la población se mantiene estable, ya que el porcentaje de nuevas células se

compensa con las muertes. Si no se suministra nada al cultivo, la cantidad de nutrientes irá disminuyendo, por lo

que el sustrato proporcionará menos energía de la que necesita la población para continuar creciendo. Fase de

muerte. En esta fase la mayoría de las bacterias mueren y la población decrece rápidamente. Esto es debido a que

la cantidad de nutrientes del medio y la concentración de O2 disminuyen drásticamente, además se acumulan

sustancias tóxicas procedentes del metabolismo que pueden provocar variaciones en el pH que inhiben la actividad

enzimática.

51.- Explica el papel de los mohos como microorganismos de interés biotecnológico.

Solución: Los mohos son hongos que sitúan sus esporas en el extremo de finos filamentos llamados hifas. Son

aerobios estrictos. En condiciones industriales sus micelios se cultivan en tanques, en donde forman masas

sumergidas, por lo que no producen esporas sexuales ni asexuales. No son capaces de fijar el nitrógeno gaseoso.

Producen, junto a las levaduras, fermentaciones que proporcionan bebidas (sake), productos alimenticios (quesos

especiales), ácidos orgánicos (cítrico, láctico), antibióticos (penicilina) o enzimas (amilasas, pectinasas, proteasas).

52.- ¿De qué manera contribuye la biotecnología a paliar las agresiones que afectan al entorno?

Solución: En la actualidad se están empleando microorganismos para el tratamiento y utilización de residuos de

origen biológico o resultado de procesos agrícolas. A la aplicación de los microorganismos en este campo se la

conoce con el nombre de biorremediación. Por ejemplo, ciertas algas pueden desarrollarse comensalmente en un

medio con bacterias capaces, a su vez, de oxidar los residuos. El resultado es la liberación de O2 y sustratos de

materia orgánica rica en proteínas, que pueden utilizarse como piensos para peces y animales de granjas. Los

procesos para los que básicamente se utilizan de manera conjunta algas y bacterias son: 1. Los que tienen como

finalidad la oxidación de residuos. 2. Los que se destinan a la producción de algas y al reciclado de nutrientes.

53.- ¿Qué procesos tienen lugar en la maduración de los quesos y de qué depende el que se formen unos u otros

productos finales?

Solución: La maduración de los quesos es muy compleja y variable, y depende del tipo de queso que se pretenda

fabricar. En su desarrollo se hidrolizan progresivamente las proteínas a péptidos solubles y, finalmente, a

aminoácidos libres. Estos aminoácidos pueden descomponerse en ácidos grasos, aminas y amoniaco. En los

quesos blandos madurados, todas las proteínas se transforman en compuestos solubles, mientras que en los

quesos duros solo se transforma del 20 al 30%. También se produce una importante hidrólisis de las grasas

presentes en la leche.

54.- Explica el proceso que se sigue en la fabricación del vino.

Solución: La fabricación del vino consiste en la fermentación alcohólica de los azúcares solubles presentes en el

zumo de uvas, es decir, de glucosa y fructosa, para dar alcohol etílico y CO2. Después de la vendimia, las uvas se

prensan en grandes cubas para extraer su zumo o mosto. Las levaduras que se encuentran normalmente sobre la

piel de las uvas, Saccharomyces cerevisiae y otros géneros, son las que realizan espontáneamente la fermentación

del mosto. La fermentación dura unos pocos días. Durante este tiempo hay que controlar la velocidad mediante la

temperatura, ya que, si esta aumenta mucho, puede llegar a destruir las levaduras. Una vez finalizada la

fermentación, el vino se aclara y estabiliza, saliendo al mercado como vino joven, o envejece durante algunos años

en barricas apropiadas. En algunos vinos se produce espontáneamente una segunda fermentación, por la acción

de las bacterias del ácido láctico que disminuyen la acidez del vino.

55.- Define antibiótico. ¿Cuáles son los principales grupos de microorganismos productores de antibióticos?

Solución: Son sustancias antimicrobianas fabricadas y excretadas por microorganismos. Pueden definirse como

metabolitos secundarios de bajo peso molecular, que inhiben el crecimiento de microorganismos en cantidades

muy pequeñas. Son selectivamente tóxicos. Por ello, se utilizan con fines profilácticos o terapeúticos. Solo hay tres

grupos principales de microorganismos productores de antibióticos: los mohos, las eubacterias y los actinomicetes.

De entre ellos, únicamente unos pocos géneros son capaces de producir antibióticos.

56.- Explica cómo se pueden obtener sustancias utilizando bacterias mediante ingeniería genética.

Solución: Mediante ingeniería genética se pueden obtener sustancias a partir de la información incorporada a las

células bacterianas. Para ello, se les introducen plásmidos recombinantes que portan el gen que codifica el

producto a sintetizar. Una vez en el interior de la célula, los plásmidos se autorreplican, al tiempo que las bacterias

crecen y se dividen. Así se obtendrá una población de células idénticas (clon) que contendrá plásmidos

recombinantes o, lo que es lo mismo, el gen habrá sido sometido a clonación.

57.- Realiza una breve historia de cómo ha utilizado el ser humano los microorganismos desde los primeros

tiempos.

Solución: El vino aparece ya citado en el Génesis. Antes del año 6000 a. de C., las civilizaciones sumeria y

babilónica ya conocían la capacidad de las levaduras para producir alcohol en forma de cerveza. Hacia el año4000

a. de C., los egipcios descubrieron que el CO2 liberado por la levadura de cerveza fermentaba el pan. Estos

procesos se transmitían culturalmente, ya que su causa se desconocía. Anton von Leeuwenhoek detectó por

primera vez en 1680 la presencia de levaduras en la cerveza en fermentación. Sus descubrimientos actualizarían la

teoría de la generación espontánea, que se mantuvo hasta la segunda mitad del siglo XIX. Pasteur demostró

finalmente que la vida microscópica procedía siempre de vida preexistente, así como que los microorganismos eran

los causantes de las fermentaciones.

58.- ¿Qué se pretende con la aplicación de la ingeniería genética a la ganadería y la acuicultura? ¿En cuál de estos

campos se ha obtenido un mayor éxito y por qué? Razona la respuesta.

Solución: Con la ingeniería genética se pretende evitar ciertas patologías y aumentar la producción de carne o

leche, sin los riesgos que implica un engorde artificial con hormonas. Los mayores éxitos se han obtenido en

acuicultura, ya que resulta mucho más fácil manipular genéticamente peces debido a la fecundación externa y a

que sus huevos, por su tamaño, permiten fácilmente la microinyección de fragmentos de ADN reconstituidos. Así,

se han obtenido variedades transgénicas de peces comerciales, como el salmón atlántico, la lubina o la carpa.

59.- ¿Qué microorganismos intervienen en la fabricación de los quesos?

Solución: La maduración de los quesos frescos (50-80% de agua), la realizan enzimas de los mohos Penicillium y

levaduras que crecen en su superficie. Los quesos semiduros son más consistentes (45% de agua), pueden estar

poco madurados o muy madurados, para lo que muchos se recubren con salmuera, que aporta una flora de

bacterias y levaduras a su superficie. La maduración de los quesos duros (menos del 40% de agua) la llevan a

cabo las bacterias lácticas que se desarrollan en toda la masa. Cuando mueren los microorganismos, se rompen

sus células y se liberan los enzimas hidrolíticos madurantes. Los quesos enmohecidos (semiduros o duros) son el

resultado de inyectar en la cuajada las esporas del moho transformante (Penicillium roquefort), que germinan

cuando se pincha la cuajada para dejar entrar el aire. Estos mohos producen los compuestos responsables del

aroma y sabor propios de cada tipo: Cabrales, Roquefort, Azul, etc. Otra clase de quesos duros, como el de

Gruyère, presenta grandes agujeros, que se deben a la acción de bacterias productoras de ácido propiónico

(Propionibacterium shermaníi). Estas bacterias confieren sabor al queso y liberan el CO2, que, al escaparse,

produce los agujeros y las burbujas típicos.

60.- ¿Qué diferencia hay entre el pan ácimo y el pan normal?

Solución: Los panes ácimos eran los primeros panes, y consistían simplemente en una masa de harina y agua que

no fermentaba. El pan normal se obtiene mezclando harina de cereales y agua y añadiendo la levadura

Saccharomyces cerevisiae. Los enzimas de la harina convierten parte del almidón en glucosa, que fermenta

rápidamente y produce CO2. Las burbujas de CO2 quedan atrapadas en el seno de la masa, lo que provoca un

aumento de volumen. El alcohol que se produce durante la fermentación se destruye cuando se cuece el pan para

inactivar la levadura y eliminar el agua.

61.- Cada vez es más frecuente la aparición de cepas bacterianas resistentes a antibióticos, especialmente a

aquellos que se vienen usando desde antiguo. ¿Cómo piensas que consiguen las bacterias ser cada vez menos

sensibles a los antibióticos? ¿Puede tener esto algo que ver con los constantes consejos médicos de no

automedicarse? ¿Por qué?

Solución: La aparición de cepas bacterianas que presentan resistencia a un determinado antibiótico se debe al

desarrollo de cepas mutantes. El uso de los antibióticos provoca que las cepas resistentes se desarrollen más

frecuentemente, por lo que es conveniente no abusar de ellos; de ahí la importancia de no automedicarse. La

mayoría de los microorganismos, por no decir todos, son capaces de desarrollar resistencia a la acción de los

antibióticos. El desarrollo de cepas resistentes a los antibióticos es un grave problema médico. Para evitar su

aparición, debe tenerse en cuenta lo siguiente: Evitar el empleo irreflexivo de antibióticos cuando no sea de

verdadera necesidad. Restringir la aplicación tópica de los antibióticos, que se usan frecuentemente en infecciones

generalizadas. Administrar dosis adecuadas del antibiótico específico para dominar rápidamente la infección.

Aplicar un antibiótico diferente cuando el microorganismo se muestra resistente al utilizado en primer lugar.

62.- Explica la frase gran parte de la biotecnología radica en el poder transformador de las enzimas.

Solución: Los enzimas son proteínas cuya fuente tradicional eran los vegetales y los animales, pero desde hace

tiempo está aumentando su obtención a partir de microorganismos y actúan para fabricar el producto deseado, o

son ellos mismos las sustancias de interés que se obtienen como producto de la fermentación. La producción de

enzimas es un proceso muy importante en la industria química y en el sector alimentario. Las técnicas genéticas

permiten seleccionar organismos superproductores de enzimas en condiciones controladas con nutrientes

adecuados. Algunos de sus usos industriales son: Fabricación de detergentes biológicos. Industria alimentaria para

bebés. Industria cervecera. Industria del cuero. Industria papelera.

63.- ¿Qué tipo de actividades engloba la biotecnología? ¿Con qué otras disciplinas está relacionada?

Solución: La biotecnología engloba todas las actividades que tienen en común el aprovechamiento de las células

de todos los organismos para producir sustancias útiles a la humanidad. La OCDE la define como la aplicación de

procedimientos científicos y técnicas a la transformación de ciertas materias por agentes biológicos para producir

bienes y servicios. Estos agentes biológicos son esencialmente microorganismos, células vegetales o animales, y

enzimas. Antes de que se supiera de la existencia de microorganismos, el hombre los utilizaba para fabricar

cerveza, vino, pan, queso, etc. La biotecnología está relacionada con disciplinas tales como la microbiología, la

biología molecular y celular, la bioquímica, la genética, la inmunología, la química, la ingeniería industrial y la

informática.

64.- ¿Qué son las llamadas PSC? ¿De dónde se extraen? ¿Qué sustancias contienen y para qué se utilizan?

Solución: Las PSC son proteínas de una sola célula. Se extraen a partir de cianobacterias, levaduras, microalgas y

hongos. Los productos de las PSC se utilizan tanto en la alimentación humana como en la animal, dado que

aportan además cantidades significativas de glúcidos, vitaminas y minerales. Las espirulinas (cianobacterias) son

especialmente ricas en aminoácidos esenciales y ácidos grasos poliinsaturados. En la actualidad se comercializan

como un suplemento dietético en la llamada alimentación natural. La levadura seca es rica en proteínas y vitaminas

del grupo B. Se utiliza como alimento para los animales de granja y como suplemento dietético en la alimentación

humana. Las microalgas tienen un alto valor nutritivo; la proteína extraída de las algas es digerible hasta un 80%

por los rumiantes. Se utiliza en la alimentación humana y animal. Los mohos (Fusarium graminearum) contienen

una micoproteína (Quorn) que es un alimento para el consumo humano tan nutritivo como la carne, por su

contenido en proteína y fibra.

65.- ¿Qué bacterias producen la conversión del etanol en ácido acético? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?

Solución: Las bacterias que llevan a cabo la transformación de etanol en ácido acético son eubacterias Gram

negativas flageladas de los géneros Gluconobacter y Acetobacter. Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol

a acético, mientras que Acetobacter es además capaz de oxidar el ácido acético que produce, para dar dióxido de

carbono y agua. Para que se produzca la transformación, las bacterias forman una fina película gelatinosa sobre la

superficie del vino, alcohol destilado o sidra.

66.- ¿Qué procesos habría que seguir para fabricar una bebida como el whisky?

Solución: Los procesos que habría que seguir para la fabricación del whisky son similares a los de la fabricación de

la cerveza. La cerveza se elabora a partir de cereales que contienen almidón en sus granos. Las levaduras solo

son capaces de fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que es necesario que en primer lugar se

produzca la hidrólisis del almidón. El cereal más empleado es la cebada, aunque también se utilizan el maíz y el

arroz. Al germinar, sus semillas producen amilasas que rompen los enlaces del almidón, convirtiéndolo en glucosa.

Por lo tanto, estas semillas han de ser malteadas (se humedecen, se dejan germinar y se secan). A continuación,

se muele la cebada malteada con agua para liberar las amilasas. El extracto acuoso se separa del triturado sólido

de los granos, se le añade el lúpulo y se cuece. El lúpulo dará el sabor a la cerveza e impedirá el crecimiento de

bacterias. Al hervir la mezcla se desnaturalizan las amilasas. A esta mezcla se le añaden las levaduras, que

producirán la fermentación entre los cinco y diez días siguientes. Después de la fermentación, se separa la

levadura y se deja madurar la cerveza un tiempo determinado. Tras la pasteurización y filtración, ya podría ser

bebida. En el caso del whisky, al ser una bebida con mayor graduación, tienen que producirse fermentaciones

posteriores, para que su contenido en alcohol sea mayor.

67.- Describe la importancia de la penicilina.

Solución: La penicilina fue el primer antibiótico descubierto y el más conocido. En realidad, hay varias penicilinas en

función del medio donde se cultiva el Penicillium que la sintetiza. Debido a su eficacia sobre una gran cantidad de

bacterias Gram positivas, su aplicación terapeútica permitió la rápida y completa curación de la mayoría de las

infecciones producidas por estafilococos, como faringitis estreptocócicas y neumonías neumocócicas, así como

endocarditis bacterianas y meningitis meningocócicas.


Solución: La ingeniería genética ha permitido obtener vacunas sin tener que utilizar virus vivos. La primera vacuna

obtenida por esta técnica ha sido la de la hepatitis B humana. La vacuna se elabora transfiriendo un gen de un

antígeno concreto de la superficie del virus a una levadura en donde este gen se expresa. Multiplicando la levadura

en un fermentador se pueden fabricar grandes cantidades del antígeno puro, que, una vez aislado y purificado, se

utiliza directamente como vacuna.

69.- ¿Cómo se dividen los microorganismos de interés industrial según los productos resultantes de sus

conversiones biológicas?

Solución: Las bacterias, levaduras y mohos son utilizados en unos tipos muy importantes de reacciones de interés

industrial, que son las fermentaciones. Dichos microorganismos se clasifican en: a) Homofermentativos: cuando el

resultado de su actuación es un único producto final. b) Heterofermentativos: como resultado de la fermentación se

originan dos o más productos de interés.

70.- Define que es un organismo transgénico y explica el proceso de obtención de plantas transgénicas.

Solución: Organismo transgénico es aquel que se desarrolla a partir de una célula en la que se ha introducido ADN

procedente de otro ser vivo. Para poder obtener plantas transgénicas se realizan las siguientes operaciones: 1.

Transformación. Se clona el gen deseado en un plásmido. El más utilizado es el Ti perteneciente a Agrobacterium

tumefaciens, una bacteria que provoca agallas en las plantas. La infección lleva consigo la inserción del plásmido

en el material genético de la célula vegetal. La cadena del plásmido contiene genes que inducen la producción de

los tumores. Una vez eliminados estos genes e insertados los deseados, se provoca la infección y las células

integran sin problemas la secuencia del plásmido que ya no es patógeno y que, en cambio, lleva la información que

se le insertó por medio de la tecnología del ADN recombinante. 2. Regeneración. Las células del tejido

transformado se cultivan in vitro hasta dar lugar a una nueva planta. Si todo ha salido bien, la nueva planta contiene

el ADN insertado de forma estable y lo transmite a sus descendientes.

71.- La siguiente reacción corresponde a la conversión de un alcohol en un ácido. ¿Qué organismos la llevan a

cabo? ¿Cuál es su aplicación desde el punto de vista industrial? CH3-CH2OH + O2 CH3-COOH + H2O.

Solución: Esta reacción representa la transformación incompleta de etanol en ácido acético y agua. La llevan a

cabo las bacterias del ácido acético. Dichas bacterias son eubacterias de los géneros Gluconobacter y Acetobacter,

son bacilos Gram negativos flagelados. Gluconobacter solo es capaz de oxidar el etanol a acético, mientras que

Acetobacter es además capaz de oxidar el ácido acético que produce, para dar dióxido de carbono y agua. Las

bacterias del ácido acético también se utilizan en la conversión de la glucosa en ácido glucónico o en la

transformación de polialcoholes en azúcares.

72.- ¿En qué consiste el malteado?

Solución: El malteado es una técnica que se utiliza para la fabricación de bebidas alcohólicas, como la cerveza,

utilizando un cereal que puede ser la cebada, el maíz o el arroz. Consiste en humedecer el grano y dejarlo

germinar antes de secarlo para utilizarlo en forma de malta. En el estado de malta, el almidón aún se encuentra

inalterado, por lo que es necesario moler la cebada malteada con agua para liberar las amilasas que degradarán el

almidón a glucosa. De esta manera podrán actuar las levaduras que producirán la fermentación.

73.- ¿En qué consiste la metodología semisintética que se está utilizando en el trabajo con los antibióticos?

Solución: La metodología semisintética consiste en la adición de nuevas cadenas laterales a las moléculas

producidas naturalmente en las fermentaciones. Con ello se logra mejorar la estabilidad de la sustancia, aumentar

su potencia de acción, suprimir la posible toxicidad y aumentar el espectro de patógenos sensibles al antibiótico.

Muchas bacterias que han adquirido resistencia a la penicilina son sensibles a las nuevas penicilinas

semisintéticas.

74.- ¿Qué es la insulina? Existe alguna forma de obtenerla utilizando técnicas de ingeniería genética?

Solución: La insulina es una proteína que permite que las células asimilen los glúcidos que circulan por la sangre

tras ingerir alimentos. La insulina que se ha venido utilizando en la terapia de la diabetes melitus se extraía del

páncreas de ganado vacuno o porcino. Esta insulina era algo diferente en su secuencia de aminoácidos de la

insulina humana y, aunque controlaba básicamente la sintomatología diabética, presentaba efectos secundarios

como el deterioro del riñón y de la retina. En otros casos producía reacciones alérgicas. Además, algunas personas

tenían prejuicios en inyectarse insulina de origen animal. En la actualidad, las aplicaciones biotecnológicas de la

ingeniería genética han permitido la modificación de bacterias para que fabriquen insulina, exactamente de la

misma composición que la humana, mediante la introducción del gen correspondiente de las personas. La insulina

fue la primera sustancia elaborada por estas técnicas en 1982.


Solución: Obtención de animales transgénicos que suministren medicamentos (proteínas humanas) u órganos para

transplantes (xenotransplantes). En cuanto a la producción de proteínas humanas, los trabajos están yendo en la

línea de capacitar a las células de las mamas para que produzcan únicamente la proteína que se pretende y

poderla extraer de la leche. En cuanto a los xenotransplantes, se han conseguido éxitos en el caso de transplantes

de tejidos, e incluso transplantes de órganos.

76.- ¿Qué fases principales se distinguen en la obtención del queso?

Solución: La obtención del queso comprende dos fases principales, que son: la formación de la cuajada y la

maduración. La formación de la cuajada se realiza al incorporar a la leche un cultivo de bacterias, dejando incubar

la mezcla un cierto tiempo. A continuación, se añade un enzima proteolítico (renina) para coagular las proteínas, lo

que conlleva el que la leche se cuaje. Se separa el líquido resultante (suero) de la cuajada y, tras prensarla para

expulsar el agua, se envuelve en una tela seca. La renina en la actualidad se sustituye por las bacterias lácticas,

que son suficientes para cuajar la leche. La maduración de la cuajada se lleva a cabo por la acción de bacterias y

mohos. Algunos quesos frescos no llegan a completar este proceso.

77.- La fabricación de la cerveza, igual que la del vino, se lleva a cabo gracias a la intervención de las levaduras.

¿Cuál es la levadura más utilizada para realizar estos procesos? Explica los pasos que hay que seguir para la

elaboración de la cerveza.

Solución: La más importante y la primera levadura utilizada en estos procesos es Saccharomyces cerevisiae. La

cerveza se elabora a partir de cereales que contienen almidón en sus granos. Las levaduras solo son capaces de

fermentar monosacáridos de seis carbonos, por lo que es necesario que en primer lugar se produzca la hidrólisis

del almidón. El cereal más empleado es la cebada, aunque también se utilizan el maíz y el arroz. Al germinar sus

semillas producen amilasas que rompen los enlaces del almidón, convirtiéndolo en glucosa. Por lo tanto, estas

semillas han de ser malteadas (se humedecen, se dejan germinar y se secan). A continuación, se muele la cebada

malteada con agua para liberar las amilasas. El extracto acuoso se separa del triturado sólido de los granos, se le

añade el lúpulo y se cuece. El lúpulo dará el sabor a la cerveza e impedirá el crecimiento de bacterias. Al hervir la

mezcla se desnaturalizan las amilasas. A esta mezcla se añaden las levaduras, que producirán la fermentación

entre los cinco y diez días siguientes. Después de la fermentación, se separa la levadura y se deja madurar la

cerveza un tiempo determinado. Tras la pasteurización y filtración, ya podría ser bebida.

78.- ¿Cuál es la naturaleza química de los antibióticos? ¿Cuál es el principio de toxicidad selectiva?

Solución: La naturaleza química de los antibióticos es muy variada. Químicamente pueden ser glucósidos,

polipéptidos o compuestos aromáticos complejos. Algunos son capaces de bloquear casi todas las fases del ciclo

vital de una bacteria, otros solamente un proceso concreto. Solo unos pocos tienen actividad antifúngica. A pesar

de la diversidad de estructuras químicas y de acción, todos cumplen el principio de toxicidad selectiva, formulado

por P. Ehrlich a principios de siglo. Según él, un agente quimioterapeútico eficaz no debe afectar a los tejidos

humanos, y sí ser tóxico para el agente infectante.

79.- ¿Qué bacteria se utiliza habitualmente en ingeniería genética como huésped de un plásmido recombinante?

¿Qué fármacos importantes se pueden obtener de esta manera?

Solución: La eubacteria que se utiliza habitualmente como huésped del plásmido es Escherichia coli. Los fármacos

más importantes obtenidos de esta manera que se utilizan en medicina son: la insulina y la hormona del

crecimiento humanas, la eritropoyetina, la uroquinasa, determinadas vacunas como la de la hepatitis B, los

interferones alfa y beta, algunas proteínas plasmáticas y los anticuerpos monoclonales.


Solución: Obtención de animales transgénicos que suministren medicamentos (proteínas humanas) u órganos para

transplantes (xenotransplantes). En cuanto a la producción de proteínas humanas, los trabajos están yendo en la

línea de capacitar a las células de las mamas para que produzcan únicamente la proteína que se pretende y

poderla extraer de la leche. En cuanto a los xenotransplantes, se han conseguido éxitos en el caso de transplantes

de tejidos, e incluso transplantes de órganos.


Solución: La ingeniería genética ha permitido obtener vacunas sin tener que utilizar virus vivos. La primera vacuna

obtenida por esta técnica ha sido la de la hepatitis B humana. La vacuna se elabora transfiriendo un gen de un

antígeno concreto de la superficie del virus a una levadura en donde este gen se expresa. Multiplicando la levadura

en un fermentador se pueden fabricar grandes cantidades del antígeno puro, que, una vez aislado y purificado, se

utiliza directamente como vacuna.

PREGUNTAS RESUELTAS. METABOLISMO

PREGUNTAS RESUELTAS. METABOLISMO

1.- Señala las principales diferencias entre catabolismo y anabolismo.

2.- ¿De qué depende que una reacción transcurra espontáneamente?

3.- ¿Cómo se forma el ATP en las células?

4.- Principales mecanismos de la regulación metabólica.

5.- ¿Qué son las rutas metabólicas?

6.- ¿A qué se llama sistema termodinámico? Señala los principales sistemas termodinámicos que conozcas.

7.- ¿Cuáles son los principales compuestos que intervienen como transportadores de electrones en el

metabolismo?

8.- Señala cinco compartimentos celulares e indica los procesos metabólicos que ocurren en ellos.

9.- ¿Cuántos tipos de células se diferencian atendiendo a la fuente de carbono que utilizan?

10.- ¿Cuáles son los principales intermediarios que participan en el metabolismo y qué papel desempeñan?

11.- ¿Qué condiciones debe cumplir la regulación metabólica?

12.- ¿Qué se entiende por metabolismo? ¿Qué procesos comprende?

13.- Enuncia los dos principios fundamentales de la termodinámica.

14.- ¿Qué características tienen en común los intermediarios transportadores que intervienen en el metabolismo?

15.- ¿Qué ventajas representa la compartimentación celular en el metabolismo?

16.- Según cual sea la fuente de energía que utilicen, ¿cuántos tipos de células se pueden diferenciar? Pon algún

ejemplo.

17.- La glucosa-1-fosfato se convierte en fructosa-6-fosfato en dos reacciones sucesivas: glucosa-1-fosfato

glucosa-6-fosfato. glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato. Sabiendo que la variación de la energía libre es la siguiente:

glucosa-1-fosfato glucosa-6-fosfato Go' = -1,7 Kcal/mol. fructosa-6-fosfato glucosa-6-fosfato Go' = -0,4 Kcal/mol.

Determina el valor del Go' para la reacción global e indica si esta reacción es endergónica o exergónica.

18.- ¿Cuál es la composición del ATP? ¿A qué debe su papel de intermediario energético?

19.- ¿Qué es el recambio metabólico?

20.- ¿Qué diferencia existe entre un organismo aerobio y uno anaerobio? ¿Cuál obtiene mayor cantidad de

energía?

21.- Describe la vía glucolítica.

22.- Además de la glucosa, ¿qué otras moléculas de naturaleza glucídica entran a formar parte del catabolismo

para la obtención de energía?

23.- ¿Qué relación existe entre el intercambio de gases y la respiración?

24.- Explica cómo la ruta de degradación de los aminoácidos se encontrará con el intermediario central en el

metabolismo, esto es, con el acetil-CoA.

25.- ¿Qué relación existe entre el ciclo de Krebs y la Glucólisis?

26.- ¿A qué proceso corresponde este esquema? Realiza su interpretación, indicando balance energético y

orgánulo en el que tiene lugar el proceso.

27.- ¿En qué proceso obtiene una célula más energía a partir de una molécula de glucosa, en la respiración o en la

fermentación? Razona la respuesta.

28.- Diferencia entre organismos anaerobios estrictos y anaerobios facultativos.

29.- ¿En qué tipo de proceso interviene la lactato deshidrogenasa? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?

30.- ¿Qué disacáridos importantes son utilizados por las células para obtener energía?

31.- Explica de manera general cómo se lleva a cabo la respiración celular.

32.- ¿Qué es un proceso de -oxidación?

33.- ¿Qué función tiene la cadena de transporte electrónico en la mitocondria? ¿En qué lugar de la mitocondria se

localiza físicamente?

34.- Razona el rendimiento energético, en forma de número de moléculas de ATP, producido por la degradación

total de una molécula de glucosa.

35.- Define respiración celular y fermentación. ¿Tienen alguna fase en común?

36.- Realiza el balance energético de la glucólisis, su localización celular y el destino del ácido pirúvico formado.

37.- ¿A qué se denomina fosforólisis? ¿Qué enzimas intervienen en este proceso y cómo se lleva a cabo?

38.- ¿Qué importante ruta metabólica se inicia con la condensación del acetato y el oxalacetato? ¿De dónde

proviene fundamentalmente el acetato? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?

39.- El monóxido de carbono es un poderoso inhibidor de la citocromo-oxidasa, complejo enzimático de la cadena

respiratoria mitocondrial. ¿Qué efectos puede tener la intoxicación con monóxido de carbono sobre el consumo de

O2 en la mitocondria? ¿Y sobre la producción de ATP? Razona la respuesta.

40.- ¿Qué sistemas de lanzaderas existen para que el NADH penetre en la matriz mitocondrial desde el citosol?

41.- ¿Qué es el catabolismo? ¿Qué tipos de catabolismo se distinguen según el grado de oxidación?

42.- Describe la fermentación alcohólica y representa la reacción global resumida. Indica algún organismo

responsable de dicha fermentación. ¿Qué productos se obtienen de ella?

43.- ¿Cómo se incorporan el almidón y el glucógeno a la glucólisis?

44.- ¿En qué consiste la respiración celular desde el punto de vista metabólico? ¿Qué células la llevan a cabo y en

qué lugar de la célula se produce?

45.- Explica, de forma razonada, el balance energético del catabolismo del siguiente compuesto: CH3-(CH2)14-

COOH.

46.- ¿Cuál es el papel del ciclo de Krebs en el metabolismo celular?

47.- ¿En qué consiste la fosforilación oxidativa?

48.- A continuación aparecen algunas reacciones generales de varios procesos metabólicos. Indica a qué rutas

metabólicas corresponde cada reacción. A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP. B) Ácido graso + O2 CO2 + H2O +

ATP. C) Glucosa Alcohol etílico + CO2 + ATP

49.- ¿En qué fases se divide la respiración celular? Explica qué ocurre en cada una de ellas.

50.- ¿De qué formas se elimina el amonio, tóxico para el organismo, proveniente del catabolismo de los

aminoácidos?

51.- ¿El ácido pirúvico ingresa directamente en el ciclo de Krebs? Razona la respuesta.

52.- ¿Cómo ocurre la transferencia de electrones desde el NADH al O2? Explícalo ayudándote de un esquema.

53.- ¿Cómo se produce la regulación del proceso respiratorio?

54.- ¿En qué fases se divide la fotosíntesis? Indica su localización celular.

55.- ¿Cómo se sintetiza el ATP durante la fase lumínica de la fotosíntesis?

56.- Fase oscura de la fotosíntesis:a) ¿Cuántas moléculas de NADPH y de ATP son necesarias para sintetizar una

molécula de glucosa? b) Señala las reacciones del ciclo de Calvin en las que se utiliza el NADPH y el ATP.c)

Formula la ecuación general de la fase oscura de la fotosíntesis para la formación de una molécula de glucosa.

57.- Justifica las siguientes afirmaciones:a) Las plantas C4 presentan menos pérdidas por fotorrespiración y un

crecimiento más rápido que las plantas C3. b) La alternativa C4 necesita más energía para fijar el CO2 que la C3.

58.- ¿Qué es la quimiosíntesis? Explica sus fases.

59.- ¿De dónde procede el oxígeno desprendido en la fotosíntesis? ¿Cómo demostrarías experimentalmente este

hecho?

60.- Contesta a las siguientes cuestiones relacionadas con la fase lumínica de la fotosíntesis: a) Enumera las

diferencias entre el transporte de electrones cíclico y el no cíclico. b) ¿En qué circunstancias metabólicas se

produce el transporte cíclico de electrones? c) Justifica el número de fotones necesarios para liberar una molécula

de oxígeno a la atmósfera.

61.- Justifica la obtención neta de una molécula de glucosa a través de las etapas del ciclo de Calvin.

62.- La temperatura es un factor que influye en la actividad de la ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa desviando su

actividad hacia la oxidación de la ribulosa. ¿Qué mecanismos han desarrollado las plantas de climas cálidos para

evitar las pérdidas por fotorrespiración?

63.- ¿De qué forma obtienen la energía los organismos fotosintéticos? ¿Qué diferencias existen entre la

fotosíntesis y la quimiosíntesis?

64.- ¿Qué características definen a los organismos quimiosintéticos?

65.- Contesta las siguientes cuestiones relacionadas con la fotosíntesis: a) Escribe la ecuación general. b) Indica

qué moléculas actúan de dador y cuáles de aceptor de electrones. c) ¿Es directa la reacción de óxido-reducción, tal

como se representa en la ecuación general? d) Explica la procedencia del O2 liberado en el proceso. e) ¿La

fotosíntesis es un proceso espontáneo o requiere aporte de energía?

66.- ¿Qué es un fotosistema? Explica su funcionamiento e indica su localización celular.

67.- Fase lumínica de la fotosíntesis: a) Explica la procedencia de la energía necesaria para el desarrollo del ciclo

de Calvin. b) Explica las fases en las que se divide en proceso.

68.- Define fotorrespiración y explica cómo actúa la enzima rubisco (ribulosa1,5 difosfato carboxilasa) en el

proceso.

69.- Define los siguientes términos: a) Organismo quimiolitótrofo. b) Organismo fotolitótrofo. c) Quimiosíntesis. d)

Fotosíntesis.

70.- ¿Qué función realizan los organismos quimiosintéticos en la naturaleza? Señala algún ejemplo.

71.- Define los siguientes términos: Organismo autótrofo. Organismo fotosintético. Organismo quimiosintético.

Fotosíntesis.

72.- Explica las características de las moléculas implicadas en la captación de la luz durante la fotosíntesis.

73.- Indica las reacciones del ciclo de Calvin en las que se utilizan el NADPH y el ATP sintetizados durante la fase

lumínica.

74.- Explica cómo influyen los siguientes factores en el rendimiento de la fotosíntesis: a) Concentración de CO2 b)

Concentración de O2. c) Temperatura.

75.- Define quimiosíntesis y representa el proceso en un esquema.

76.- Explica la importancia de las bacterias nitrificantes en los ciclos biogeoquímicos.

77.- Escribe la ecuación general de la fotosíntesis y analiza las diferencias con la respiración celular.

78.- Explica cómo se produce el transporte de electrones desde el H2O hasta el NADP durante la fase lumínica de

la fotosíntesis, e indica la ecuación general del proceso.

79.- ¿Cómo se produce la fijación del CO2?, ¿en qué lugar del cloroplasto se produce? ¿Qué enzima cataliza el

proceso?

80.- ¿Qué factores favorecen la fotorrespiración?

81.- La quimiosíntesis: a) Explica el concepto de quimosíntesis. b) Pon un ejemplo de bacteria quimiosintética y

describe la reacción mediante la cual obtiene la energía.

82.- Justifica por qué el metabolismo quimiosintético se considera una forma metabólica evolucionada.

Soluciones

1.- Señala las principales diferencias entre catabolismo y anabolismo.

Solución: El anabolismo y el catabolismo constituyen los dos tipos de procesos que se dan en el metabolismo; las

principales diferencias que presentan son las siguientes: El catabolismo es la fase destructiva del metabolismo.

Comprende las reacciones metabólicas mediante las cuales moléculas orgánicas más o menos complejas se

degradan, transformándose en otras moléculas más sencillas. El anabolismo es, por el contrario, la fase

constructiva del metabolismo; comprende las reacciones metabólicas mediante las cuales a partir de moléculas

sencillas se obtienen otras moléculas más complejas. En los procesos catabólicos se libera energía, que se

almacena en forma de ATP, mientras que en los procesos anabólicos se requiere un aporte energético, que se

obtiene de la hidrólisis del ATP. Mediante los procesos catabólicos compuestos reducidos se transforman en otras

moléculas más oxidadas; por consiguiente, los procesos catabólicos son procesos oxidativos. Por el contrario, los

procesos anabólicos son procesos reductores a través de los cuales moléculas oxidadas se transforman en otras

más reducidas.

2.- ¿De qué depende que una reacción transcurra espontáneamente?

Solución: Lo que permite predecir que una reacción transcurra espontáneamente o no es la variación de la energía

libre ( G). Si G < 0, la reacción es exergónica y transcurre espontáneamente. Si G > 0, la reacción es endergónica y

no transcurre espontáneamente; ocurrirá en sentido contrario. Si G = 0, el sistema está en equilibrio y no hay

cambios.

3.- ¿Cómo se forma el ATP en las células?

Solución: El ATP se forma al unirse al ADP una molécula de fosfato; este proceso se denomina fosforilación. Este

es un proceso endergónico, no espontáneo, que requiere un aporte energético para producirse. Ocurre en el

interior de las células acoplado a procesos muy exergónicos. ADP + Pi + Energía ATP + H2O Existen dos

mecanismos para sintetizar el ATP: la fosforilación a nivel de sustrato y la fosforilación debida al transporte de

electrones. Fosforilación a nivel de sustrato: Este proceso consiste en transferir un grupo fosfato de alta energía

desde una molécula fosforilada hasta el ADP, formándose ATP. En este proceso se aprovecha la energía que se

libera al hidrolizarse el grupo fosfato de la molécula fosforilada, para transferir dicho grupo fosfato al ADP y formar

ATP. Este tipo de fosforilación se da en la glucólisis y, también, en alguna de las etapas del ciclo de Krebs.

Fosforilación debida al transporte de electrones: En este caso, la fosforilación del ADP para formar ATP se realiza

gracias a la energía que se libera al transportar electrones a través de una serie de proteínas situadas en la

membrana mitocondrial o en la de los cloroplastos. Esta energía es aprovechada por el complejo enzimático ATP-

sintetasa para fosforilar el ADP y formar ATP. Existen dos procesos de este tipo: la fosforilación oxidativa ocurre en

las mitocondrias, y la fotofosforilación tiene lugar en los cloroplastos.

4.- Principales mecanismos de la regulación metabólica.

Solución: La regulación del metabolismo celular se produce principalmente a tres niveles que son los siguientes:

Controlando la cantidad de los enzimas. Los enzimas, al igual que otras moléculas celulares, sufren recambio

metabólico y, por consiguiente, se degradan y se sintetizan continuamente. Esto permite regular la cantidad de un

enzima que hay en un momento dado. La velocidad de síntesis enzimática dependerá de la velocidad de

transcripción del gen que la codifica. Controlando la actividad enzimática. Los organismos disponen de varios

mecanismos para modificar la actividad enzimática. Uno de los más importantes es la regulación por retroinhibición.

En este mecanismo intervienen los enzimas alostéricos, los cuales catalizan reacciones que están localizadas en

puntos clave de una ruta metabólica, como puede ser la primera reacción de una ruta metabólica o el punto de

ramificación de una ruta. En este tipo de control, el producto final de la ruta actúa como inhibidor del enzima

alostérico. Otros mecanismos de regulación son: la regulación por isoenzimas y la regulación por modificación

covalente reversible del enzima. Controlando la cantidad de sustrato. Otro mecanismo que permite regular el

metabolismo es controlar la cantidad de sustrato que llega al interior de un orgánulo a través de la membrana.

5.- ¿Qué son las rutas metabólicas?

Solución: Se denomina ruta metabólica a una secuencia de reacciones encadenadas en las que el producto de una

de ellas es el sustrato de la siguiente. Cada una de las reacciones de una ruta está catalizada por un enzima

específico. Las rutas metabólicas pueden ser de muchos tipos: Lineales: el sustrato inicial no coincide con el

producto de la última reacción. Un ejemplo de estas rutas lo constituye la glucólisis Cíclicas: el sustrato inicial

coincide con el producto de la última reacción. Un ejemplo es el ciclo de Krebs. Atendiendo al tipo de proceso

metabólico, las rutas pueden ser: anabólicas, como el ciclo de Calvin, y catabólicas, como las fermentaciones. Las

rutas metabólicas no suelen estar aisladas, sino que suelen conectar unas con otras, formando redes complejas. A

los compuestos intermedios que intervienen en una ruta metabólica se los denomina metabolitos. Un ejemplo: el

ácido cítrico en el ciclo de Krebs o el fosfoenolpirúvico en la glucólisis. Hay rutas que pueden ser catabólicas y

anabólicas, a estas se las denomina anfibólicas; el ejemplo más característico lo constituye el ciclo de Krebs. En el

metabolismo hay rutas centrales donde confluyen otras rutas metabólicas. Un ejemplo es el ciclo de Krebs.

6.- ¿A qué se llama sistema termodinámico? Señala los principales sistemas termodinámicos que conozcas.

Solución: Un sistema termodinámico es cualquier región macroscópica del universo, formada por el conjunto de

materia en estudio, que se separa del resto mediante una superficie cerrada denominada superficie termodinámica.

Principalmente, se diferencian tres tipos de sistemas: Sistema cerrado. Un sistema es cerrado cuando puede

intercambiar energía con el entorno, pero no materia. Sistema abierto. Un sistema es abierto cuando puede

intercambiar materia y energía con el entorno. Sistema aislado. Un sistema es aislado cuando no intercambia ni

materia ni energía con el entorno. Sistema adiabático. Un sistema es adiabático cuando no intercambia materia ni

energía en forma de calor con el entorno, pero sí intercambia energía en forma de trabajo.

7.- ¿Cuáles son los principales compuestos que intervienen como transportadores de electrones en el

metabolismo?

Solución: En el metabolismo los procesos de óxido-reducción tienen una enorme importancia; muchas de las

reacciones catabólicas son reacciones de oxidación, en las que se liberan electrones, mientras que muchas de las

reacciones anabólicas son reductoras, en las que se requieren electrones. En los procesos biológicos de óxido-

reducción, la pérdida y ganancia de electrones suele ir acompañada de pérdida y ganancia de H+, por lo que estos

procesos son deshidrogenaciones e hidrogenaciones. Los electrones, desprendidos en las oxidaciones catabólicas,

son recogidos por un coenzima y transportados, a veces, hasta procesos anabólicos reductores donde se

requieren. En otras ocasiones son encaminados hasta una cadena transportadora (cadena respiratoria) que los

conducirá hasta el O2, que será su aceptor final. Los coenzimas que se encargan de recoger y transportar los

electrones que se liberan en las oxidaciones metabólicas son: NAD+, NADP+ y FAD. Los tres son dinucleótidos de

adenina. Estos coenzimas se reducen al captar los electrones y, posteriormente, cuando los ceden, se regeneran y

se oxidan de nuevo. NAD+ (nicotinamín adenín dinucleótido). Está formado por dos ribonucleótidos: el de la

adenina y el que tiene por base la nicotinamida (vitamina PP). En las oxidaciones en las que interviene este

coenzima, el sustrato pierde dos electrones y dos protones; los dos e-; junto con un H+ se unen al NAD+ y se

forma NADH, mientras que el otro H+ queda en el medio; por ello, la forma reducida de este coenzima se debe

escribir NADH+H+ aunque también está permitido NADH. Este coenzima suele intervenir en reacciones de

deshidrogenación de alcoholes. La forma reducida (NADH) suele ceder los electrones a una cadena de transporte

de e- que los hará llegar hasta el oxígeno. En este transporte se forma ATP. NADP+ (nicotinamín adenín

dinucleótido fosfato). Es similar al NAD+, salvo que en el carbono 3 de la ribosa del nucleótido de la adenina lleva

un grupo fosfato. La forma reducida (NADPH) actúa aportando electrones en los procesos de biosíntesis

(anabólicos). FAD (flavín adenín dinucleótido). Está formado por dos ribonucleótidos: el de la riboflavina (vitamina

B2) y el de la adenina. Interviene en reacciones de deshidrogenación con formación de enlaces dobles. Su forma

reducida (FADH2), al igual que el NADH, cede los electrones a una cadena transportadora de estos que los lleva

hasta el O2; en este transporte se forma ATP.

8.- Señala cinco compartimentos celulares e indica los procesos metabólicos que ocurren en ellos.

Solución: Mitocondrias. Los procesos metabólicos que ocurren son: ciclo de Krebs o ciclo de los ácidos

tricarboxílicos, transporte electrónico y fosforilación oxidativa, -oxidación de los ácidos grasos o hélice de Lynen,

descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico. Cloroplasto. El proceso metabólico que ocurre es la fotosíntesis (fase

luminosa y oscura). Hialoplasma. Algunos de los procesos que ocurren son: la glucólisis, muchas etapas de la

gluconeogénesis, síntesis de ácidos grasos, síntesis de algunos aminoácidos, síntesis de nucleótidos, etc. Núcleo.

Los principales procesos metabólicos son: la replicación del ADN y la transcripción del ADN para formar ARN.

Retículo endoplasmático. Los procesos que ocurren son: síntesis de lípidos, síntesis de esteroides, etc.

9.- ¿Cuántos tipos de células se diferencian atendiendo a la fuente de carbono que utilizan?

Solución: Además de energía, las células necesitan una fuente de carbono para poder construir las moléculas que

la forman. Según cual sea esta fuente de carbono que utilicen, podemos dividir las células en dos grandes grupos:

autótrofas y heterótrofas. Autótrofas: son células que utilizan el CO2 atmosférico como fuente de carbono para

construir sus moléculas orgánicas. A este grupo pertenecen las células fotótrofas, entre las que se encuentran

muchas de las células vegetales que realizan la fotosíntesis, y también las quimiosintéticas, que realizan el proceso

de quimiosíntesis, entre las que se encuentran bacterias como, por ejemplo, las bacterias incoloras del azufre.

Heterótrofas son células que utilizan como fuente de carbono las moléculas orgánicas. A este grupo pertenecen las

células animales, las de los hongos, etc. Estas células utilizan los compuestos orgánicos no solo como fuente de

carbono, sino también como fuente de energía, por ello se las denomina quimioheterótrofas.

10.- ¿Cuáles son los principales intermediarios que participan en el metabolismo y qué papel desempeñan?

Solución: En el metabolismo intervienen una serie de intermediarios cuyo papel es el de transportar electrones,

energía y otros grupos químicos activados desde unos procesos donde se desprenden hasta otros en los que se

requieren. Los principales intermediarios son: ATP (adenosín trifosfato): actúa como intermediario energético,

transfiriendo energía desde unos procesos en los que se desprende (procesos catabólicos) hasta otros procesos

en los que se requiere (procesos anabólicos). Aunque el ATP es el compuesto que más se utiliza en la

transferencia de energía, no es el único; hay otros nucleótidos que también se emplean, como el GTP o el UTP.

Dinucleótidos de adenina: entre los cuales destacan principalmente: el NAD+, el NADP+ y el FAD. Estos

coenzimas actúan transfiriendo electrones e hidrogeniones desde los procesos en los que se desprenden hasta los

procesos en los que se requieren. Al captar los electrones y los protones que se desprenden en los procesos

catabólicos de oxidación, se reducen y, posteriormente, cuando los ceden, se oxidan. Coenzima A: actúa

transportando cadenas hidrocarbonadas y, más concretamente, radicales de ácidos orgánicos (acilos). El radical

acilo se une mediante un enlace tioéster con el azufre del grupo sulfhidrilo del CoA; este enlace es de alta energía,

y su hidrólisis es muy exergónica.

11.- ¿Qué condiciones debe cumplir la regulación metabólica?

Solución: En las células se producen simultáneamente una enorme cantidad de reacciones metabólicas

(anabólicas y catabólicas), que están catalizadas por diferentes enzimas. Estas reacciones están organizadas en

rutas metabólicas. Cada una de estas rutas posee uno o varios puntos de control, que se encargan de asegurar las

necesidades que en cada instante posee la célula. La regulación debe cumplir dos condiciones: Debe ajustarse a

las necesidades de la célula en cada instante. La célula produce la energía, las macromoléculas y los eslabones

estructurales que necesita en cada momento, con independencia de la abundancia en el medio. Es decir, lo que

determina la velocidad del catabolismo es la necesidad de ATP. Debe ser flexible con las variaciones de nutrientes

que presenta el medio en diferentes momentos.

12.- ¿Qué se entiende por metabolismo? ¿Qué procesos comprende?

Solución: El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que se producen en las células y mediante las

cuales se transforman los nutrientes que llegan a ellas desde el exterior. El metabolismo tiene dos finalidades: Que

la célula obtenga energía química utilizable, que se almacena en forma de ATP. Que la célula fabrique a partir de

esos nutrientes sus propios compuestos, que serán utilizados para fabricar sus estructuras celulares o para

almacenarlos como reserva. Por consiguiente, dentro del metabolismo se diferencian dos tipos de procesos: el

anabolismo y el catabolismo. El catabolismo comprende la fase destructiva del metabolismo. Consiste en la

oxidación de moléculas orgánicas reducidas, que se convierten en otras más simples y oxidadas. Estas

transformaciones desprenden energía, recogida en moléculas intermediarias de energía como el ATP, o en forma

de poder reductor en moléculas transportadoras de electrones (NADH, NADPH). El anabolismo es la fase

constructiva del metabolismo; mediante él se sintetizan moléculas orgánicas. Esta síntesis se realiza a partir de

moléculas simples y oxidadas, que se reducen utilizando la energía del ATP y el poder reductor (NADH, NADPH)

que se obtuvieron en el catabolismo.

13.- Enuncia los dos principios fundamentales de la termodinámica.

Solución: Los dos principios de la termodinámica son: El primer principio de la termodinámica es el principio de la

conservación de la energía. Este principio establece que la energía puede ser convertida de una forma a otra, pero

no se puede crear o destruir. En otras palabras: la energía total del universo es constante. El segundo principio de

la termodinámica es el aumento de la entropía. Este principio establece que la entropía del universo se incrementa

en un proceso espontáneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentra en equilibrio. Como universo =

sistema + entorno, para cualquier proceso el cambio de entropía del universo es la suma de los cambios de

entropía del sistema y de su entorno. Matemáticamente este principio se puede expresar de la siguiente forma:

Suniv. = Ssist. + Sent. Si el proceso es espontáneo Suniv 0, para un proceso en equilibrio Suniv = 0

14.- ¿Qué características tienen en común los intermediarios transportadores que intervienen en el metabolismo?

Solución: Todos los intermediarios transportadores que intervienen en el metabolismo presentan una serie de

características comunes, entre las cuales destacan las siguientes: Ocupan un papel central en el metabolismo. Son

muy versátiles e intervienen en numerosas reacciones químicas metabólicas. Son comunes a todos los organismos

vivos. Son todos ribonucleótidos de adenina. Es probable que su origen se encuentre en los comienzos de la vida;

posiblemente deriven de las primeras moléculas con capacidad catalítica y de duplicación: las ribozimas (ARN).

Debido a su eficacia y versatilidad, se han mantenido como coenzimas de los enzimas actuales (proteínas).

15.- ¿Qué ventajas representa la compartimentación celular en el metabolismo?

Solución: La compartimentación celular se presenta en las células eucariotas, no así en las procariotas, en las que

no hay orgánulos membranosos diferenciados. En las células eucariotas la existencia de sistemas de

endomembranas permite compartimentar en múltiples cavidades el volumen celular, con ello se logra que las

numerosas reacciones metabólicas, que se producen continuamente, y los enzimas que las catalizan no se

interfieran entre sí, teniendo cada una un lugar específico de acción. La compartimentación es ventajosa, ya que

permite separar rutas metabólicas, algunas de ellas incompatibles, lo que favorece su control. Así por ejemplo, una

célula puede realizar al mismo tiempo la oxidación de ácidos grasos de cadena larga hasta acetil, y el proceso

inverso de reducción del acetil para formar ácidos grasos de cadena larga. Estos procesos, que son químicamente

incompatibles, se pueden realizar porque ocurren en diferentes lugares de la célula: la oxidación en las

mitocondrias y la reducción en el hialoplasma. En las células eucariotas los distintos orgánulos celulares

(mitocondrias, núcleo, lisosomas, etc) pueden ser considerados como compartimentos especializados, donde se

encuentran confinados enzimas relacionados funcionalmente, que realizan tareas específicas.

16.- Según cual sea la fuente de energía que utilicen, ¿cuántos tipos de células se pueden diferenciar? Pon algún

ejemplo.

Solución: Atendiendo a la fuente de energía que utilicen las células, las podemos dividir en dos grupos: fototrofas y

quimiotrofas. Fotótrofas son aquellas células que utilizan como fuente de energía la luz solar y la transforman en

energía química. A este grupo pertenecen muchas de las células vegetales, aquellas que realizan la fotosíntesis.

Quimiótrofas son las que utilizan como fuente de energía la energía química que se desprende de la oxidación de

compuestos químicos. Algunas la obtienen de la oxidación de compuestos inorgánicos, esto es lo que hacen las

bacterias quimiosintéticas (bacterias del nitrógeno). Otras, como las células animales, obtienen la energía mediante

la oxidación de compuestos orgánicos.

17.- La glucosa-1-fosfato se convierte en fructosa-6-fosfato en dos reacciones sucesivas: glucosa-1-fosfato

glucosa-6-fosfato. glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato. Sabiendo que la variación de la energía libre es la siguiente:

glucosa-1-fosfato glucosa-6-fosfato Go' = -1,7 Kcal/mol. fructosa-6-fosfato glucosa-6-fosfato Go' = -0,4 Kcal/mol.

Determina el valor del Go' para la reacción global e indica si esta reacción es endergónica o exergónica.

Solución: Estas dos reacciones están acopladas a través de la glucosa-6-fosfato, que es el intermediario común.

Por lo tanto, para calcular la variación global de la energía libre, se suman. Así, tendremos: glucosa-1-fosfato

glucosa-6-fosfato Go'= -1,7 Kcal/mol glucosa-6-fosfato fructosa-6-fosfato Go'= +0,4 Kcal/mol Sumando estas dos,

obtenemos: glucosa-1-fosfato fructosa-6-fosfato Go'= -1,3 Kcal/mol Como la variación de la energía libre es menor

que 0, el proceso de forma global es exergónico y transcurre espontáneamente.

18.- ¿Cuál es la composición del ATP? ¿A qué debe su papel de intermediario energético?

Solución: El ATP o adenosín trifosfato es un ribonucleótido de adenina que tiene tres moléculas de fosfato. Por

consiguiente, está formado por: una molécula de adenina, una molécula de ribosa ( -D-Ribofuranosa) y tres

moléculas de fosfato. La adenina se une con la ribosa mediante un enlace N-glucosídico que se establece entre el

carbono 1 de la ribosa y el nitrógeno 9 de la adenina. La primera molécula de fosfato se une mediante un enlace

éster con el carbono 5 de la ribosa, las otras dos moléculas de fosfato se unen entre sí y con la molécula de fosfato

anterior mediante unos enlaces especiales denominados enlaces ácido-anhídrido. Los enlaces ácido-anhídrido,

que unen entre sí las moléculas de fosfato, son enlaces de alta energía. Esto significa que para formarse se

requiere mucha energía, y cuando se hidrolizan igualmente liberan mucha energía. En esto se fundamenta el papel

de intermediario energético que realiza el ATP; en la creación y destrucción de estos enlaces. El ATP almacena

energía en los enlaces que unen entre sí a los grupos fosfato, especialmente el que une el 2 y el 3er fosfato.

Mediante la hidrólisis, que es un proceso espontáneo, se rompe este enlace y se libera energía, permitiendo que

pueda actuar acoplada a procesos endergónicos que no serían posibles sin un aporte energético. Posteriormente,

el ATP se regenera mediante la fosforilación del ADP, en el que se requiere un aporte energético.

19.- ¿Qué es el recambio metabólico?

Solución: Es la renovación continua de todos los componentes celulares; las moléculas que forman estos

componentes se degradan y son sustituidas por otras nuevas que se sintetizan. El recambio metabólico fue

observado por primera vez en 1930 por Schenheimer, gracias al método de los trazadores isotópicos. Hasta

entonces se creía que, una vez que los componentes celulares se habían formado, permanecían intactos y

estables durante todo el ciclo celular. El recambio metabólico es necesario para que no se paralice la actividad

vital, y permite controlar el nivel de cada sustancia en cada momento. La velocidad de síntesis y de degradación es

equilibrada para compuestos que se presentan en concentración constante. El recambio metabólico es notable en

células o tejidos que se adaptan rápidamente a cambios de composición química en sus elementos nutritivos, tales

como el hígado, la mucosa intestinal, etc.

20.- ¿Qué diferencia existe entre un organismo aerobio y uno anaerobio? ¿Cuál obtiene mayor cantidad de

energía?

Solución: El organismo aerobio utiliza el oxígeno molecular como último aceptor de electrones. La oxidación de la

molécula se puede considerar completa. Los productos resultantes son CO2, H2O y sustancias minerales que

carecen de energía. Por ello, en la respiración aerobia es donde más energía se desprende. El organismo

anaerobio emplea otras moléculas aceptoras. La oxidación es parcial e incompleta.

21.- Describe la vía glucolítica.

Solución: La glucólisis es un conjunto de reacciones anaeróbicas que degradan la glucosa (6C), transformándola

en dos moléculas de ácido pirúvico. Es utilizada por casi todas las células como medio para obtener energía.

Cualquiera que sea la fuente de glucosa utilizada, el resultado final será la obtención de ácido pirúvico, ATP y

NADH. Las reacciones que se producen tienen lugar en dos etapas sucesivas: 1. La glucosa, tras su activación y

transformación en otras hexosas, se descompone en dos moléculas de 3 átomos de C, gliceraldehído-3-fosfato.

Para ello se necesita la energía aportada por dos moléculas de ATP. 2. Las dos moléculas de gliceraldehído-3-

fosfato se oxidan después, a través de una serie de reacciones, hasta rendir dos moléculas de ácido pirúvico. En

esta oxidación se necesita como coenzima el NAD+, que se reduce a NADH. Asimismo, la energía liberada en el

proceso es utilizada para fabricar cuatro moléculas de ATP.

22.- Además de la glucosa, ¿qué otras moléculas de naturaleza glucídica entran a formar parte del catabolismo

para la obtención de energía?

Solución: Aunque la glucosa sea el monosacárido más utilizado por las células para obtener energía, otros glúcidos

también desembocarán en la glucólisis. Entre los monosacáridos, destacan la fructosa y la galactosa, que serán

transformados para entrar en la glucólisis. Entre los disacáridos, la sacarosa (azúcar común) y la lactosa (azúcar de

la leche), que serán hidrolizados hasta sus componentes monosacáridos. Y entre los polisacáridos, el almidón y el

glucógeno, que constituyen sustancias de reserva en los vegetales y animales, respectivamente.

23.- ¿Qué relación existe entre el intercambio de gases y la respiración?

Solución: El intercambio de gases es el proceso que lleva a cabo el organismo captando el oxígeno del aire (o

disuelto en agua) y eliminando CO2. La finalidad del intercambio de gases es proporcionar oxígeno molecular a las

células y eliminar el CO2 producto de su actividad. La respiración tiene como finalidad obtener energía mediante la

combustión de moléculas orgánicas, las cuales son oxidadas hasta CO2 y H2O.

24.- Explica cómo la ruta de degradación de los aminoácidos se encontrará con el intermediario central en el

metabolismo, esto es, con el acetil-CoA.

Solución: Una vez constituidas las proteínas necesarias, los aminoácidos sobrantes se degradan por diferentes

rutas. Estas rutas confluyen en el ciclo de Krebs. El grupo amino se transfiere a otras moléculas. En el hígado de

los mamíferos, las transaminasas transfieren el grupo amino a un cetoácido, el -cetoglutárico. Se forma el ácido

glutámico que se desaminará produciendo amonio.

25.- ¿Qué relación existe entre el ciclo de Krebs y la Glucólisis?

Solución: La glucólisis constituye una primera fase en la degradación de la glucosa. Su balance es 2 moléculas de

pirúvico, 2 ATP y 2 NADH por molécula de glucosa. Ahora bien, el pirúvico sigue siendo materia orgánica que

puede ser oxidada y transformada en materia inorgánica (CO2). Esta transformación ocurre en la ruta metabólica

denominada ciclo de Krebs, que tiene lugar en la matriz mitocondrial. El ciclo de Krebs se inicia con la

incorporación del acetil-CoA (2C) a una molécula de ácido cítrico. A lo largo del ciclo se produce su oxidación total,

generando dos moléculas de CO2, una de FADH2, 3 de NADH y una de GTP, recuperándose finalmente el ácido

cítrico. El acetil-CoA procede, en gran medida, de la descarboxilación oxidativa del ácido pirúvico, producto final de

la glucólisis, aunque también puede proceder de la degradación de los ácidos grasos, glicerina o desaminación de

los aminoácidos. La glucólisis es una vía anaeróbica en la que se inicia la degradación de los azúcares, mientras

que en el ciclo de Krebs se completa la destrucción no solo de los azúcares, sino también de otros principios

inmediatos. El objeto de todo ello es conseguir el máximo posible de coenzimas reducidos, lo que finalmente se

traducirá en una gran cantidad de ATP en la cadena de transporte de electrones de la mitocondria.

26.- ¿A qué proceso corresponde este esquema? Realiza su interpretación, indicando balance energético y

orgánulo en el que tiene lugar el proceso.

Solución: El esquema representa la cadena de transporte de electrones, que tiene lugar en la membrana

mitocondrial interna. Se denomina así porque se van transfiriendo electrones desde los coenzimas reducidos

(fundamentalmente NADH y FADH2, que se reoxidan a NAD+ y FAD), hasta el oxígeno molecular, que se reduce a

agua. La cadena se inicia con un sustrato reducido, que se oxida cediendo sus hidrógenos al NAD+, que se reduce

a NADH. El resto de la cadena lo forman transportadores de H+ y de electrones, que acaban cediéndolos al O2,

que se reduce a agua. El hecho de que aparezcan transportadores capaces de recoger electrones y H+, en la

misma cadena que otros que solo aceptan electrones provoca que en un punto determinado de la cadena los H+

queden libres. Se puede observar también que existen tres pasos en los que se libera la energía en el transporte,

esta energía se utiliza para bombear los protones (H+) libres desde la matriz mitocondrial al espacio

intermembranas donde se acumulan. Estos protones vuelven de nuevo a la matriz, esta vez a favor de gradiente, a

través de unos complejos enzimáticos llamados ATP-sintetasas de la membrana mitocondrial interna. Estos

complejos utilizan la energía liberada en el paso de H+ para sintetizar ATP a partir de ADP+P. Balance energético:

Por cada pareja de electrones cedida por el NADH y transportada hasta el O2, se logran fabricar 3 moléculas de

ATP. Hay sustratos que al oxidarse utilizan como coenzima el FAD y no el NAD+. En estos casos, si los electrones

son aportados a la cadena por el FADH2, tan solo se formarán 2 ATP.

27.- ¿En qué proceso obtiene una célula más energía a partir de una molécula de glucosa, en la respiración o en la

fermentación? Razona la respuesta.

Solución: La degradación aerobia de la glucosa se lleva a cabo mediante las oxidaciones respiratorias que se

inician en la glucólisis en el hialoplasma y acaban en el transporte de electrones en la mitocondria. Mediante estas

vías la glucosa se degrada completamente a CO2, y se obtienen de 36 a 38 moléculas de ATP por cada molécula

de glucosa. La degradación anaerobia se lleva a cabo mediante la fermentación de la molécula de glucosa, que

tiene lugar en el hialoplasma. En este proceso también tiene lugar la glucólisis; pero el producto final, el piruvato,

no se transforma en acetil-CoA y, por tanto, no se incorpora a la mitocondria, sino que experimenta unas

transformaciones en el propio hialoplasma, dando lugar a los productos finales de la fermentación (alcohol,

lactato...). La única energía que se obtiene en todo el proceso es la producida en la glucólisis, es decir, 2 ATP por

molécula de glucosa. La gran diferencia en el rendimiento energético se debe a que la molécula de glucosa es

oxidada completamente a CO2 mediante la respiración, mientras que en la degradación anaerobia no es oxidada

completamente. Los productos finales de la fermentación aún contienen energía que no es aprovechada para

formar ATP.

28.- Diferencia entre organismos anaerobios estrictos y anaerobios facultativos.

Solución: Los anaerobios estrictos son los que no pueden utilizar el oxígeno o aquellos a los que incluso les resulta

nocivo, como es el caso de algunas bacterias. Los anaerobios facultativos, como las levaduras, prefieren utilizar el

oxígeno, pero si este escasea, emplean otras moléculas aceptoras. Hay células, como las del músculo esquelético,

que necesitan gran cantidad de energía en un momento dado. Cuando el O2 que les llega no es suficiente, utilizan

el proceso anaerobio para la obtención de energía.

29.- ¿En qué tipo de proceso interviene la lactato deshidrogenasa? ¿Cómo se lleva a cabo dicho proceso?

Solución: La lactato deshidrogenasa es un enzima que interviene en la fermentación homoláctica. Después de la

glucólisis se produce la reducción del piruvato a lactato. Se recupera NAD+ por la reducción catalizada por la

lactato deshidrogenasa (LDH). El ácido láctico es eliminado por las bacterias y enviado al hígado en los organismos

superiores.

30.- ¿Qué disacáridos importantes son utilizados por las células para obtener energía?

Solución: La sacarosa (azúcar común) y la lactosa (azúcar de la leche) son disacáridos muy importantes que

forman parte de la alimentación humana. Dichos disacáridos serán hidrolizados a sus componentes

monosacáridos, de lo cual se encargan enzimas específicos como la sacarasa y la lactasa, que se encuentran en

las paredes del intestino.

31.- Explica de manera general cómo se lleva a cabo la respiración celular.

Solución: Las moléculas orgánicas que se oxidan por vía aerobia ceden electrones al oxígeno molecular a través

de intermediarios como el NADH y el FADH2. En el transcurso de esta cesión se produce ATP. Los productos

finales son CO2 y H2O. os principales combustibles empleados son los glúcidos, sobre todo la glucosa y los ácidos

grasos. Otras moléculas, como los aminoácidos, también son catabolizadas en la respiración. El ácido pirúvico,

producto de la glucólisis, es totalmente oxidado. El último aceptor de electrones en la respiración es el O2. Las

moléculas de NADH ceden sus electrones a una cadena de transporte que termina en el oxígeno, y por lo tanto se

recupera el NAD+, por lo que la etapa glucolítica no se detendrá.

32.- ¿Qué es un proceso de -oxidación?

Solución: La -oxidación es un proceso catabólico mediante el cual se oxida el carbono situado en posición beta. Por

medio de este proceso, los ácidos grasos se van fragmentando en moléculas de acetil-CoA. Esta ruta metabólica

tiene lugar en la matriz mitocondrial.

33.- ¿Qué función tiene la cadena de transporte electrónico en la mitocondria? ¿En qué lugar de la mitocondria se

localiza físicamente?

Solución: La función de la cadena es transportar electrones hasta el aceptor final, que es el O2 (que se reduce a

H2O), y su objetivo es doble: Por un lado, oxidar los coenzimas FADH2 y NADH + H+, que se han reducido en las

rutas catabólicas (glucólisis, descarboxilación del ácido pirúvico, -oxidación, ciclo de Krebs, etc.), para que, de esta

manera, dichas rutas puedan seguir funcionando. La energía liberada en el transporte de electrones es utilizada

para convertir el ADP+ Pi en ATP, en un proceso denominado fosforilación oxidativa. Este ATP será utilizado para

realizar todos los procesos celulares que requieran energía.

34.- Razona el rendimiento energético, en forma de número de moléculas de ATP, producido por la degradación

total de una molécula de glucosa.

Solución: La oxidación completa de la glucosa se lleva a cabo mediante las oxidaciones respiratorias que se inician

con la glucólisis en el hialoplasma y acaban en el transporte de electrones en las mitocondrias. Mediante estas

vías, la glucosa se degrada completamente a CO2, y se obtienen de 36 a 38 moléculas de ATP.

35.- Define respiración celular y fermentación. ¿Tienen alguna fase en común?

Solución: La respiración celular consiste en la degradación total de moléculas orgánicas por medio del oxígeno

molecular. La fermentación es una oxidación incompleta, apareciendo como producto algún compuesto orgánico,

como por ejemplo el ácido láctico. Tanto en la fermentación como en la respiración celular, la primera parte, común

y obligada, es la glucólisis, cuya función es doble: Proporcionar energía. Formar intermediarios de los eslabones

estructurales para la síntesis de otras moléculas, como, por ejemplo, los ácidos grasos.

36.- Realiza el balance energético de la glucólisis, su localización celular y el destino del ácido pirúvico formado.

Solución: Por cada molécula de glucosa que ingresa en esta vía, se obtiene: 2 moléculas de ácido pirúvico. 2

moléculas de ATP (cuatro formadas menos dos gastadas). 2 moléculas de NADH + H+. Estas reacciones tienen

lugar en el hialoplasma. El destino del ácido pirúvico es diferente según las condiciones: En condiciones aerobias,

el ácido pirúvico es descarboxilado a acetil-CoA y oxidado completamente mediante el ciclo de Krebs en la

mitocondria. En condiciones anaerobias, el ácido pirúvico es reducido mediante la fermentación a ácido láctico u

otro compuesto en el citoplasma.

37.- ¿A qué se denomina fosforólisis? ¿Qué enzimas intervienen en este proceso y cómo se lleva a cabo?

Solución: Es la ruptura del enlace glucosídico ( 1 4) del almidón y el glucógeno por adición de fosfato inorgánico.

Dicha ruptura es catalizada por las fosforilasas. La fosforilasa actúa con el coenzima fosfato de piridoxal. El

proceso continúa con la eliminación sucesiva de restos de glucosa de la cadena hasta que se encuentra con una

ramificación ( 6). El enzima 1 6-glucosidasa hidroliza la rama y la fosforilasa continúa actuando.

38.- ¿Qué importante ruta metabólica se inicia con la condensación del acetato y el oxalacetato? ¿De dónde

proviene fundamentalmente el acetato? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?

Solución: Esta ruta es el ciclo de Krebs (llamado también del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos) en la que

la condensación de estos dos compuestos origina el ácido cítrico. Al final del ciclo se recupera el oxalacetato, que

puede incorporar una nueva molécula de acetato. El acetato proviene de: La degradación de los ácidos grasos en

la -oxidación o hélice de Lynen. La descarboxilación oxidativa del piruvato obtenido fundamentalmente, en la

glucólisis. El ciclo de Krebs tiene lugar en la matriz mitocondrial.

39.- El monóxido de carbono es un poderoso inhibidor de la citocromo-oxidasa, complejo enzimático de la cadena

respiratoria mitocondrial. ¿Qué efectos puede tener la intoxicación con monóxido de carbono sobre el consumo de

O2 en la mitocondria? ¿Y sobre la producción de ATP? Razona la respuesta.

Solución: La producción de ATP asociada a la cadena cesa. No obstante, existen otras fuentes de ATP, como son

las fosforilaciones al nivel del sustrato (iguales a las que tienen lugar en la glucólisis), que, como es el caso de las

células musculares mediante la fermentación, podrían aportar ATP a la célula, aunque en cantidad mucho menor.

El consumo de O2 cesaría también, ya que, al bloquearse el transporte de electrones, la función del papel del O2

como aceptor final desaparece. Los coenzimas, FADH2 y NADH + H+, que se han reducido en las rutas

catabólicas no pueden oxidarse de nuevo y, en consecuencia, dichas rutas tampoco podrían seguir funcionando.

En resumen, sin ATP suficiente y sin FAD y NAD+ para poder realizar reacciones oxidativas, la célula no podría

desarrollar sus funciones, y moriría. Cuando esta muerte celular es elevada y afecta a órganos importantes como el

cerebro, se produciría la muerte del organismo.

40.- ¿Qué sistemas de lanzaderas existen para que el NADH penetre en la matriz mitocondrial desde el citosol?

Solución: Como el NADH no puede llegar directamente a la matriz, existen unos sistemas de lanzaderas que

trasladan los equivalentes de reducción al interior. Lanzadera del malato. En el hígado y el corazón, el NADH cede

los hidrógenos al oxalacetato y se forma malato. Este penetra en la mitocondria, donde cede los hidrógenos al

NAD+ intramitocondrial, que en la cadena respiratoria rendirá 3 ATP. Lanzadera del glicerofosfato. Este sistema de

lanzadera lo emplea el músculo, que cede los electrones al complejo II, por lo que se producirá un ATP menos, es

decir, dos ATP.

41.- ¿Qué es el catabolismo? ¿Qué tipos de catabolismo se distinguen según el grado de oxidación?

Solución: Es un proceso destructivo en el que, a partir de sustancias complejas, se obtienen otras más simples y

energía, que se utilizará para la producción de calor, el movimiento, la biosíntesis, etc. El catabolismo es semejante

en los organismos autótrofos y en los heterótrofos. Son transformaciones químicas, en su mayor parte reacciones

de óxido-reducción, en las que unos compuestos se oxidan a expensas de otros que se reducen. Dentro del

catabolismo, la respiración es la oxidación completa de la materia orgánica, formándose CO2 y H2O, mientras que

la fermentación se produce cuando hay oxidación incompleta, es decir, que en el producto aparece algún

compuesto orgánico.

42.- Describe la fermentación alcohólica y representa la reacción global resumida. Indica algún organismo

responsable de dicha fermentación. ¿Qué productos se obtienen de ella?

Solución: La fermentación alcohólica se produce en el hialoplasma de ciertas levaduras del género Saccharomyces

en condiciones anaeróbicas. Este proceso es la continuación de la vía glucolítica que se produce también en

condiciones anaeróbicas en el hialoplasma de todas las células. En esta primera fase de la fermentación se obtiene

energía (ATP) y se forma NADH + H+ (coenzima reducido). El NADH + H+ debe volver a oxidarse para que el

proceso continúe. La reoxidación del NADH + H+ tiene lugar, en este caso, por la descarboxilación oxidativa del

ácido pirúvico, que conlleva la obtención de alcohol etílico. Este proceso se aprovecha en la industria para la

fermentación del pan y la obtención de bebidas alcohólicas.

43.- ¿Cómo se incorporan el almidón y el glucógeno a la glucólisis?

Solución: El almidón constituye la reserva del combustible glucosa en los vegetales, y el glucógeno, en los

animales. La obtención de glucosa a partir de estos polisacáridos está catalizada por los correspondientes

enzimas, las fosforilasas (almidónfosforilasa y glucogenofosforilasa), que producen la fosforólisis o ruptura del

enlace glucosídico ( 1 4) por adición de fosfato inorgánico.

44.- ¿En qué consiste la respiración celular desde el punto de vista metabólico? ¿Qué células la llevan a cabo y en

qué lugar de la célula se produce?

Solución: La respiración celular es un conjunto de transformaciones químicas o secuencias de reacciones que

tienen la función de proporcionar energía para el trabajo celular y para la biosíntesis. Es una ruta catabólica aerobia

que llevan a cabo las células eucarióticas, tanto animales como vegetales, y muchas procarióticas. En las primeras,

las etapas centrales del proceso se producen en las mitocondrias. En las segundas, en el citosol, aunque los

enzimas más importantes se encuentran en la membrana celular.

45.- Explica, de forma razonada, el balance energético del catabolismo del siguiente compuesto: CH3-(CH2)14-

COOH.

Solución: Se trata de un ácido graso saturado de número par de carbonos (16), en concreto, es el ácido palmítico.

Estos ácidos grasos, una vez activados mediante su unión con el CoA, inician su degradación en la matriz

mitocondrial en la ruta llamada -oxidación. En cada vuelta de la hélice de Lynen se desprende una molécula de

acetil-CoA y se forma un NADH y un FADH2. Para degradar una molécula de ácido graso de 16 Chace falta dar 7

vueltas a la hélice de Lynen, y así se obtienen: 8 moléculas de acetil-CoA, 7 de NADH y 7 de FADH2. Las 8

moléculas de acetil-CoA se incorporan al ciclo de Krebs para su total transformación en CO2. Por 8 vueltas al ciclo

de Krebs se obtiene: 8 2 = 16 CO2. 8 3 = 24 NADH. 8 1 = 8 FADH2. 8 1 = 8 GTP (= 8 ATP). Los NADH y FADH2

se reoxidan en la cadena de transporte electrónico. Por cada NADH se obtiene 3 ATP, y por cada FADH2, 2 ATP.

En total: (7+24) = 31 NADH 3 = 63 ATP. (7 +8) = 15 FADH2 2 = 30 ATP. TOTAL 93 + 8 = 101 ATP.

46.- ¿Cuál es el papel del ciclo de Krebs en el metabolismo celular?

Solución: El ciclo de Krebs constituye una etapa de la respiración oxidativa y tiene lugar en la matriz mitocondrial.

Consiste en la oxidación completa a CO2 de moléculas de acetil-CoA, que se incorporan a un ciclo de reacciones.

En cada vuelta del ciclo de Krebs, se incorpora una molécula de acetil-CoA, y salen de él: Dos moléculas de CO2.

Cuatro moléculas de coenzimas reducidas (3NADH y 1 FADH2). Una molécula de GTP equivalente a ATP. El

acetil-CoA que se incorpora al ciclo y es oxidado a CO2 procede de la degradación de los principios inmediatos,

principalmente de ácidos grasos y de azúcares. De todo ello, podemos concluir que el ciclo de Krebs es la vía

metabólica en la que termina la degradación total de la materia orgánica y se transforma en inorgánica. Además,

estas oxidaciones proporcionan energía (ATP) que se obtiene, bien directamente en este ciclo (sólo 1 ATP), o bien

reoxidando los coenzimas reducidos en la cadena de transporte de electrones, localizada en la membrana

mitocondrial interna. Aunque el ciclo de Krebs es eminentemente catabólico, de él parten también importantes rutas

anabólicas. Por ejemplo, el ácido -cetoglutárico puede servir, previa transformación, en glutámico para sintetizar los

aminoácidos no esenciales. Por otra parte, el ácido cítrico, una vez transformado en acetil-CoA, será utilizado para

fabricar ácidos grasos, y el ácido oxalacético puede transformarse en glucosa si se incorpora a la vía de la

neoglucogénesis.

47.- ¿En qué consiste la fosforilación oxidativa?

Solución: La energía liberada en el transporte de electrones permite bombear los protones desde la matriz al

espacio intermembrana. Hay tres puntos en la cadena respiratoria en los que ocurre esta translocación de

protones, que, debido a la impermeabilidad de la membrana mitocondrial interna, se acumulan en el espacio

intermembrana. Así se origina un gradiente electroquímico de protones y un gradiente eléctrico (potencial de

membrana). Debido a la impermeabilidad de la membrana interna, el retorno de protones a la matriz solo puede

hacerse a través de la ATP sintetasa. La ATP sintetasa cambia su conformación y se activa para fosforilar el ADP y

pasarlo a ATP. La hipótesis que explica el acoplamiento de estos dos procesos, uno químico, de oxidación-

reducción en la cadena respiratoria, y otro osmótico, de transporte de protones, se conoce con el nombre de

hipótesis quimiosmótica, dada por Mitchell, y su resultado es la fosforilación oxidativa. Cada NADH2 que llega a la

cadena respiratoria cede una pareja de e-, que en su transporte liberan energía suficiente para bombear 6 H+

desde la matriz al espacio intermembrana. Si los electrones proceden del FADH2, solo se bombean 4 H+. Por cada

2 H+ que vuelven a la matriz a través de la ATP sintetasa, se fosforila 1 ADP. Por tanto, se pueden obtener 3 ATP

por cada NADH obtenido en el catabolismo, y 2 ATP por cada FADH2.

48.- A continuación aparecen algunas reacciones generales de varios procesos metabólicos. Indica a qué rutas

metabólicas corresponde cada reacción. A) Glucosa + O2 CO2 + H2O + ATP. B) Ácido graso + O2 CO2 + H2O +

ATP. C) Glucosa Alcohol etílico + CO2 + ATP

Solución: A) Esta reacción corresponde a la ecuación general de la respiración aerobia de la glucosa. Es una ruta

catabólica, puesto que se descomponen moléculas complejas (glucosa) en otras más simples (CO2 + H2O), y se

desprende energía para formar ATP. B) Esta reacción se corresponde con una ruta catabólica (catabolismo de los

ácidos grasos), puesto que se descomponen moléculas complejas (ácidos grasos) en otras más simples (CO2 +

H2O), y se desprende energía que se utiliza para formar ATP. C) Esta reacción corresponde a la ecuación general

de la fermentación alcohólica de la glucosa. Es una ruta catabólica, puesto que se descomponen moléculas

complejas (glucosa) en otras más simples (alcohol etílico y CO2), y se desprende energía para formar ATP.

49.- ¿En qué fases se divide la respiración celular? Explica qué ocurre en cada una de ellas.

Solución: 1-Primera fase: oxidación parcial a acetato. Formación de acetil-CoA. Los esqueletos hidrocarbonados de

la mayoría de las moléculas orgánicas se escinden y se transforman en un compuesto de dos carbonos: el ácido

acético. El ácido acético está activado por el coenzima A, mediante un enlace tioéster de alta energía. Tanto los

ácidos grasos como la glucosa y algunos aminoácidos darán lugar a la acetil-CoA, que es un punto de conexión de

las rutas catabólicas en las que las moléculas orgánicas se oxidan parcialmente. 2-Segunda fase: ciclo del ácido

cítrico o de Krebs. El acetil-CoA se condensará con un ácido de 4 carbonos para formar el ácido cítrico, de 6

carbonos. A lo largo de esta ruta circular se oxidarán intermediarios hasta rendir dos moléculas de CO2 y 8

hidrógenos (4 pares de electrones) transportados por NAD+ y FAD. En la ruta entra un esqueleto de dos carbonos,

el ácido acético, y salen dos carbonos en forma oxidada. El ciclo cataliza la descomposición del acético. En cada

vuelta se incorporará una molécula de ácido acético. 3-Tercera fase: cadena de transporte electrónico y

fosforilación oxidativa. Los intermediarios NADH y FADH2 ceden los electrones a una cadena de transporte en la

que una serie de proteínas en cascada transfieren los electrones al O2. Acoplada a esta cadena se produce la

síntesis de ATP a partir de ADP + Pi.

50.- ¿De qué formas se elimina el amonio, tóxico para el organismo, proveniente del catabolismo de los

aminoácidos?

Solución: En los mamíferos y otros animales, como los anfibios, el amonio terminará formando parte de la urea,

molécula que se excreta por la orina. En reptiles, aves e invertebrados terrestres el nitrógeno se excreta en forma

de ácido úrico. En animales acuáticos se elimina directamente en forma de amoniaco.

51.- ¿El ácido pirúvico ingresa directamente en el ciclo de Krebs? Razona la respuesta.

Solución: Al ciclo de Krebs no se incorpora ácido pirúvico, sino acetilCoA. El pirúvico, que procede del hialoplasma,

penetra en la mitocondria, donde es transformado en acético por la acción de un complejo enzimático llamado

piruvato deshidrogenasa. El acetato activado por la coenzima A se une al oxalacetato, formando ácido cítrico. En

este ciclo el acetato es degradado y transformado en CO2.

52.- ¿Cómo ocurre la transferencia de electrones desde el NADH al O2? Explícalo ayudándote de un esquema.

Solución: La transferencia de electrones desde el NADH al O2 es un proceso complejo que desprende gran

cantidad de energía libre. Si esta oxidación se produjera en un solo paso, se produciría gran cantidad de calor, lo

que supondría la incompatibilidad con las condiciones celulares. El proceso transcurre de una forma suave a través

de pequeños cambios de energía, lo que la hace más aprovechable. Los electrones fluyen desde el NADH hasta el

oxígeno por medio de un gran número de proteínas transportadoras y coenzimas reunidos en tres grandes

complejos: Complejo I: NADH-Q reductasa. Complejo III: citocromo-reductasa. Complejo IV:citocromo oxidasa. El

FADH2 cede sus electrones a través del succinato-Q reductasa o Complejo II.

53.- ¿Cómo se produce la regulación del proceso respiratorio?

Solución: La regulación de la velocidad del proceso respiratorio está determinada por la cantidad de energía que

necesita la célula. En la glucólisis la fosforilación de la fructosa 6-P está catalizada por un enzima alostérico, por lo

que este es un importante punto de regulación y control de la glucólisis. En el ciclo del ácido cítrico, el paso de

oxalacetato a ácido cítrico, de isocítrico a -cetoglutárico y de -cetoglutárico a succinil-CoA están catalizados por

enzimas alostéricos que son inhibidos por el ATP y activados por el ADP. Estos mecanismos están coordinados, de

forma que solo se produce la cantidad de metabolitos necesaria.

54.- ¿En qué fases se divide la fotosíntesis? Indica su localización celular.

Solución: La fotosíntesis es un proceso de nutrición autótrofa. Consiste en sintetizar materia orgánica a partir de

materia inorgánica, utilizando la energía de la luz, y liberándose oxígeno a la atmósfera. La fotosíntesis tiene lugar

en dos fases: La fase luminosa se produce solo en presencia de luz y se realiza en la membrana de los tilacoides,

en los cloroplastos. Durante esta fase los pigmentos fotosintéticos captan la energía de la luz y la transforman en

energía química: en forma de poder reductor (NADPH) y energía libre (ATP). En esta fase se libera oxígeno a la

atmósfera procedente de la rotura de moléculas de agua (fotólisis del agua). La fase oscura es una ruta metabólica

cíclica llamada ciclo de Calvin. Se realiza en el estroma del cloroplasto y es independiente de la luz. Consiste en la

reducción de moléculas de CO2, para obtener moléculas orgánicas, utilizando la energía producida en la fase

lumínica (NADPH y ATP).

55.- ¿Cómo se sintetiza el ATP durante la fase lumínica de la fotosíntesis?

Solución: La síntesis de ATP en la fase lumínica de la fotosíntesis se realiza en un proceso llamado fosforilación

fotosintética o fotofosforilación.La cadena fotosintética presenta una orientación específica en la membrana del

tilacoide. Esta orientación permite que durante el transporte de electrones (tanto cíclico como no cíclico) se

produzca la liberación de H+ al espacio intratilacoide.Durante el transporte no cíclico, se traslocan protones desde

el estroma hasta el lumen por acción del complejo cit bf. Además, se acumulan los protones procedentes de la

fotólisis del agua.En el transporte cíclico, únicamente se acumulan los traslocados por el complejo cit bf, debido a

que no se produce fotólisis del agua.La acumulación de H+ en el espacio intratilacoide crea un gradiente de pH,

que es aprovechado por la ATP sintetasa cloroplástica para sintetizar ATP. La base hidrófoba de la ATPasa forma

un canal, por donde salen los H+, desde el espacio intratilacoide hasta el estroma. La energía liberada por la

corriente de H+ se convierte en energía química en la esfera CF1, que sintetiza ATP a partir de ADP+Pi. Por cada

par de protones que atraviesan la ATP sintetasa, se libera energía para sintetizar entre una y dos moléculas de

ATP.

56.- Fase oscura de la fotosíntesis:a) ¿Cuántas moléculas de NADPH y de ATP son necesarias para sintetizar una

molécula de glucosa? b) Señala las reacciones del ciclo de Calvin en las que se utiliza el NADPH y el ATP.c)

Formula la ecuación general de la fase oscura de la fotosíntesis para la formación de una molécula de glucosa.

Solución: a) Para sintetizar una molécula de glucosa durante el ciclo de Calvin, se necesita el poder reductor

aportado por 12 moléculas de NADPH y la energía de 18 moléculas de ATP. Estas moléculas se fabrican en la fase

lumínica de la fotosíntesis.b) Las moléculas de NADPH y de ATP que se utilizan en el ciclo de Calvin son

consumidas en la fase de reducción, que se lleva a cabo en dos etapas: Primero se produce la fosforilación del 3

PG a 1,3 difosfoglicerato por acción del ATP. Posteriormente, el 1,3 difosfoglicerato es reducido por el NADPH a

gliceraldehído-3-P, que se encuentra en equilibrio con la DHAP. Esta reacción está catalizada por la enzima G-3-P

deshidrogenasa. Además, en la fase de regeneración, se utilizan moléculas de ATP para fosforilar la ribulosa 5

fosfato a ribulosa 1,5 difosfato, cerrándose el ciclo.c) Balance global de la fase oscura:

57.- Justifica las siguientes afirmaciones:a) Las plantas C4 presentan menos pérdidas por fotorrespiración y un

crecimiento más rápido que las plantas C3. b) La alternativa C4 necesita más energía para fijar el CO2 que la C3.

Solución: a) La alternativa C4 es un mecanismo para aumentar la concentración de CO2 en las células túnico-

vasculares, que son las que realizan la fotosíntesis. En estas células, gracias al ciclo de Hatch y Slack, la relación

CO2/O2 permanece siempre elevada. Esto provoca la disminución de la fotorrespiración por la inhibición de la

acción oxidativa de la rubisco (ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa), y el aumento de la actividad fotosintética al

estimularse la carboxilación de la ribulosa 1,5 difosfato. El hecho de que se vea favorecida la fotosíntesis implica

una mayor producción de biomasa y el crecimiento más rápido del vegetal. b) La ruta de fijación del CO2 en las

plantas C4 conlleva un gasto de energía mayor que en las C3. Las plantas C4 necesitan cinco moléculas de ATP

para fijar una molécula de CO2, mientras que las C3 solo necesitan tres. La diferencia de ATP se justifica por el

hecho de que, por cada molécula de CO2 que fijan las plantas C4, debe regenerarse una molécula de

fosfoenolpirúvico a expensas del ATP. A pesar de que el consuno de energía sea mayor, la eficiencia de las

plantas C4 es más elevada que la de las C3, ya que disminuyen notablemente las pérdidas por fotorrespiración.

58.- ¿Qué es la quimiosíntesis? Explica sus fases.

Solución: La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a partir

de inorgánica, utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicas. La

quimiosíntesis se divide en dos fases, equivalentes a las fases lumínica y oscura de la fotosíntesis: Obtención de

energía. En la quimiosíntesis la energía se obtiene de reacciones químicas inorgánicas y exergónicas, en las que

se produce una oxidación que desprende energía en forma de ATP y coenzimas reducidas (NADH). Producción de

materia orgánica. El ATP y el NADH obtenidos en la fase anterior se utilizan para la síntesis de materia orgánica

por medio del ciclo de Calvin.

59.- ¿De dónde procede el oxígeno desprendido en la fotosíntesis? ¿Cómo demostrarías experimentalmente este

hecho?

Solución: El O2 liberado durante la fotosíntesis procede del agua que es la molécula que actúa como dador de

electrones. Durante la fotolisis la molécula de agua se rompe y libera H+, que servirán para reducir el CO2 a

moléculas orgánicas. El oxígeno se libera a la atmósfera como producto residual. Se puede comprobar

experimentalmente con la utilización del isótopo O18. Si se proporciona a una planta agua marcada (H2O18), se

obtiene oxígeno con actividad radiactiva.

60.- Contesta a las siguientes cuestiones relacionadas con la fase lumínica de la fotosíntesis: a) Enumera las

diferencias entre el transporte de electrones cíclico y el no cíclico. b) ¿En qué circunstancias metabólicas se

produce el transporte cíclico de electrones? c) Justifica el número de fotones necesarios para liberar una molécula

de oxígeno a la atmósfera.

Solución: a) Diferencias entre el transporte cíclico y el transporte no cíclico: b) El transporte cíclico se realiza

cuando en los cloroplastos escasea el NADP+. En estas circunstancias, los electrones captados por la ferredoxina

se transportan al citocromo bf al no encontrar moléculas de NADP oxidadas. El citocromo bf devuelve los

electrones, nuevamente, al PS I. Probablemente este tipo de transporte sea, también, una forma de producir ATP

para otras funciones celulares. c) El recorrido de un electrón desde el H2O hasta el NADP+ necesita la energía

proporcionada por dos fotones, que incidirán en cada uno de los fotosistemas. Como la formación de una molécula

O2 requiere la rotura de dos moléculas de agua y, por tanto, el transporte de 4 electrones por la cadena

fotosintética, serán necesarios 8 fotones para liberar una molécula de O2.

61.- Justifica la obtención neta de una molécula de glucosa a través de las etapas del ciclo de Calvin.

Solución: La obtención de una molécula de glucosa (hexosa de 6 átomos de carbono) durante las etapas del ciclo

de Calvin requiere la fijación de 6 moléculas de CO2. Estas son las que, en el balance global, originarán la

molécula de glucosa. Este proceso requiere que el ciclo se produzca seis veces. Así, 6 moléculas de CO2 se fijarán

sobre 6 moléculas orgánicas de 5 carbonos (la ribulosa 1,5 difosfato), las cuales se rompen en 12 moléculas de 3

átomos de carbono (12 moléculas de 3 PG). En este momento existen 36 átomos de carbono en moléculas

orgánicas. 12 moléculas x 3 carbonos = 36 átomos de carbono Tras la fase de reducción, de las 12 moléculas de 3

PG se obtienen 12 triosas fosforiladas (DHAP y G-3-P). De estas 12 moléculas, 2 (6 carbonos) se utilizarán para

sintetizar una molécula de glucosa (6 carbonos), y las 10 restantes (30 carbonos) para regenerar las 6 moléculas

de ribulosa 1,5 difosfato (6 moléculas x 5 carbonos = 30 carbonos) sobre las que se fijó el CO2.

62.- La temperatura es un factor que influye en la actividad de la ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa desviando su

actividad hacia la oxidación de la ribulosa. ¿Qué mecanismos han desarrollado las plantas de climas cálidos para

evitar las pérdidas por fotorrespiración?

Solución: Las plantas de climas cálidos, para contrarrestar el efecto de la fotorrespiración, han desarrollado

mecanismos para concentrar y fijar el CO2. Estos mecanismos constituyen el ciclo de Hatch y Slack que se basa

en la acción coordinada de dos tipos de células de la hoja. Las primeras son las células del mesófilo, que rodean a

las segundas, que forman la túnica de la vaina. Estas, a su vez, circundan a los vasos conductores. El ciclo de

Hatch y Slack se puede resumir en los siguientes pasos: Las células del mesófilo reciben el CO2, que penetra por

los estomas, y lo incorporan al fosfoenolpiruvato para formar una molécula de 4 carbonos: el oxalacetato. El

oxalacetato se reduce a malato, que es transportado a las células de la túnica vascular. Allí sufre una

descarboxilación, rindiendo piruvato y CO2, que se incorporará al ciclo de Calvin. El piruvato es devuelto a las

células del mesófilo, donde se transforma en fosfoenolpirúvico con gasto de ATP y NADH. Los vegetales que

utilizan esta vía se denominan C4, porque incorporan el CO2 en un compuesto de 4 carbonos, a diferencia de los

C3 que lo incorporan, directamente, en el 3-fosfoglicerato (3 PG).

63.- ¿De qué forma obtienen la energía los organismos fotosintéticos? ¿Qué diferencias existen entre la

fotosíntesis y la quimiosíntesis?

Solución: Los organismos quimiosintéticos obtienen la energía de reacciones químicas inorgánicas y exergónicas,

en las que se produce una oxidación que desprende energía, aprovechándose en forma de ATP y coenzimas

reducidas (NADH). La diferencia entre la fotosíntesis y la quimiosíntesis se encuentra en la forma de obtención de

energía. En la fotosíntesis la energía necesaria para reducir el CO2 durante el ciclo de Calvin procede de la luz,

mientras que en la quimiosíntesis procede de reacciones redox exergónicas, en las que se oxidan compuestos

inorgánicos. La síntesis de materia orgánica se realiza, en los dos casos, a través del ciclo de Calvin.

64.- ¿Qué características definen a los organismos quimiosintéticos?

Solución: Los organismos quimiosintéticos presentan una serie de características comunes: Son procariontes.

Solamente algunas bacterias poseen metabolismo quimiosintético. Viven de una fuente inorgánica: agua, sales,

O2, CO2 y compuestos orgánicos de cuya oxidación obtienen energía. Obtienen la energía de una reacción

química específica. Solamente crecen con compuestos específicos de origen inorgánico o producidos por la

actividad de otros organismos. Son aerobios. Utilizan el oxígeno como último aceptor de electrones. Sintetizan

materia orgánica por medio del ciclo de Calvin.

65.- Contesta las siguientes cuestiones relacionadas con la fotosíntesis: a) Escribe la ecuación general. b) Indica

qué moléculas actúan de dador y cuáles de aceptor de electrones. c) ¿Es directa la reacción de óxido-reducción, tal

como se representa en la ecuación general? d) Explica la procedencia del O2 liberado en el proceso. e) ¿La

fotosíntesis es un proceso espontáneo o requiere aporte de energía?

Solución: a) La ecuación general de la fotosíntesis es la siguiente: b) La fotosíntesis es un proceso anabólico y

redox. El dador de electrones es el H2O en la mayoría de los casos, siendo el aceptor el CO2, que se reduce a

moléculas orgánicas. Este proceso no se produce directamente, sino que se desarrolla mediante una ruta

metabólica compleja. c) El O2 es un producto resultante de la cesión de hidrógenos del H2O al CO2. Este hecho,

requiere la rotura de la molécula de H2O (fotólisis) que cede los H+ al CO2 para su reducción, liberándose el O2

resultante a la atmósfera. d) La fotosíntesis es un proceso anabólico que, por tanto, no se produce

espontáneamente y que requiere un aporte de energía externo al sistema, que es proporcionada por la luz.

66.- ¿Qué es un fotosistema? Explica su funcionamiento e indica su localización celular.

Solución: Los fotosistemas son conjuntos de pigmentos fotosintéticos que se encuentran localizados en la

membrana del tilacoide, y que se caracterizan por presentar un máximo de absorción de la luz a una determinada

longitud de onda. Los fotosistemas están constituidos por dos estructuras: Los pigmentos antena. Son un conjunto

de pigmentos (carotenoides, clorofilas) que captan la energía de la luz a diferentes longitudes de onda. El centro de

reacción. Está formado por una clorofila a, un aceptor de electrones y un dador de electrones. La clorofila del

centro de reacción recibe la energía de la luz absorbida por la antena y es la única molécula capaz de ceder un

electrón. En los vegetales superiores existen dos fotosistemas: el fotosistema I (PS I), que presenta un máximo de

absorción de luz a 700 nm, y el fotosistema II (PS II), con un máximo de absorción a 680 nm. Cada pigmento de un

fotosistema es capaz de captar la energía de la luz a una determinada longitud de onda. Cuando un fotón incide

sobre un pigmento, hace pasar a uno de sus electrones a una órbita más alejada, a un nivel energético superior. Se

dice que la molécula está excitada. El pigmento puede volver a su estado normal por varios mecanismos: Emisión

de luz fluorescente o calor. Transferencia de la energía a otra molécula por resonancia. Cediendo un electrón a otra

molécula. Dentro del fotosistema, la energía de excitación se transmite por resonancia, desde el pigmento que

absorbe la luz a menor longitud de onda hasta el que la absorbe a mayor. Como el pigmento que absorbe la mayor

longitud de onda es la clorofila a del centro de reacción, será la molécula que siempre reciba la energía de

cualquier fotón captada por los pigmentos del fotosistema. Por último, la clorofila a excitada, cederá un electrón a la

cadena fotosintética.

67.- Fase lumínica de la fotosíntesis: a) Explica la procedencia de la energía necesaria para el desarrollo del ciclo

de Calvin. b) Explica las fases en las que se divide en proceso.

Solución: a) Tanto el poder reductor en forma de NADPH como la energía libre en forma de ATP proceden de la

fase lumínica de la fotosíntesis. Durante el ciclo de Calvin, estas moléculas serán empleadas para fabricar materia

orgánica a partir de la reducción de moléculas de CO2. b) La fase oscura de la fotosíntesis se puede resumir en

tres fases: 1. Fijación del CO2. La fijación del CO2 consiste en su incorporación a una molécula orgánica. Se

produce gracias a una reacción exergónica que consiste en la unión del CO2 a una pentosa, la ribulosa 1,5

difostato, formándose un compuesto de 6 átomos de carbono muy inestable. Este compuesto se escinde en 2

moléculas de 3- fosfoglicerato. La reacción está catalizada por la enzima ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa. 2.

Reducción del ácido-3-fosfoglicérico (3 PG). Esta etapa se realiza en dos fases: Primero se produce la fosforilación

del 3 PG a 1,3 difosfoglicerato por acción del ATP. Posteriormente, el 1,3 difosfoglicerato es reducido por el

NADPH a gliceraldehído-3-P, que se encuentra en equilibrio con la DHAP. Esta reacción está catalizada por la

enzima G-3-P deshidrogenasa. 3. Regeneración de la ribulosa. Las moléculas de G-3-P y de DHAP, formadas en la

fase anterior, se transforman en compuestos de 4, 6 y 7 carbonos, mediante los cuales se regeneren las moléculas

de ribulosa-5- fosfato, y se forma una molécula de glucosa. Por último, la ribulosa-5- fosfato es fosforilada a

ribulosa 1,5 difosfato, con gasto de ATP. De esta forma se cierra el ciclo.

68.- Define fotorrespiración y explica cómo actúa la enzima rubisco (ribulosa1,5 difosfato carboxilasa) en el

proceso.

Solución: La fotorrespiración es el proceso metabólico por el cual se produce la oxidación de la ribulosa, en

presencia de O2. Esta oxidación conduce a la formación de ácido-3-fosfoglicérico y fosfoglicolato. La enzima que

realiza la fotorrespiración es la ribulosa 1,5 difostato carboxilasa (rubisco), que presenta dos actividades

alternativas: En presencia de CO2 realiza la carboxilación de la ribulosa 1,5 difosfato (fijación del CO2) en el

proceso fotosintético normal. Cuando la concentración de O2 es alta, su actividad se desvía hacia la

fotorrespiración y cataliza la oxidación de la ribulosa, dando como resultado la formación de 3-fosfoglicerato y

fosfoglicolato. La fotorrespiración supone una pérdida en la eficacia de la fotosíntesis.

69.- Define los siguientes términos: a) Organismo quimiolitótrofo. b) Organismo fotolitótrofo. c) Quimiosíntesis. d)

Fotosíntesis.

Solución: a) Organismo quimiolitótrofo es aquel que es capaz de sintetizar materia orgánica a partir de compuestos

inorgánicos, utilizando como fuente de energía la desprendida en reacciones químicas exergónicas. Realizan la

quimiosíntesis. b) Organismo fotolitotrofo. Los fotolitotrofos son organismos autótrofos, que utilizan la energía de la

luz para fabricar materia orgánica a partir de inorgánica. Realizan la fotosíntesis. c) Quimiosíntesis. La

quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a partir de inorgánica,

utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicas. d) Fotosíntesis. Es un

proceso de nutrición autótrofa. Consiste en sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando la

energía de la luz y liberando oxígeno a la atmósfera.

70.- ¿Qué función realizan los organismos quimiosintéticos en la naturaleza? Señala algún ejemplo.

Solución: Los organismos quimiosintéticos desarrollan una función fundamental en la naturaleza, puesto que

participan como elementos clave de los ciclos biogeoquímicos. Un ejemplo del papel de una bacteria

quimiosintética en un ciclo biogeoquímico es la Nitrosomonas, que participa en el ciclo del nitrógeno, transformando

el amoniaco en nitritos en una reacción llamada nitrosación. La importancia dentro del ciclo del nitrógeno radica en

que esta bacteria produce el primer paso en la transformación del amoniaco en nitratos, proceso llamado

nitrificación. El amoniaco del suelo procedente de los restos de seres vivos y de la fijación del N2 atmosférico que

realizan algunas bacterias es transformado por Nitrosomonas en nitritos, que en una reacción posterior, llamada

nitratación, se transformarán en nitratos por acción de bacterias del género Nitrobacter. Los nitratos son la forma en

que las plantas pueden absorber por sus raíces el nitrógeno, pudiendo incorporarlo a sus proteínas, y de ahí, pasar

al resto de la biocenosis del ecosistema.

71.- Define los siguientes términos: Organismo autótrofo. Organismo fotosintético. Organismo quimiosintético.

Fotosíntesis.

Solución: Los organismos autótrofos son aquellos capaces de producir materia orgánica a partir de materia

inorgánica. Dentro de ellos se encuentran los seres fotosintéticos y los quimiosintéticos. Organismos fotosintéticos.

Son los seres autótrofos que utilizan la energía de la luz para construir sus moléculas orgánicas. Organismos

quimiosintéticos. Son aquellos seres vivos que transforman materia inorgánica en materia orgánica, utilizando la

energía liberada en reacciones químicas exergónicas. Fotosíntesis. Es un proceso de nutrición autótrofa. Consiste

en sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando la energía de la luz y liberando oxígeno a la

atmósfera. La fotosíntesis tiene lugar en dos fases: La fase luminosa se produce solo en presencia de luz y se

realiza en la membrana de los tilacoides, en los cloroplastos. Durante esta fase los pigmentos fotosintéticos captan

la energía de la luz, y la transforman en energía química: en forma de poder reductor (NADPH) y energía libre

(ATP). En esta fase se libera oxígeno a la atmósfera procedente de la rotura de moléculas de agua (fotólisis del

agua). La fase oscura es una ruta metabólica cíclica, llamada ciclo de Calvin. Se realiza en el estroma del

cloroplasto y es independiente de la luz. Consiste en la reducción de moléculas de CO2 para obtener moléculas

orgánicas, utilizando la energía producida en la fase lumínica (NADPH y ATP).

72.- Explica las características de las moléculas implicadas en la captación de la luz durante la fotosíntesis.

Solución: Las principales moléculas implicadas en la captación de la luz son los pigmentos fotosintéticos. Los más

importantes son: Clorofilas. Son moléculas porfirínicas. Poseen un núcleo tetrapirrólico, con un átomo de magnesio

en el centro. En el anillo IV del núcleo tetrapirrólico, el grupo ácido está esterificado con un alcohol de 20 átomos de

carbono, el fitol. Son moléculas anfipáticas, correspondiendo el polo hidrófobo al fitol y el polo hidrófilo al núcleo

tetrapirrólico. En los vegetales superiores aparecen dos tipos de clorofilas, la clorofila a y la clorofila b, que se

diferencian en el radical unido en el anillo II del núcleo de porfirina. La clorofila a presenta un grupo metilo y la

clorofila b un formilo. Carotenoides. Son pigmentos liposolubles que pertenecen al grupo de los terpenos o

isoprenoides. Son moléculas formadas por la unión de unidades de isopreno (2-metil-1,3-butadieno). Son de color

amarillo y anaranjado, y entre ellos destacan los carotenos y sus derivados oxigenados, las xantofilas. Las

clorofilas y los carotenoides absorben la energía de la luz debido a que poseen dobles enlaces conjugados. Cada

pigmento absorbe luz a una determinada longitud de onda. Los pigmentos aparecen en la membrana del tilacoide

agrupados en unas estructuras llamadas fotosistemas (PS), que se intercalan con las moléculas de la cadena

fotosintética. Hay dos fotosistemas: el PS I, con un máximo de absorción de 700 nm, y el PS II, con un máximo de

680 nm.

73.- Indica las reacciones del ciclo de Calvin en las que se utilizan el NADPH y el ATP sintetizados durante la fase

lumínica.

Solución: Las moléculas de NADPH y de ATP que se utilizan en al ciclo de Calvin proceden de la fase lumínica de

la fotosíntesis. Estas moléculas son utilizadas en la fase de reducción, que se lleva a cabo en dos etapas: Primero

se produce la fosforilación del 3 PG a 1,3 difosfoglicerato, por acción del ATP. Posteriormente, el 1,3

difosfoglicerato es reducido por el NADPH a gliceraldehído-3-P, que se encuentra en equilibrio con la DHAP.

Esta reacción está catalizada por la enzima G-3-P deshidrogenasa. Además, en la fase de regeneración se utilizan

moléculas de ATP para fosforilar la ribulosa 5 fosfato a ribulosa 1,5 difosfato, cerrándose el ciclo.

74.- Explica cómo influyen los siguientes factores en el rendimiento de la fotosíntesis: a) Concentración de CO2 b)

Concentración de O2. c) Temperatura.

Solución: a) Concentración de CO2. La concentración de dióxido de carbono es un factor limitante de la

fotosíntesis. Puesto que es un sustrato esencial, su carencia frena la fotosíntesis. A bajas concentraciones la

actividad es también baja. b) Concentración de O2. El oxígeno es un producto de la fotosíntesis y actúa como

inhibidor de la ruta. Pero su acción más importante se debe a su efecto activador de la fotorrespiración. Así, cuando

la relación CO2/O2 es baja, el oxígeno actúa como inhibidor de la rubisco, lo que supone una importante pérdida

de rendimiento de la fotosíntesis. c) Temperatura. La temperatura no influye de forma importante en la fotosíntesis.

Sin embargo, las temperaturas elevadas desvían la actividad de la rubisco hacia la fotorrespiración. Las plantas

tropicales y de climas cálidos se han adaptado a este fenómeno a través de la ruta C4.

75.- Define quimiosíntesis y representa el proceso en un esquema.

Solución: La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a partir

de inorgánica, utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicas. La

quimiosíntesis se desarrolla en dos fases, que pueden esquematizarse del siguiente modo:

76.- Explica la importancia de las bacterias nitrificantes en los ciclos biogeoquímicos.

Solución: La importancia de las bacterias nitrificantes en los ciclos biogeoquímicos radica en su participación dentro

del ciclo del nitrógeno. Este grupo de bacterias produce la transformación del amoniaco en nitratos, proceso

llamado nitrificación. El amoniaco del suelo procedente de los restos de seres vivos y de la fijación del N2

atmosférico que realizan algunas bacterias, es transformado en nitritos por las bacterias del género Nitrosomonas,

en una reacción llamada nitrosación. En una reacción posterior, llamada nitratación, se transformarán en nitratos

por acción de bacterias del género Nitrobacter. Los nitratos son la forma en que las plantas pueden absorber por

sus raíces el nitrógeno, pudiendo incorporarlo a sus proteínas, y de ahí, pasar al resto de la biocenosis del

ecosistema.

77.- Escribe la ecuación general de la fotosíntesis y analiza las diferencias con la respiración celular.

Solución: La fotosíntesis se puede resumir en la siguiente ecuación general: H2O + CO2 (CH2O) + O2 . (CH2O)

representa un compuesto orgánico, por ejemplo, la sexta parte de una molécula de glucosa. De la comparación de

la ecuación global de la fotosíntesis con la respiración celular puede deducirse que son procesos inversos. La

respiración celular es un proceso catabólico en el que se obtiene energía a partir de la oxidación de compuestos

orgánicos. Ocurre en presencia de O2 (que actúa como último aceptor de electrones), produciéndose H2O y CO2.

(CH2O) + O2 H2O + CO2 En la fotosíntesis se obtiene materia orgánica (CH2O) por la reducción de moléculas de

CO2. Este proceso requiere un dador de hidrógenos (electrones) que, generalmente, es el H2O. La rotura de la

molécula de agua provoca la liberación de O2 a la atmósfera.

78.- Explica cómo se produce el transporte de electrones desde el H2O hasta el NADP durante la fase lumínica de

la fotosíntesis, e indica la ecuación general del proceso.

Solución: El transporte de electrones, desde el agua hasta el NADP, se realiza a través de la cadena fotosintética

localizada en la membrana del tilacoide. Esta cadena está formada por un conjunto de moléculas transportadoras

de electrones, entre las que se encuentran intercalados los fotosistemas I y II. El transporte no es espontáneo. La

transferencia de electrones únicamente puede realizarse desde el par que presenta un potencial redox más

negativo, hacia el que lo presenta más positivo. Por tanto, debe aplicarse energía que, en este caso, es la energía

de la luz captada por los fotosistemas. El transporte de electrones desde el agua hasta el NADP se puede dividir en

tres segmentos, que se representan mediante el llamado esquema en Z. 1er segmento: reducción del NADP. El

proceso se inicia cuando un fotón incide sobre el fotosistema I (PS I) y produce la excitación de una de sus

moléculas. La energía del fotón es transmitida hasta la clorofila a del centro de reacción, que cede un electrón a un

aceptor que, a su vez, lo cede a la ferredoxina. Como el potencial de la ferredoxina es muy alto, esta cede

espontáneamente el electrón al NADP, que se reduce a NADPH. 2º segmento: recuperación del electrón cedido por

el PS I. Interviene el PS II que presenta un máximo de absorción a 680 nm. La iluminación de este fotosistema

provoca su excitación y la emisión de electrones, que viajan por una cadena de transportadores (plastoquinona,

complejo citocromo bf y plastocianina), y los terminan por ceder al PS I, rellenando el hueco que se había

producido. Pero es ahora el PS II el que presenta el hueco electrónico. 3er segmento: recuperación del electrón

perdido por el PSII. Fotólisis del agua. La recuperación de los electrones cedidos por el PSII se produce gracias a

la rotura de una molécula de agua (fotólisis del H2O). Como consecuencia de esta rotura se produce la cesión de

electrones al PS II, la liberación de H+ al espacio intratilacoide (lumen) y de O2 a la atmósfera.

79.- ¿Cómo se produce la fijación del CO2?, ¿en qué lugar del cloroplasto se produce? ¿Qué enzima cataliza el

proceso?

Solución: La fijación del CO2 consiste en su incorporación a una molécula orgánica. Se produce gracias a una

reacción exergónica, que consiste en la unión del CO2 a una pentosa, la ribulosa 1,5 difostato, formándose un

compuesto de 6 átomos de carbono muy inestable. Este compuesto se escinde en 2 moléculas de 3- fosfoglicerato.

La reacción está catalizada por la enzima ribulosa 1,5 difosfato carboxilasa, que es la enzima más abundante de la

biosfera, y se localiza en la superficie externa de la membrana del tilacoide. La fijación del CO2, igual que el resto

de la fase oscura de la fotosíntesis, se realiza en el estroma del cloroplasto.

80.- ¿Qué factores favorecen la fotorrespiración?

Solución: La fotorrespiración se ve favorecida por la luz, la concentración de O2 y la temperatura. Estos factores

desvían la actividad del enzima ribulosa 1,5 difosfato hacia la oxidación de la ribulosa y, en consecuencia,

disminuyen la eficacia de la fotosíntesis, limitando la producción de biomasa.

81.- La quimiosíntesis: a) Explica el concepto de quimosíntesis. b) Pon un ejemplo de bacteria quimiosintética y

describe la reacción mediante la cual obtiene la energía.

Solución: a) La quimiosíntesis es un tipo de nutrición autótrofa. Consiste en la obtención de materia orgánica a

partir de inorgánica, utilizando como fuente de energía la liberada en reacciones químicas redox exergónicas. b) Un

ejemplo de organismos quimiosintéticos son las bacterias nitrificantes, que utilizan como sustrato compuestos del

nitrógeno. Entre ellas se encuentran dos géneros importantes:

82.- Justifica por qué el metabolismo quimiosintético se considera una forma metabólica evolucionada.

Solución: Teniendo en cuenta que los primeros seres vivos fueron heterótrofos, podemos pensar que la

quimiosíntesis surgió como una adaptación posterior de algunas bacterias a medios inorgánicos específicos. La

quimiosíntesis se considera una forma metabólica evolucionada por dos razones: Constituye una forma muy eficaz

de independencia del resto de los seres vivos, al depender de compuestos inorgánicos que oxidan en una reacción

específica. Son organismos independientes de la luz. Presentan una maquinaria bioquímica tan compleja como la

de otras bacterias.

PREGUNTAS RESUELTAS. FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

Funciones biológicas de los ácidos nucleicos.

Preguntas resueltas.

1.- ¿Cómo y cuándo se lleva a cabo la transmisión de la información genética?

2.- ¿Qué es la transcripción?

3.- ¿Qué aportaciones realizó Severo Ochoa al descifrado del código genético?

4.- Dada la siguiente secuencia de nucleótidos del ARNm: AGC UAU AUG CGC ACG CAA ACC CCA AUU UAG

AUA. a) Diga cuáles son los codones de iniciación y de terminación de esta secuencia, si es que presentan alguno.

¿Qué aminoácidos codifican estos codones? b) Esta secuencia, ¿podría dar lugar a un péptido? En caso

afirmativo, ¿cuántos aminoácidos tendría? c) Si entre las bases subrayadas se introduce una adenina, ¿qué

ocurriría en el péptido obtenido?

5.- ¿A qué se denomina sitio A y sitio P del ribosoma?

6.- ¿Cómo actúan las hormonas esteroides en el control de la expresión génica?

7.- Indica lo que representa el esquema que se escribe a continuación, señala los procesos que se representan en

él y en qué lugares de la célula eucariota tienen lugar. ADN-ARN-- Proteína

8.- Señalar las principales diferencias en la síntesis del ARNm en las células eucariotas y en las procariotas.

9.- ¿Es posible que, si se altera la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADN que lleva información para la

síntesis de una proteína, no se vea afectada dicha proteína? ¿A qué es debido? Escribe un ejemplo.

10.- Al analizar el ADN de un organismo extraterrestre se ha observado que posee las mismas bases que el ADN

de un organismo terrestre, si bien sus proteínas solo contienen dieciséis aminoácidos distintos. ¿Podría el código

genético de estos organismos estar formado por parejas de nucleótidos? ¿Crees qué tendría alguna desventaja

respecto al código genético de los organismos terrestres?

11.- ¿Qué son y cómo se forman los aminoacil-ARNt?

12.- ¿Por qué es necesario el control de la expresión genética y cuándo tiene lugar?

13.- ¿Qué es un gen?

14.- ¿Qué papel desempeña la ARN-polimerasa?

15.- ¿Por qué decimos que el código genético está degenerado? ¿Representa esto alguna ventaja?

16.- A continuación se escribe la secuencia de nucleótidos de un fragmento de la cadena codificante del ADN: 3'

AAG CAA TGT GGG CGG AGA CCA 5': a) Determinar la secuencia de nucleótidos del ARNm correspondiente e

indicar su polaridad. b) Utilizando el código genético, determinar la secuencia de aminoácidos que produce la

traducción de este ARNm. c) ¿Qué mínimo cambio tendría que ocurrir para que apareciese en cuarto lugar el

aminoácido histidina en este péptido?

17.- ¿Es cierto que en las células eucariotas todas las proteínas tienen el aminoácido metionina en el extremo N-

terminal?

18.- Explica cómo funciona el operón lac o sistema de regulación inducible.

19.- ¿Quién enunció la hipótesis un gen, un enzima ? ¿Qué dice dicha hipótesis?

20.- ¿Qué son las secuencias promotoras?

21.- Define los siguientes términos: Codón. Codón sinónimo. Codón sin sentido. Codón de inicio.

22.- ¿Habrá más de una secuencia de ADN que codifique el péptido cuya secuencia de aminoácidos es: H2N-Met-

His-Ser-Trp-Gly-COOH?

23.- Explicar cómo finaliza la síntesis proteica.

24.- Si en los organismos pluricelulares todas las células tienen el mismo ADN, ¿por qué tienen distintas formas y

funciones?

25.- Enumera los distintos experimentos llevados a cabo que han demostrado que el ADN es la molécula portadora

de la información genética.

26.- ¿Cómo se produce la fase de maduración en los ARN mensajeros?

27.- ¿Por qué los codones que forman el código genético tienen que estar formados por tres nucleótidos?

28.- ¿Qué es y cómo se forma el complejo de iniciación?

29.- ¿Qué es el operón?


31.- ¿Qué problema plantea durante la replicación el hecho de que las cadenas de ADN sean lineales?; ¿de qué

mecanismos disponen las células eucariontes para resolver este problema?

32.- Define y pon un ejemplo de: Aneuploidía Poliploidía Trisomía Mutación puntual.

33.- Mutaciones génicas: Define mutación espontánea y mutación inducida. Tipos de agentes mutágenos. Explica

los mecanismos de acción de los agentes mutágenos.

34.- Dos alteraciones frecuentes en el ADN son las despurinizaciones y la desaminación de la citosina. ¿De qué

mecanismos dispone la célula para reparar estos errores?

35.- ¿Qué es la transposición?¿Cuáles son los tipos de elementos transponibles que aparecen en las bacterias?

36.- Explica la siguiente afirmación: El cáncer es una enfermedad genética; pero, salvo en algunas ocasiones, no

es una enfermedad hereditaria.

37.- ¿Qué es el ADN recombinante? Explica algunas aplicaciones de esta tecnología.

38.- Define los conceptos de mutación, recombinación y transposición.

39.- Clasifica y explica el mecanismo de acción de los siguientes agentes mutágenos: 5-bromouracilo. Ácido

nitroso. Radiación ultravioleta.

40.- Algunas enfermedades genéticas en la especie humana son debidas a mutaciones en los sistemas de

reparación del ADN. Describe, al menos, dos ejemplos de estas alteraciones genéticas.

41.- Representa de forma esquemática el intercambio de cadenas homólogas de ADN que conduce a la

recombinación genética.

42.- Explica el punto de vista de las diferentes teorías evolucionistas acerca del papel de la mutación.

43.- ¿Qué es un organismo transgénico? Cita algunas aplicaciones de estos organismos y comenta los posibles

problemas que plantean.

44.- Describe las principales moléculas que intervienen en la replicación del ADN en procariontes y explica el

mecanismo por el que tiene lugar el proceso.

45.- ¿Qué es una mutación génica? Indica sus tipos.

46.- Describe los mecanismos que producen la aparición de mutaciones espontáneas originadas por lesiones en el

ADN.

47.- La aflatoxina B1 es un potente carcinógeno que se une a la guanina e impide la replicación del ADN. Explica el

mecanismo de reparación que actuará para corregir los efectos de este mutágeno.

48.- Define recombinación y clasifica sus tipos.

49.- ¿Son heredables todas las mutaciones que sufre un individuo pluricelular?

50.- ¿Qué es la terapia génica? Explica las diferentes estrategias para su aplicación y los problemas que plantea

esta técnica.

51.- Durante la replicación, los ADN polimerasas actúan sintetizando la hebra nueva en sentido 5' 3'. Si las dos

hebras de la molécula de ADN son antiparalelas, ¿cómo es posible que se repliquen a la vez?

52.- Las mutaciones génicas son aquellas que afectan a un único gen. ¿Qué causas provocan las mutaciones

génicas? ¿Qué es una mutación puntual? ¿Puede este tipo de mutaciones explicar la aparición de nuevos alelos?

53.- Los errores en la replicación son una de las causas que producen alteraciones en el ADN de forma

espontánea. Describe y representa gráficamente cómo se originan estos cambios.

54.- ¿Cómo actúa el sistema de reparación SOS?; ¿cuáles son las consecuencias de su acción?

55.- Explica la relación entre los transposones y la conjugación bacteriana.

56.- ¿Cuáles son las fuentes de variabilidad sobre las que actúa la selección natural?

57.- Enzimas de restricción: a) Concepto y mecanismo de acción. b) Comenta un ejemplo. c) Explica sus

aplicaciones en la tecnología del ADN recombinante.

58.- Contesta a las siguientes cuestiones relacionadas con la replicación: a) Concepto de replicación. b) Tras el

descubrimiento de la estructura del ADN, ¿qué modelos se plantearon para explicar la replicación?; ¿cuál de ellos

es el correcto? c) En la replicación de una molécula de ADN de doble hebra y después de tres ciclos de replicación,

¿cuántas hebras de nueva síntesis habrán aparecido?

59.- Define el concepto de mutación y clasifica los distintos tipos de mutaciones.

60.- Explica la forma de actuación de un mutágeno físico y otro químico y represéntalo esquemáticamente.

61.- Define recombinación y transposición. ¿Qué diferencias existen entre estos procesos y la mutación, en cuanto

a sus consecuencias genéticas?

62.- Justifica la siguiente frase: Sin mutación no se hubiera producido el hecho evolutivo, pero sin recombinación,

sí.

63.- ¿Cómo construirías una molécula de ADN recombinante?

Soluciones

1.- ¿Cómo y cuándo se lleva a cabo la transmisión de la información genética?

Solución: En los organismos pluricelulares, la transmisión de la información genética, se realiza en dos momentos

del ciclo del individuo: cuando el individuo se reproduce y cuando el individuo crece. Cuando el individuo se

reproduce, la información genética se transmite a los descendientes, y constituye lo que se conoce con el nombre

de herencia biológica. Cuando se produce el crecimiento del individuo, las células se dividen mediante mitosis;

también en este caso, se transmite la información genética completa a las células hijas que se obtienen. Tanto en

un caso como en el otro, para que se pueda transmitir la información genética es necesario realizar una copia

previa de esta. Este proceso; es decir, la realización de una copia del ADN, se denomina replicación o duplicación

del ADN.

2.- ¿Qué es la transcripción?

Solución: La transcripción constituye la primera etapa que tiene lugar en el proceso de la expresión genética.

Mediante este proceso, la información genética (secuencia de nucleótidos de un fragmento del ADN) se transforma

en una secuencia de aminoácidos; es decir, en una proteína. La transcripción consiste, como su nombre indica, en

copiar la información (secuencia de nucleótidos) de un fragmento del ADN, el correspondiente a un gen, en una

molécula de ARN. En este proceso, por consiguiente, tomando como molde o patrón una de las cadenas del

fragmento del ADN, se sintetiza una molécula de ARN, cuya secuencia de nucleótidos será complementaria con

dicha cadena de ADN. En las células eucariotas, el proceso ocurre en el núcleo, mientras que en las células

procariotas, debido a que no hay un núcleo definido, tiene lugar en el citoplasma. La transcripción es similar en

eucariotas y en procariotas, aunque presenta algunas diferencias. Este proceso se realiza gracias a la acción de

unos enzimas denominados ARN-polimerasas, que van uniendo ribonucleótidos mediante enlaces fosfodiéster en

dirección 5' 3', de forma complementaria a los nucleótidos de la cadena del ADN patrón, y teniendo en cuenta que

en el ARN no hay timina y la base complementaria de la adenina será el uracilo. En la síntesis de los ARNs se

utilizan ribonucleótidos trifosfatos, que se hidrolizan y aportan la energía necesaria para formar los enlaces

fosfodiéster. Como consecuencia de la transcripción, los ARNs que se obtienen se denominan ARNs transcritos

primarios. En muchos casos sufrirán un proceso de maduración, mediante el cual se transforman en ARNs

maduros (mensajeros, ribosómicos, transferentes), que intervendrán en la síntesis de proteínas.

3.- ¿Qué aportaciones realizó Severo Ochoa al descifrado del código genético?

Solución: Severo Ochoa (1905-1993), médico y bioquímico español, fue uno de los pioneros en el descifrado del

código genético. Su contribución a esta tarea fue el descubrimiento del enzima polinucleótido fosforilasa. Este

enzima es capaz de sintetizar ARN a partir de ribonucleótidos, sin necesidad de un molde de ADN. Gracias a este

enzima, se pudieron sintetizar cadenas de ARN con un solo tipo de ribonucleótido; una de ellas fue la cadena

formada únicamente por uracilo (poli U); a partir de esta cadena, y en presencia de todos los aminoácidos, se

obtenía un polipéptido formado únicamente por fenilalanina. De ello se deducía que el codón que codificaba la

fenilalanina era el UUU. Este proceso se repitió posteriormente con otros ARNs formados por un solo nucleótido (A,

C y G), así se dedujeron los aminoácidos codificados por los codones AAA, CCC y GGG. Con posterioridad, otros

investigadores, como Kornberg y Khorana, descubrieron lo que codifican el resto de los codones que forman el

código genético.

4.- Dada la siguiente secuencia de nucleótidos del ARNm: AGC UAU AUG CGC ACG CAA ACC CCA AUU UAG

AUA. a) Diga cuáles son los codones de iniciación y de terminación de esta secuencia, si es que presentan alguno.

¿Qué aminoácidos codifican estos codones? b) Esta secuencia, ¿podría dar lugar a un péptido? En caso

afirmativo, ¿cuántos aminoácidos tendría? c) Si entre las bases subrayadas se introduce una adenina, ¿qué

ocurriría en el péptido obtenido?

Solución: a) En esta secuencia el codón de iniciación es el AUG, que está ocupando el tercer lugar. Este codón

codifica el aminoácido metionina, por ello, todas las proteínas en principio comienzan por este aminoácido;

posteriormente, muchas de ellas lo eliminan. En esta secuencia el codón de terminación es el UAG, que se

encuentra localizado en penúltimo lugar. Estos codones no codifican ningún aminoácido, por ello, se les denomina

también codones mudos o sin sentido. Provocan la separación del ribosoma y el final de la síntesis proteica, ya que

no existe ningún ARNt cuyo anticodón sea complementario con ellos. b) Esta secuencia daría lugar a un péptido

que tendría siete aminoácidos. El primer aminoácido estaría codificado por el tercer codón, que es el de iniciación

(AUG), y el último estaría codificado por el noveno codón (AUU), que es el anterior al codón de terminación. El

péptido codificado sería el siguiente: H2N-Met - Arg - Thr - Gln - Thr - Pro - Ile-COOH c) Si se adiciona una adenina

entre las bases subrayadas, UAG AUA, la secuencia de nucleótidos en su extremo final se altera quedando de la

siguiente manera: UAA GAU A. Por lo tanto se ha modificado el codón de terminación UAG y se ha transformado

en el codón UAA. Esto no implica ningún cambio en el péptido, puesto que este nuevo codón también es un codón

de terminación, con lo cual el péptido seguirá teniendo siete aminoácidos.

5.- ¿A qué se denomina sitio A y sitio P del ribosoma?

Solución: El ribosoma es la estructura celular encargada de leer los codones del ARNm, y de ir uniendo a ellos,

temporalmente, los complejos aminoacil-ARNt, cuyos anticodones sean complementarios con el ARNm. Cada uno

de estos aminoacil-ARNt aportará un determinado aminoácido, que posteriormente se unirán y formarán la

proteína. El ribosoma consta de dos subunidades que, al inicio de la síntesis, se unen. En ellos se diferencian dos

sitios o centros de unión, en donde los ARNt se unen mediante sus anticodones con los codones del ARNm. Estos

sitios son: El sitio A o aminoacil. Es el lugar del ribosoma donde se van incorporando los nuevos aminoacil-ARNt.

Aquí el aminoacil-ARNt se une por su anticodón con el correspondiente codón del ARNm. El sitio P o peptidil es el

lugar del ribosoma donde se encuentran los peptidil-ARNt, es decir, los ARNt que están unidos a la cadena

peptídica en formación con los codones del ARNm.

6.- ¿Cómo actúan las hormonas esteroides en el control de la expresión génica?

Solución: Las hormonas esteroides (estrógenos, corticoides, etc), debido a su carácter hidrófobo, pueden atravesar

fácilmente la membrana plasmática por difusión y penetrar dentro de la célula. Una vez en el citoplasma se unen a

proteínas receptoras específicas, formándose el complejo hormona-receptor , que es transportado hasta el núcleo

a través de los poros de la membrana nuclear. Una vez en el núcleo, se fijan sobre un intensificador del ADN e

inducen la transcripción de determinados genes.

7.- Indica lo que representa el esquema que se escribe a continuación, señala los procesos que se representan en

él y en qué lugares de la célula eucariota tienen lugar. ADN-ARN-- Proteína

Solución: Mediante este esquema se representa cómo fluye la información genética en una célula. Este flujo de la

información genética constituye lo que se conoce como dogma central de la biología molecular, que fue enunciado

por F. Crik en 1970. Según este esquema, se copia la información (secuencia de nucleótidos) de un fragmento del

ADN en el ARNm. A este proceso se le denomina transcripción y, en las células eucariotas, tiene lugar en el

núcleo. Posteriormente, este ARNm sale del núcleo y lleva la información hasta los ribosomas del citoplasma, los

cuales la leen, traduciéndola en una secuencia de aminoácidos; es decir, en una cadena polipeptídica. En este

proceso interviene también el ARNt, que se encarga de llevar los aminoácidos hasta los ribosomas y colocarlos en

el orden que determina la secuencia de nucleótidos de ARNm.

8.- Señalar las principales diferencias en la síntesis del ARNm en las células eucariotas y en las procariotas.

Solución: Las principales diferencias son las siguientes: En las células procariotas, el enzima que cataliza la

síntesis del ARNm es el mismo que cataliza la síntesis de los demás ARNs, mientras que en las células eucariotas

hay un enzima específico para catalizar la síntesis de este ARNm,, este enzima es la ARN-polimerasa II. En las

células eucariotas, cuando ya se han transcrito los treinta primeros nucleótidos, al extremo 5' del ARNm que se

está formando, se le añade el nucleótido metil-guanosina trifosfato, que forma una especie de caperuza. Esta sirve

para proteger este extremo de la acción de las nucleasas cuando el ARNm sale del núcleo. Esto no ocurre en las

células procariotas. Otra diferencia es que en las células eucariotas, una vez que se ha formado el ARNm

transcrito, por acción de la enzima poli-A polimerasa, se adiciona al extremo 3' de este compuesto un fragmento de

unos doscientos nucleótidos de adenina que forma una cola denominada poli-A. Esta cola contribuye al transporte

del ARNm fuera del núcleo. En las células procariotas, el ARNm que se transcribe no contiene intrones, es ya

funcional y no necesita pasar por un proceso de maduración. En la células eucariotas, sin embargo, el ARNm

transcrito no es funcional, contiene intrones y necesita pasar por un proceso de maduración, en el cual, mediante

un proceso de corte y empalme, se eliminan los intrones y los exones se unen entre sí.

9.- ¿Es posible que, si se altera la secuencia de nucleótidos de un fragmento de ADN que lleva información para la

síntesis de una proteína, no se vea afectada dicha proteína? ¿A qué es debido? Escribe un ejemplo.

Solución: Sí que es posible que se altere la secuencia de nucleótidos de un fragmento del ADN sin que ello

implique una alteración en la secuencia de aminoácidos que forma la proteína. Esto es debido a que el código

genético está degenerado y, por lo tanto, hay más codones que aminoácidos, existiendo codones diferentes para

un mismo aminoácido. Estos codones difieren en la tercera base en la mayoría de los casos, aunque hay alguna

excepción, como en el caso de los aminoácidos: leucina, serina y arginina, en los que no difieren en la tercera base

sino en otras. Por consiguiente, si la alteración del ADN solo afecta a la base en que se diferencian los codones

(generalmente la tercera base), no se alteraría la secuencia de aminoácidos, ya que se obtendría un codón

sinónimo, que codificará el mismo aminoácido. Vamos a escribir un ejemplo de lo dicho anteriormente; primero

escribimos una secuencia de ADN y el péptido que a partir de él se obtiene, y a continuación un ADN mutado de tal

forma que el péptido siga siendo el mismo. En el ejemplo que se ha descrito las bases alteradas se han señalado

subrayándolas. En este caso, a pesar de que en el ADN se han producido tres alteraciones, el péptido no se ha

visto afectado. Mediante estas alteraciones se han obtenido tres codones sinónimos a los iniciales, que codificarán

los mismos aminoácidos.

10.- Al analizar el ADN de un organismo extraterrestre se ha observado que posee las mismas bases que el ADN

de un organismo terrestre, si bien sus proteínas solo contienen dieciséis aminoácidos distintos. ¿Podría el código

genético de estos organismos estar formado por parejas de nucleótidos? ¿Crees qué tendría alguna desventaja

respecto al código genético de los organismos terrestres?

Solución: Como en estos organismos hay dieciséis aminoácidos diferentes, que forman sus proteínas, al menos

tienen que existir dieciséis codones diferentes para que cada aminoácido esté determinado por un codón diferente.

Por lo tanto, el código genético de estos organismos puede estar formado por parejas de nucleótidos, ya que con

las cuatro bases que forman el ADN de estos organismos se pueden formar dieciséis parejas diferentes

(variaciones con repetición de cuatro elementos tomados de dos en dos), que serán codones suficientes para

codificar todos sus aminoácidos. A diferencia de lo que ocurre en los organismos terrestres, este código hipotético

no estaría degenerado; cada aminoácido estaría codificado solamente por un codón; es decir, no habría codones

sinónimos. Esto supondría una desventaja, puesto que cualquier alteración, por mínima que fuese, que se

produjese en la secuencia de bases del ADN afectaría a la proteína que se sintetiza. Esto no ocurre en el caso de

los organismos terrestres, ya que, debido a que el código está degenerado, aquellos cambios que hacen que los

codones se transformen en sus sinónimos no producen alteraciones en la proteína que se sintetiza. Tampoco

habrá codones sin sentido que indiquen el final, este se tendrá que determinar de otra forma distinta.

11.- ¿Qué son y cómo se forman los aminoacil-ARNt?

Solución: Los aminoacil-ARNt son complejos moleculares formados por un aminoácido y un ARNt específico al cual

se une. Estos complejos se forman en el hialoplasma, en una fase previa a la traducción. De esta manera, los

aminoácidos, que van a formar parte de las proteínas, son transportados hasta los ribosomas, donde se unirán en

el orden que determinan los codones del ARNm. La formación de estos complejos se realiza gracias a la acción de

unos enzimas específicos, llamados aminoacil-ARNt-sintetasas. Estos enzimas catalizan la unión entre un

aminoácido y un ARNt, siempre que este posea un determinado anticodón, puesto que este triplete de nucleótidos

del ARNt es lo que va a determinar con qué aminoácido se va a unir. La unión entre el aminoácido y el ARNt se

produce mediante un enlace éster, que se forma entre el grupo carboxilo (-COOH) del aminoácido y el grupo -OH

del extremo 3' del ARNt, localizado en el brazo aceptor. El extremo siempre finaliza en la secuencia CCA. Esta

reacción es muy endergónica. La energía necesaria se obtiene de la hidrólisis del ATP, que se transforma en AMP

y dos grupos fosfato.

12.- ¿Por qué es necesario el control de la expresión genética y cuándo tiene lugar?

Solución: En el ADN de las células, tanto procariotas como eucariotas, se localiza toda la información genética que

precisan para poder sintetizar sus proteínas. La expresión de esta información da lugar a las diferentes proteínas.

La producción excesiva de proteínas resulta innecesaria y costosa energéticamente, y suele ocasionar

alteraciones. Por todo ello, en los seres vivos se han desarrollado unos mecanismos que controlan la expresión

génica de las células, permitiendo que los genes solo se expresen cuando sea necesario sintetizar la proteína que

codifican. De esta manera, se evita el despilfarro molécular y energético. El control de la expresión génica es

mucho más complejo y menos conocido en eucariotas que en procariotas, y se realiza principalmente en la

transcripción.

13.- ¿Qué es un gen?

Solución: Un gen es la unidad estructural y funcional de la herencia, que se transmite de padres a hijos a través de

los gametos y que determina la aparición de una característica observable; es decir, el fenotipo. Durante mucho

tiempo no se supo cuál era su naturaleza química, y se desconocía su localización; Mendel denominó a estas

unidades factores hereditarios. Hoy se sabe que los genes son fragmentos de ADN, excepto en algunos virus que

tienen como material genético ARN. Se localizan en los cromosomas, que es donde se encuentra el ADN. Los

genes se expresan cuando la información que contienen se traduce en un proteína, que realizará una determinada

función biológica. Su función es la de llevar la información necesaria para realizar las funciones celulares o su

regulación.

14.- ¿Qué papel desempeña la ARN-polimerasa?

Solución: La ARN-polimerasa es el enzima que se encarga de catalizar la síntesis de los ARNs, tomando como

patrón el ADN. Este enzima realiza las siguientes funciones: Identifica y se une secuencias determinadas del ADN,

llamadas secuencias promotoras, que indicarán dónde se inicia la transcripción y qué cadena del ADN se

transcribe. Una vez fijado al ADN, produce un desenrollamiento de una vuelta de hélice. Va leyendo la secuencia

de nucleótidos, de la cadena del ADN que se transcribe, en dirección 3' 5'. Va uniendo ribonucleótidos mediante

enlaces fosfodiéster, haciéndolo en dirección 5' 3'. Estos ribonucleótidos que une serán complementarios con los

nucleótidos de la cadena del ADN que se transcribe. (El complementario de la adenina, como en el ARN no hay

timina, será el uracilo). Utiliza ribonucleótidos trifosfato que, antes de unirse, se hidrolizan, y, de esa forma, se

obtiene la energía necesaría para formar el enlace.

15.- ¿Por qué decimos que el código genético está degenerado? ¿Representa esto alguna ventaja?

Solución: El código genético se dice que está degenerado porque hay más codones diferentes que aminoácidos y,

por consiguiente, todos los aminoácidos, excepto el triptófano y la metionina, están codificados por más de un

codón. A estos codones distintos, que determinan un mismo aminoácido, se les llama codones sinónimos. Además,

hay tres codones que señalan el final de la síntesis (codones mudos), debido a que no codifican ningún

aminoácido. El que el código genético esté degenerado se debe a que cada codón, como se ha demostrado

experimentalmente, está formado por tres nucleótidos y, por consiguiente, con los cuatro nucleótidos posibles

(A,G,C y U), el número de codones diferentes que puede existir es de 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos.

Esto quiere decir que hay muchos más codones que aminoácidos para codificar; por ello es por lo que un mismo

aminoácido puede estar codificado por más de un codón. La degeneración del código genético no es un fallo del

código, ya que cada secuencia de nucleótidos del ARNm solo se traduce en una determinada proteína, y constituye

una ventaja, puesto que permite que, si se produce un cambio en un nucleótido (sustitución de un nucleótido por

otro), en ocasiones no se traduce en una alteración en los aminoácidos de la proteína; es decir, este cambio puede

dar lugar a la aparición de un codón sinónimo que codificaría el mismo aminoácido y, por consiguiente, la proteína

no cambiaría.

16.- A continuación se escribe la secuencia de nucleótidos de un fragmento de la cadena codificante del ADN: 3'

AAG CAA TGT GGG CGG AGA CCA 5': a) Determinar la secuencia de nucleótidos del ARNm correspondiente e

indicar su polaridad. b) Utilizando el código genético, determinar la secuencia de aminoácidos que produce la

traducción de este ARNm. c) ¿Qué mínimo cambio tendría que ocurrir para que apareciese en cuarto lugar el

aminoácido histidina en este péptido?

Solución: a) El ARNm, que se obtiene por transcripción de este fragmento de ADN, será complementario y

antiparalelo con la hebra del ADN molde que se use. Por lo tanto, la secuencia de nucleótidos y la polaridad del

fragmento de ARNm será la siguiente: Hebra de ADN molde 3' AAG CAA TGT GGG CGG AGA CCA 5'. RNA 5'

UUC GUU ACA CCC GCC UCU GGU 3'. b) La secuencia de aminoácidos que determina este ARNm será la

siguiente: H2N-Phe - Val - Thr - Pro - Ala - Ser - Gly-COOH. c) Para que en esta secuencia de aminoácidos

apareciese en el cuarto lugar el aminoácido histidina en lugar de prolina, tendría que modificarse el codón CCC que

codifica el aminoácido prolina por alguno de los que codifica el aminoácido histidina, que son: CAU y CAC. Por lo

tanto, el mínimo cambio que tendría que producirse sería el de sustituir la citosina, que ocupa el segundo lugar en

el codón CCC por la base adenina, con lo cual el codón CCC se convertiría en CAC. Por consiguiente, en el ADN

se tendría que sustituir una base por otra: en este caso, se sustituiría una base púrica (guanina) por una

pirimidínica (timina); a esta mutación se la denomina transversión. Según todo lo dicho, nos quedaría: Sin

mutación: ADN: 3'AAG CAA TGT GGG CGG AGA CCA 5'. ARNm 5'UUC GUU ACA CCC GCC UCU GGU 3'.

Péptido: H2N-Phe -Val -Thr -Pro -Ala -Ser -Gly-COOH. Con mutación: ADN: 3'AAG CAA TGT GTG CGG AGA CCA

5'. ARNm: 5'UUC GUU ACA CAC GCC UCU GGU 3'. Péptido: H2N-Phe -Val -Thr -His -Ala -Ser -Gly-COOH.

17.- ¿Es cierto que en las células eucariotas todas las proteínas tienen el aminoácido metionina en el extremo N-

terminal?

Solución: En principio, sí que es cierto que todas las proteínas de las células eucariotas recién sintetizadas,

comienzan por el aminoácido metionina; esto es debido a que el codón de iniciación, que será el primer codón que

lee el ribosoma en las células eucariotas, es AUG, por lo que el primer. aminoacil-ARNt que llega al sitio A será

aquel cuyo anticodón es UAC, es decir, será el ARNt-metionina. Posteriormente, en muchos casos este primer

aminoácido se elimina, por lo que no siempre el primer aminoácido de las proteínas eucariotas es la metionina.

18.- Explica cómo funciona el operón lac o sistema de regulación inducible.

Solución: El modelo operón de regulación de la expresión génica puede ser de dos tipos: inducible y represible,

según se trate de una ruta catabólica o anabólica. El operón lactosa u operón lac de E.coli es un sistema de

regulación inducible. Este sistema de regulación interviene en el catabolismo de la lactosa. La bacteria (E.coli),

cuando se encuentra en un medio rico en lactosa y pobre en glucosa, utiliza la lactosa como fuente de carbono. En

el catabolismo de la lactosa intervienen tres enzimas: -galactosidasa, permeasa y transacetilasa. Estos enzimas

están codificados por tres genes estructurales contiguos, que se sitúan a continuación del operador. Si hay glucosa

en el medio, el gen regulador se transcribe y produce la proteína represora, que tiene dos lugares de unión: uno de

ellos sirve para unirse al operador y bloquearlo, impidiendo que la ARN-pol se una al promotor, y, por lo tanto, no

se produce la transcripción de los genes estructurales. El otro lugar de unión sirve para que, cuando no hay

glucosa, la lactosa se una a la proteína represora, altere su configuración y haga que se desprenda del operador,

permitiendo que se transcriban los genes estructurales y se sinteticen los enzimas que catabolizan la lactosa.

19.- ¿Quién enunció la hipótesis un gen, un enzima ? ¿Qué dice dicha hipótesis?

Solución: El médico inglés Garrod, en la primera década del siglo XX descubrió que una enfermedad metabólica, la

alcaptonuria, caracterizada entre otras cosas porque los individuos eliminan orina negra debido a la eliminación de

ácido homogentísico, era causada por una anomalía hereditaria. Supuso que los enfermos carecían del enzima que

metaboliza el ácido homogentísico. Fue la primera vez que se relacionó un gen con un enzima. En los años

cuarenta, G. Beadle y E. Tatum, en experiencias realizadas con el moho Neuroespora crassa, estudiaron las

consecuencias de los cambios génicos o mutaciones. Comprobaron que la alteración en un gen suponía una

variación fenotípica, que consistía en el fallo en el funcionamiento de un enzima. Propusieron la hipótesis de un

gen, un enzima. Según esta hipótesis, cada gen, que es un fragmento de ADN, lleva la información necesaria para

la síntesis de una proteína enzimática. Posteriormente, esta hipótesis ha sido modificada, reformulándose como un

gen, un polipéptido. Esto se ha debido a que muchas proteínas no son enzimas, y a que muchas proteínas están

formadas por más de una cadena polipeptídica, cada una de las cuales está codificada por un fragmento de ADN.

Hoy se sabe que muchos genes no se expresan, y algunos regulan la expresión.

20.- ¿Qué son las secuencias promotoras?

Solución: Las secuencias promotoras, también denominadas centros promotores, son ciertas secuencias de

nucleótidos localizados en distintos lugares de una u otra cadena del ADN patrón. Señalan el lugar de unión dela

ARN-polimerasa, y su función es indicar dónde se inicia la transcripción y cuál de las dos hebras del ADN se

transcribe. En las células procariotas existen dos centros promotores, situados a distinta distancia del lugar de

inicio de la transcripción; estos centros son: El primero, cuya secuencia de bases es TTGACA, se localiza unos

treinta y cinco nucleótidos antes del punto de inicio de la transcripción. El segundo se sitúa diez nucleótidos antes

del punto de inicio, y su secuencia de bases es TATAAT. En las células eucariotas también existen centros

promotores; los más frecuentes son dos, que tienen las siguientes secuencias: TATA y CAAT. Se localizan unos

veinticinco nucleótidos antes del inicio de la transcripción.

21.- Define los siguientes términos: Codón. Codón sinónimo. Codón sin sentido. Codón de inicio.

Solución: Codón. Es cada uno de los tripletes de nucleótidos que forman el ARNm. Existen 64 codones distintos

que constituyen el código genético. Cada uno de estos codones, excepto tres, codifican un aminoácido. Ejemplo:

UUU codifica para fenilalanina. Codón sinónimo. Son aquellos codones diferentes que codifican el mismo

aminoácido. Existen estos codones porque hay más tripletes de nucleótidos que aminoácidos, por ello, todos los

aminoácidos, excepto la metionina y el triptófano, están codificados por más de un codón. Estos codones, en la

mayoría de los casos, solo difieren en un nucleótido, generalmente el tercero, aunque hay excepciones. Por

ejemplo, los codones CCU y CCC son sinónimos, ambos codifican la prolina; en este caso solo difieren en el tercer

nucleótido, lo que suele ser lo más frecuente. Los codones CUG y UUA también son sinónimos, ya que codifican el

mismo aminoácido, la leucina; en este caso, difieren en más de un nucleótido. Codón sin sentido. También

denominado codón mudo; es un codón que no codifica ningún aminoácido. En el código genético existen tres

codones mudos: UAA, UAG y UGA. Estos codones son importantes porque indican el final de la síntesis de

proteínas. Codón de inicio. Es el codón con el que siempre se inicia la síntesis de proteínas; este codón, en las

células eucariotas, es AUG, que codifica el aminoácido metionina. Por ello, y en principio, todas las proteínas

comenzarían por este aminoácido, si bien posteriormente muchas de ellas lo eliminan.

22.- ¿Habrá más de una secuencia de ADN que codifique el péptido cuya secuencia de aminoácidos es: H2N-Met-

His-Ser-Trp-Gly-COOH?

Solución: Sí que hay más de una secuencia de nucleótidos de ADN diferente que codifica el mismo péptido. Esto

se debe a que todos los aminoácidos excepto dos, la metionina y el triptófano, están codificados por más de un

codón, y, por lo tanto, el triplete de nucleótidos que forma el ADN puede ser cualquiera de los que codifica el

aminoácido en cuestión. En el caso del péptido del enunciado, el número de secuencias diferentes que lo codifican

será el siguiente: Metionina: solo lo determina un codón: AUG. Histidina: los codones que lo codifican son: CAU,

CAC. Serina: los codones que lo determinan son: UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC. Triptófano: solo lo codifica el

codón: UGG. Glicina: los codones que lo codifican son: GGU, GGC, GGA, GGG. Según esto, el número de ARNm

que lleva la información para sintetizar este péptido será: N de ARNm = 1 x 2 x 6 x 1 x 4 = 48. Cada uno de los

ARNm se obtiene por transcripción de una de las cadenas del fragmento del ADN, por lo tanto, el número de

secuencias de ADN diferentes que codifican este péptido será también 48. Algunos de estos 48 ARNm son los

siguientes: 5'AUG CAU UCU UGG GGU 3'. 5'AUG CAC UCU UGG GGU 3'. 5'AUG CAU UCC UGG GGU 3'. 5'AUG

CAU UCC UGG GGG 3'. 5'AUG CAC UCG UGG GGA 3'. Los ADNS que, por transcripción. han dado estos ARNm

son los siguientes: 3'TAC GTA AGA ACC CCA 5'. 3'TAC GTG AGA ACC CCA 5'. 3'TAC GTA AGG ACC CCA 5'.

3'TAC GTA AGG ACC CCC 5'. 3'TAC GTG AGC ACC CCT 5'

23.- Explicar cómo finaliza la síntesis proteica.

Solución: La síntesis proteica finaliza cuando, tras la última translocación del ribosoma, alguno de los codones de

terminación llega al sitio A del ribosoma. Estas señales de terminación pueden ser: UAA, UGA y UAG, y son

codones que no codifican ningún aminoácido. Por lo tanto, no habrá ningún ARNt cuyo anticodón sea

complementario con ellos, y, por consiguiente, cuando esto ocurre, no entrará ningún aminoacil-ARNt al sitio A.

Estos codones de terminación son reconocidos y se unen a un factor de liberación, que puede ser el FR1 o el FR2.

Dicha unión activa la enzima peptidil-transferasa que, en este caso, produce lo siguiente: Hidroliza la unión entre el

ARNt y la cadena peptídica recién formada. Esta abandona el ribosoma, quedando libre. Hace que abandonen el

ribosoma el ARNt y el ARNm. Este último, al poco de abandonar el ribosoma, es destruido. Provoca la separación

de las dos subunidades del ribosoma. En esta etapa también se requiere energía, que se obtiene de la hidrólisis del

GTP.

24.- Si en los organismos pluricelulares todas las células tienen el mismo ADN, ¿por qué tienen distintas formas y

funciones?

Solución: En los seres pluricelulares, todas las células tienen la misma información genética; es decir, el mismo

ADN, ya que todas las células se forman mediante divisiones mitóticas sucesivas, a partir de una célula inicial. Por

consiguiente, todas las células deberían ser iguales y realizar las mismas funciones; sin embargo, no es así; en

estos seres aparecen grupos de células que adquieren una determinada forma y se especializan en realizar una

determinada función. A estos grupos de células se les denomina tejidos. La diferenciación celular, que ocurre en

estos seres vivos y que da lugar a los diferentes tejidos, es otra consecuencia de la regulación de la expresión

genética. La diferenciación celular se produce porque, aunque todas las células de un organismo pluricelular tienen

el mismo ADN, es decir, los mismos genes, estos no se expresan en todas por igual; en algunas células se

expresan unos genes y se reprimen otros, mientras que en otras células son genes diferentes los que se expresan

y se reprimen. Así por ejemplo, los genes de la hemoglobina solo se expresan en los eritrocitos, los de la melanina,

únicamente en las células dérmicas, etc. Estos genes, en otras células que no sean estas, estarán reprimidos.

25.- Enumera los distintos experimentos llevados a cabo que han demostrado que el ADN es la molécula portadora

de la información genética.

Solución: El descubrimiento de que el ADN era la molécula portadora de la información genética ha sido uno de los

grandes descubrimientos de la biología en siglo XX. Los principales acontecimientos que han conducido hasta esta

conclusión han sido los siguientes: En 1869, F. Miecher descubrió los ácidos nucleicos. Los denominó nucleína ,

porque estaban presentes en el núcleo de las células. Posteriormente, se descubrió que los cromosomas de las

células eucariotas estaban formados por ADN y proteínas. A comienzos de este siglo, se descartó que el ADN

fuese el portador de la información genética por su aparente simplicidad. Se creía que la información la portaban

las proteínas. En 1928, el bacteriólogo F. Griffith realizó experimentos con la bacteria Streptococcus pneumoniae,

causante de la neumonía humana. De esta bacteria existen dos cepas distintas: la cepa S (formada por células

capsuladas, que es virulenta) y la cepa R (formada por células no capsuladas, que no es virulenta). A partir de

estas bacterias, Griffith demostró que la cepa R adquiría la capacidad de producir cápsula (que es lo que determina

la virulencia), gracias una sustancia no identificada, denominada principio transformante, procedente de las

bacterias S. En la década de los cuarenta, O.T. Avery, C. MacLeod y M. McCarty obtuvieron distintas moléculas de

las bacterias S (virulentas) muertas y observaron si transformaban las bacterias R (no virulentas). Comprobaron

que el principio transformante, que modificaba las bacterias R y las hacia producir cápsula, era el ADN. En 1952,

A.D. Hershey y M. Chase demostraron de forma concluyente que el ADN, y no una proteína del fago T2, es la

molécula portadora de la información genética, que se introduce en la bacteria para la reproducción viral. En 1953,

J. Watson y F. Crick mostraron el modelo de doble hélice, que explicaba cómo se almacenaba y transmitía la

información genética. Hoy ya nadie duda de la función e importancia del ADN.

26.- ¿Cómo se produce la fase de maduración en los ARN mensajeros?

Solución: La fase de maduración es la última etapa del proceso de transcripción. En ella, los ARNs transcritos

sufren una serie de cambios, mediante los cuales se transforman en los ARNs maduros y funcionales. En las

células procariotas, debido a que los genes son continuos, el ARNm que se obtiene por transcripción del ADN ya

es funcional, sin necesidad de sufrir ningún proceso de maduración. En las células eucariotas, debido a que los

genes no son continuos, sino que poseen fragmentos con información denominados exones, entre los que hay

intercalados otros fragmentos carentes de información llamados intrones. Por esta razón, los ARNm transcritos

tienen que pasar por un proceso de maduración, mediante el cual se eliminan los intrones y el ARNm transcrito se

transforma en ARNm funcional. Esta eliminación se realiza mediante un proceso de corte y empalme, en el cual se

cortan los intrones y los exones se unen entre sí. El proceso se realiza gracias a la acción de unos enzimas

llamados ribonucleoproteínas pequeñas nucleolares (RNPpn) o espliceosoma.

27.- ¿Por qué los codones que forman el código genético tienen que estar formados por tres nucleótidos?

Solución: Quien primero propuso que los codones que forman el código genético debían estar formados por

tripletes de nucleótidos fue el físico estadounidense G. Gamow, el mismo que enunció la hipótesis del Big- Bang

acerca del origen del universo. El razonamiento por el que los codones tienen que ser tripletes de nucleótidos es el

siguiente: Si cada codón estuviese formado por un solo nucleótido, únicamente habría cuatro codones diferentes, y

no serían suficientes para que codones diferentes pudiesen codificar los veinte aminoácidos proteicos. Esto

implicaría que un mismo codón tendría que codificar más de un aminoácido, lo cual significaría que una

determinada información se pudiese traducir de más de una manera; es decir, una misma información podría dar

lugar a más de una proteína. Si cada codón estuviese formado por dos nucleótidos, el número de codones

diferentes que se podría formar con los cuatro nucleótidos que forman el ARN, serían 16 (variaciones con

repetición de cuatro elementos tomados de dos en dos), los cuales siguen siendo insuficientes para poder codificar

a los veinte aminoácidos proteicos; se plantearía el mismo problema que en el caso anterior. Si los codones

estuviesen formados por tres nucleótidos, el número de codones diferentes que se pueden formar con los cuatro

nucleótidos es de 64 (variaciones con repetición de cuatro elementos tomados de tres en tres), que serán

suficientes para poder codificar todos los aminoácidos proteicos. Como hay más codones que aminoácidos, una

mayoría va a estar codificada por más de un codón; además, pueden quedar codones que no codificarían ningún

aminoácido e indicarían el final de la síntesis. Posteriormente, Crik, utilizando mutágenos, demostró que los

codones del código genético están formados por tripletes de nucleótidos.


Solución: El complejo de iniciación es un complejo molecular que se forma en la primera etapa de la traducción o

etapa de iniciación. Este complejo está formado por: el ARNm, la subunidad menor del ribosoma y el primer

aminoacil-ARNt, que suele ser el ARNt-metionina. Una vez formado, se une a él la subunidad mayor, y se forma el

ribosoma completo. Este complejo de iniciación se forma de la siguiente manera: El ARNm se une por su extremo

5' a la subunidad menor del ribosoma; en este proceso interviene un factor proteico de iniciación llamado FI1. A

continuación, el primer aminoacil-ARNt se une, mediante puentes de hidrógeno y por su anticodón, al codón

iniciador del ARNm, que suele ser el AUG. Por esta razón, el primer aminoacil-ARNt es el ARNt-metionina. En este

proceso interviene otro factor de iniciación llamado FI2. En la formación del complejo de iniciación se requiere

energía, que se obtiene de la hidrólisis del GTP.

29.- ¿Qué es el operón?

Solución: El operón es un modelo de regulación de la expresión de los genes en las bacterias. Este modelo fue

propuesto por F. Jacob y J. Monod entre los años cincuenta y sesenta. El operón esta formado por un conjunto de

genes que están próximos en el cromosoma y codifican las proteínas que intervienen en un determinado proceso

metabólico. A esto se añade un centro de control asociado, que permite o no la transcripción del conjunto de

genes. En cada operón se diferencian las siguientes partes: Genes estructurales (E1, E2, etc). Son genes que

codifican la síntesis de proteínas (enzimas) que intervienen en un proceso metabólico. Gen regulador (R). Es el gen

que codifica la proteína represora, que se puede encontrar activa o inactiva. Esta proteína regula la actividad de los

genes estructurales. Promotor (P). Es la secuencia de nucleótidos del ADN. Se encuentra por delante y cerca de

los genes estructurales; a esta secuencia se une la ARN-polimerasa para iniciar la transcripción. Operador (O).

Secuencia de nucleótidos del ADN que se sitúa entre el promotor y los genes estructurales; aquí se puede unir la

proteína represora e impedir el avance de la ARN polimerasa y, por lo tanto, la transcripción de los genes

estructurales.


Solución: El complejo de iniciación es un complejo molecular que se forma en la primera etapa de la traducción o

etapa de iniciación. Este complejo está formado por: el ARNm, la subunidad menor del ribosoma y el primer

aminoacil-ARNt, que suele ser el ARNt-metionina. Una vez formado, se une a él la subunidad mayor, y se forma el

ribosoma completo. Este complejo de iniciación se forma de la siguiente manera: El ARNm se une por su extremo

5' a la subunidad menor del ribosoma; en este proceso interviene un factor proteico de iniciación llamado FI1. A

continuación, el primer aminoacil-ARNt se une, mediante puentes de hidrógeno y por su anticodón, al codón

iniciador del ARNm, que suele ser el AUG. Por esta razón, el primer aminoacil-ARNt es el ARNt-metionina. En este

proceso interviene otro factor de iniciación llamado FI2. En la formación del complejo de iniciación se requiere

energía, que se obtiene de la hidrólisis del GTP.

31.- ¿Qué problema plantea durante la replicación el hecho de que las cadenas de ADN sean lineales?; ¿de qué

mecanismos disponen las células eucariontes para resolver este problema?

Solución: El problema que se plantea en las hebras de ADN lineal de las células eucariontes es que, tras la

replicación, los extremos 5' no quedan completos al eliminarse el cebador, debido a que las polimerasas no

sintetizan en sentido 3' 5'. La consecuencia de este hecho es que las sucesivas replicaciones conducen a un

acortamiento del cromosoma, con la consiguiente pérdida de información genética. Los extremos del cromosoma

son los telómeros, y su desaparición, por los acortamientos sucesivos de los extremos, provoca la inestabilidad y la

unión de los cromosomas entre sí, produciendo la muerte celular. Para resolver el problema los eucariontes

disponen de un enzima, telomerasa, constituido por una parte proteica y una secuencia de ribonucleótidos. Esta

secuencia actúa como molde para alargar el extremo 3'. La prolongación, catalizada por la telomerasa, sirve como

cebador para la síntesis, por parte de la polimerasa a, del extremo 5' que quedó incompleto. En algunos tejidos de

los organismos pluricelulares se ha comprobado que no existe actividad telomerasa, enzima que está presente en

los tejidos embrionarios. Esto supone un acortamiento progresivo de los telómeros, que puede ser un

desencadenante del envejecimento celular. Asimismo, las células cancerosas, que presentan una capacidad de

división indefinida, tienen actividad telomerasa.

32.- Define y pon un ejemplo de: Aneuploidía Poliploidía Trisomía Mutación puntual.

Solución: La poliploidía es un tipo de mutación cromosómica numérica en el que se ve afectado el número de

juegos cromosómicos. Por ejemplo, en una especie dipliode (2n) aparece un individuo con tres juegos de

cromosomas, triploide (3n). La aneuploidía es una mutación cromosómica numérica, que supone la modificación

del número de cromosomas, sin afectar a juegos completos. Son casos en los que aparecen uno o varios

cromosomas de más o de menos. Trisomía. Se produce cuando un individuo porta un cromosoma de más. En una

especie diploide el individuo será 2n+1; es decir, que alguno de sus cromosomas portará tres copias en lugar de

una pareja de homólogos. Mutación puntual. Es una mutación génica que afecta a un único par de nuleótidos. Por

ejemplo, el cambio de un par A-T por el par G-C. Las mutaciones puntuales afectan a la secuencia del gen y

pueden, por tanto, modificar la proteína que codifica. En algunos casos son la causa de enfermedades genéticas.

Por ejemplo, la anemia falciforme es una enfermedad que se origina por una mutación en el gen que codifica las

cadenas beta de la hemoglobina. La mutación provoca la sustitución de un ácido glutámico por una valina en la

secuencia de aminoácidos.

33.- Mutaciones génicas: Define mutación espontánea y mutación inducida. Tipos de agentes mutágenos. Explica

los mecanismos de acción de los agentes mutágenos.

Solución: Las mutaciones espontáneas son lesiones o alteraciones en el ADN que se producen de forma fortuita.

Surgen en cualquier tipo de célula y en cualquier momento. Pueden producirse por las siguientes causas: Errores

en la replicación. Lesiones en el ADN (desaminaciones, despurinizaciones y oxidaciones). La acción de elementos

transponibles. Las mutaciones inducidas son aquellas que se producen cuando un organismo está sometido a la

acción de agentes (físicos o químicos), que producen alteraciones en el ADN. Estos agentes se llaman mutágenos.

Los agentes mutágenos son aquellos que inducen mutaciones en el ADN cuando un organismo está sometido a su

acción. Existen dos tipos de agentes mutágenos: Fisicos, como las radiaciones ionizantes y las UV. Químicos. Son

sustancias que producen mutaciones por lesiones en el ADN. Entre ellos se encuentran los análogos de bases o

los agentes alquilantes. Los agentes mutágenos actúan, preferentemente, en los puntos calientes, y producen un

tipo de mutación específica. Los agentes mutágenos actúan provocando lesiones en el ADN de tres modos:

Sustitución de bases. Los análogos de bases son moléculas tan parecidas a las bases nitrogenadas, que las

sustituyen incorporándose al ADN. Así actúan el 5-bromouracilo y la 2-amonopurina. El 5-bromouracilo es un

análogo de la timina que se aparea con la guanina cuando se encuentra en su forma enol. Esto origina transiciones

A -T G -C. La 2-aminopurina es un análogo de la adenina, y se aparea con la citosina, originando una transición G -

C A -T. Modificaciones de bases. Algunos mutágenos actúan produciendo modificaciones específicas en las bases.

Entre ellos destacan los agentes alquilantes, como el etilsulfonato y la hidroxilamina, que provocan transiciones G -

C A -T. Otros agentes que alteran las bases son los iones bisulfito y el ácido nitroso (HNO2), que producen

desaminaciones en la citosina y forman uracilo, lo que provoca transiciones C T. Lesiones por daños en las bases.

En este tipo de mutación, el daño producido en las bases impide el apareamiento específico, produciendo la

interrupción de la replicación. El bloqueo de la replicación pone en funcionamiento el sistema de reparación SOS,

que promueve la inserción de bases con muy poca fidelidad, pero permite que la replicación continúe. Así actúan la

radiación UV, que provoca la formación de dímeros de pirimidinas (especialmente de timina), y la aflatoxina B1, que

se une a la guanina y el benzopireno.

34.- Dos alteraciones frecuentes en el ADN son las despurinizaciones y la desaminación de la citosina. ¿De qué

mecanismos dispone la célula para reparar estos errores?

Solución: Las despurinizaciones son mutaciones que son reparadas por un sistema que se inicia con la acción del

nucleasa AP. Las desaminación de la citosina, que la convierte en uracilo, es reparada por glucosidasas

(concretamente, el enzima uracilo-ADN-glucosidasa elimina el uracilo presente en el ADN). Estos enzimas rompen

los enlaces N-glucosídicos, es decir, separan la base, pero no escinden la cadena.

35.- ¿Qué es la transposición?¿Cuáles son los tipos de elementos transponibles que aparecen en las bacterias?

Solución: La transposición es un mecanismo de cambio genético que se debe al desplazamiento de genes

(fragmentos de ADN) dentro del mismo cromosoma o de un cromosoma a otro. Los fragmentos de ADN que se

desplazan se denominan elementos genéticos transponibles o transposones, y han sido observados tanto en

procariontes como en eucariontes. En las bacterias se han descrito dos tipos de elementos transponibles: Las

secuencias de inserción: son pequeños fragmentos de ADN que cambian de posición en el cromosoma bacteriano.

Estas secuencias contienen, únicamente, genes relacionados con la función de inserción. Los transposones o

elementos transponibles: son secuencias de ADN formadas por varios genes que contienen, en cada uno de sus

extremos, secuencias de inserción. Estas secuencias son las que otorgan al transposón la capacidad de

intercalarse en sitios distintos del cromosoma o de un plásmido.

36.- Explica la siguiente afirmación: El cáncer es una enfermedad genética; pero, salvo en algunas ocasiones, no

es una enfermedad hereditaria.

Solución: La mayoría de los cánceres son producidos por agentes ambientales que provocan mutaciones en el

ADN, por lo que el cáncer es una enfermedad genética. Estas mutaciones afectan a dos tipos de genes:

Protooncogenes: son genes activadores de la división celular. La mutación los convierte en oncogenes, que

producen gran cantidad de una proteína que estimula la división celular o formas muy activas de esa proteína.

Genes supresores de tumores: son inhibidores de la división celular. Una mutación puede desactivarlos, dejando

de producir la proteína supresora de la división; lo que desencadena la división celular. Tanto las mutaciones que

afectan a los protooncogenes, como las que inciden en los genes supresores de los tumores, se producen

mayoritariamente en las células somáticas. Este hecho afecta al desarrollo de las capacidades del individuo que

sufre la mutación e influye en su supervivencia, pero no modifica la composición genética de su descendencia. Por

tanto, el cáncer no es una enfermedad hereditaria, aunque sí parece que existe cierta predisposición genética a

padecerlo.

37.- ¿Qué es el ADN recombinante? Explica algunas aplicaciones de esta tecnología.

Solución: El ADN recombinante es un fragmento de ADN construido artificialmente con segmentos no homólogos

procedentes de organismos diferentes. Consta de un vector, que es un fragmento que contiene un punto de

iniciación de la replicación (generalmente es un plásmido o un virus), y el fragmento o gen que es objeto de

estudio. Algunas aplicaciones de la tecnología del ADN recombinante son: La síntesis bacteriana de proteínas

útiles. Incorporando los genes adecuados a un vector e introduciéndole en una bacteria se pude conseguir que

sinteticen las proteínas codificadas por esos genes. La insulina, la hormona del crecimiento, la somatostatina,

factores de coagulación, etc. son algunas proteínas que hoy se producen por ingeniería genética. La detección

precoz y diagnosis de enfermedades hereditarias. Se han desarrollado actualmente pruebas fiables que hacen

posible un diagnóstico precoz de enfermedades como la anemia falciforme, algunas formas de hemofilia, la distrofia

muscular infantil o la corea de Huntington. Las técnicas utilizadas son los enzimas de restricción y las sondas de

ADN. Transferencia de genes a plantas de interés económico. Mediante la transferencia de genes útiles se han

conseguido plantas modificadas genéticamente, como maíz resistente a algunas plagas, soja que produce ácidos

grasos de interés industrial o plantas de tomate, que retrasan la maduración del fruto. Los vectores más utilizados

para la introducción de los genes son las bombas génicas y una bacteria del suelo llamada Agrobacterium

tumefaciens.

38.- Define los conceptos de mutación, recombinación y transposición.

Solución: Mutación: Una mutación es un cambio heredable y medible del material genético. Las mutaciones pueden

afectar a cualquier tipo de células, pero solamente se transmitirán a la descendencia aquellas mutaciones que se

produzcan en los gametos o en células embrionarias que den lugar a gametos. Recombinación: La recombinación

consiste en la aparición de nuevas combinaciones de genes diferentes de las que se encuentran en los

cromosomas de una célula determinada. Estas nuevas combinaciones surgen por el intercambio de fragmentos de

ADN entre los cromosomas, durante el proceso llamado sobrecruzamiento. Durante la recombinación no se pierde

ni se gana ningún nucleótido, por lo que el mecanismo molecular de intercambio es muy preciso. Transposición: La

transposición es un mecanismo de cambio genético que se debe al desplazamiento de genes (fragmentos de ADN)

dentro del mismo cromosoma o de un cromosoma a otro. Los fragmentos de ADN que se desplazan se denominan

elementos genéticos transponibles o transposones, y han sido observados tanto en procariontes como en

eucariontes.

39.- Clasifica y explica el mecanismo de acción de los siguientes agentes mutágenos: 5-bromouracilo. Ácido

nitroso. Radiación ultravioleta.

Solución: El 5-bromouracilo es un análogo de bases que actúa produciendo sustituciones de bases en el ADN.

Concretamente, es un análogo de la timina, que se aparea con la guanina cuando se encuentra en su forma enol,

originando transiciones A -T G - C. El ácido nitroso (HNO2), altera el ADN, provocando modificaciones en las

bases. Su acción produce desaminaciones en la citosina, transformándola en uracilo, lo que provoca transiciones C

T. La radiación ultravioleta es un mutágeno físico que induce la formación de dímeros de pirimidinas

(especialmente, de timina). Este tipo de mutación impide el apareamiento específico de las bases, produciendo la

interrupción de la replicación. El bloqueo de la replicación pone en funcionamiento el sistema de reparación SOS,

que promueve la inserción de bases con muy poca fidelidad, pero que permite que la replicación continúe.

40.- Algunas enfermedades genéticas en la especie humana son debidas a mutaciones en los sistemas de

reparación del ADN. Describe, al menos, dos ejemplos de estas alteraciones genéticas.

Solución: Los sistemas de reparación están constituidos por enzimas y, por lo tanto, codificados por genes que

pueden sufrir mutaciones. Estas mutaciones pueden dar origen a enfermedades genéticas como: Xeroderma

pigmentosum. Es una enfermedad de la piel que origina una pigmentación anormal, con gran abundancia de pecas.

Termina en focos de cáncer de piel. Es producida por una mutación en el gen que codifica la endonucleasa que

repara los dímeros de timina. Se ha comprobado que las personas que sufren la enfermedad poseen niveles bajos

del enzima fotorreactivo. La telangiectasia (dilatación de los vasos sanguíneos de la piel) y algunos tipos de

envejecimiento prematuro son dos ejemplos de enfermedades producidas por mutaciones en los sistemas de

reparación.

41.- Representa de forma esquemática el intercambio de cadenas homólogas de ADN que conduce a la

recombinación genética.

Solución: El proceso de intercambio de cadenas homólogas se puede representar del siguiente modo: 1. Se

produce la rotura de una hebra de cada cadena homóloga de ADN (a y b). 2. Cada hebra se une con la opuesta de

la cadena homologa (c). 3. Las ligasas unen los fragmentos de las dos hebras y se forma ADN heterodúplex

(híbrido) (d). 4. El intercambio avanza por la hebra a lo largo del cromosoma (e). 5. En un punto determinado las

hebras se rompen de nuevo y se sueldan (f y g). 6. El resultado es el intercambio de hebras entre dos moléculas de

ADN y la recombinación genética (h).

42.- Explica el punto de vista de las diferentes teorías evolucionistas acerca del papel de la mutación.

Solución: Cada una de las diferentes teorías evolucionistas ofrece su punto de vista particular sobre el papel de las

mutaciones en la evolución: Para el neodarvinismo, la mutación es una fuente de variación que proporciona

beneficios o perjuicios. La selección natural elimina las mutaciones perjudiciales y favorece que las beneficiosas

incrementen su presencia en la población. A lo largo del tiempo, la consolidación de las nuevas características

origina cambios, que conducen a la evolución de las especies. Según la teoría neutralista, las mutaciones no

suponen ni perjuicio ni beneficio. Las mutaciones determinan características neutras con respecto a la selección, y

es el azar quien dirige, en gran medida, el proceso evolutivo. La teoría de los equilibrios interrumpidos considera

que la acumulación de pequeñas mutaciones génicas proporciona la posibilidad de adaptaciones. Los grandes

cambios (mutaciones cromosómicas, por ejemplo) explican la aparición de los grandes grupos taxonómicos

(familias, clases, etc.).

43.- ¿Qué es un organismo transgénico? Cita algunas aplicaciones de estos organismos y comenta los posibles

problemas que plantean.

Solución: Organismo transgénico. Es aquel desarrollado a partir de una célula cuyo genoma ha sido modificado

mediante la introducción, de forma estable, de nuevos genes procedentes de una especie distinta. Las aplicaciones

de los organismos transgénicos son muy variadas, destacaremos: Utilización de microorganismos trasgénicos para

la síntesis de proteínas útiles. Incorporando los genes adecuados a un vector e introduciéndolo en una bacteria se

puede conseguir que sinteticen las proteínas codificadas por esos genes. La insulina, la hormona del crecimiento,

la somatostatina, factores de coagulación, etc. son algunas proteínas que hoy se producen por ingeniería genética.

Introducción de genes a plantas de interés económico. Mediante la transferencia de genes útiles se han

conseguido plantas modificadas genéticamente, como maíz resistente a algunas plagas, soja que produce ácidos

grasos de interés industrial o plantas de tomate que retrasan la maduración del fruto. Los vectores más utilizados

para la introducción de los genes son las bombas génicas y una bacteria del suelo llamada Agrobacterium

tumefaciens. La utilización de organismos transgénicos ha planteado varios interrogantes, por ejemplo: El

desconocimiento de las consecuencias que tiene la introducción de genes en la fisiología de los organismos vivos.

Se desconocen las posibles consecuencias ecológicas y para la salud humana que se producirían si la bacteria

modificada se escapara accidentalmente (o fuese liberada intencionadamente). La posible aparición de reacciones

alérgicas, frente a los nuevos productos sintetizados por estos organismos. La potenciación del uso de herbicidas,

ya que muchas de las plantas transgénicas comercializadas están diseñadas para ser resistentes a altas

concentraciones de estos productos. La pérdida de diversidad biológica por introducción de nuevos genes en los

ecosistemas, de los que se desconoce su efecto, y que pueden provocar la desaparición de las variedades

naturales.

44.- Describe las principales moléculas que intervienen en la replicación del ADN en procariontes y explica el

mecanismo por el que tiene lugar el proceso.

Solución: Las principales moléculas implicadas en la replicación del ADN en los procariontes son: ADN

polimerasas. Son los enzimas que se encargan de catalizar la formación de enlaces fosfodiéster entre dos

nucleótidos consecutivos. Añaden, al extremo 3' de una cadena, los nucleótidos complementarios a los de la

cadena, que actúa como molde. Para llevar a cabo la catálisis necesitan un extremo 3'-OH libre, por lo que

requieren un cebador para iniciar la síntesis. Este cebador es un fragmento de ARN llamado primer o iniciador. En

E. coli se conocen tres polimerasas: el ADN polimerasa I, que presenta también actividad exonucleasa y se

encarga de rellenar espacios polimerizando ADN; el ADN polimerasa II, que interviene en la reparación del ADN, y

el ADN polimerasa III, que sintetiza la mayor parte el ADN durante la replicación. Helicasas. Separan las dos

hebras de la molécula de ADN mediante la rotura de los puentes de hidrógeno que las mantienen unidas; de este

modo, cada hebra puede actuar de molde para la síntesis de una nueva cadena. Topoisomerasas. Son enzimas

encargados de desenrollar la doble hélice de ADN a medida que se va replicando, para permitir la acción del ADN

polimerasa. Primasa. Es un ARN polimerasa que sintetiza pequeños fragmentos de ARN llamados cebadores o

primer. Proteínas SSB. Son proteínas estabilizadoras de la cadena sencilla. Una vez que actúa la helicasa se unen

a las cadenas sencillas, estabilizándolas mientras se produce la replicación. ADN ligasas. Se encargan de unir

fragmentos adyacentes de ADN, que se encuentran correctamente emparejados con la hebra complementaria. El

mecanismo de la replicación podemos resumirlo en los siguientes pasos: 1. Desenrollamiento y apertura de la

doble hélice. Por acción de los enzimas helicasas, la molécula de ADN se desenrolla, rompiéndose los puentes de

hidrógeno que mantienen unidas las dos cadenas. Estas se separan y se forma una horquilla de replicación. Las

dos moléculas de ADN, que se van formando a medida que se va produciendo la replicación, van girando por

acción de los topoisomerasas, evitando así problemas de superenrollamiento. 2. Síntesis de las nuevas hebras.

Simultáneamente a la separación de las dos hebras, se van sintetizando las nuevas hebras complementarias, por

acción de los ADN polimerasas. El proceso es el siguiente: El ARN polimerasa, denominada primasa, sintetiza una

pequeña molécula de ARN que actúa de cebador, ya que el ADN polimerasa es capaz de alargar la cadena, pero

no de iniciar la síntesis. El ADN polimerasa III, utilizando como cebador ( primer ) el fragmento de ARN, va

alargando la cadena. Este enzima solo es capaz de unir nucleótidos en sentido 5' 3'. Como las dos cadenas que

forman el ADN son antiparalelas, la cadena de ADN que tiene dirección 3' 5' se replica de forma continua, mientras

que la otra cadena que tiene dirección 5' 3' lo hace de forma discontinua. Esta cadena se replica de forma

retardada mediante la síntesis de pequeños fragmentos (1 000 nucleótidos) que crecen en dirección 5' 3', llamados

fragmentos de Okazaki. A continuación el ADN polimerasa I elimina los fragmentos de ARN que han actuado de

cebadores y rellena los huecos. Por último, el ADN-ligasa une los extremos de los fragmentos, dando lugar a la

molécula completa.

45.- ¿Qué es una mutación génica? Indica sus tipos.

Solución: Las mutaciones génicas son aquellas que afectan a un solo gen o a un número pequeño de genes. Son

mutaciones que provocan un cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Estos cambios pueden ser la

sustitución de un o unos nucleótidos por otros, la inversión, inserción o deleción (pérdida) de uno o varios

nucleótidos. Las mutaciones génicas se producen de forma espontánea (mutaciones espontáneas), o bien por

efecto de las condiciones ambientales (mutaciones inducidas). Las mutaciones espontáneas surgen en cualquier

tipo de célula y en cualquier momento. Pueden producirse por las siguientes causas: Errores en la replicación.

Lesiones en el ADN (desaminaciones, despurinizaciones y oxidaciones). La acción de elementos transponibles.

Las mutaciones inducidas se producen cuando un organismo está sometido a la acción de agentes mutágenos

específicos. Pueden ser: agentes físicos, como la radiación UV o las radiaciones ionizantes; o agentes químicos,

como los análogos de bases o los agentes alquilantes.

46.- Describe los mecanismos que producen la aparición de mutaciones espontáneas originadas por lesiones en el

ADN.

Solución: Las mutaciones espontáneas más frecuentes originadas por lesiones en el ADN son el resultado de:

Despurinizaciones. Consisten en la pérdida de bases púricas (adenina y guanina) por ruptura del enlace N-

glucosídico, que se establece entre la desoxirribosa y la base. Durante la replicación posterior este punto no

especifica ninguna base, produciéndose una deleción (pérdida de un par de bases). Desaminaciones. La

desaminación provoca la conversión de la citosina en uracilo, que se empareja con la adenina. Este fenómeno

conduce a la aparición de una transición GC AT durante la replicación. También por desaminación pueden

sustituirse citosinas por timinas. Oxidaciones. Se deben a la acción de los radicales libres oxigenados (superóxido

O-2, peróxido H2O2, hidroxilo -OH), producidos por la célula durante el metabolismo aerobio. Estas sustancias

forman derivados de la guanina que dan lugar a transversiones G T.

47.- La aflatoxina B1 es un potente carcinógeno que se une a la guanina e impide la replicación del ADN. Explica el

mecanismo de reparación que actuará para corregir los efectos de este mutágeno.

Solución: La aflatoxina B1 es un agente mutágeno que provoca el bloqueo de la replicación. Esta interrupción

puede conducir a la muerte de la célula. El mecanismo de reparación que se pondrá en marcha para desbloquear

la replicación es el sistema SOS o de emergencia. Este sistema desbloquea la replicación, pero promueve

inserciones de bases reduciendo la fidelidad, lo que supone la aparición de mutaciones.

48.- Define recombinación y clasifica sus tipos.

Solución: La recombinación consiste en la aparición de nuevas combinaciones de genes, que serán diferentes de

las que se encuentran en los cromosomas de una célula determinada. Estas nuevas combinaciones surgen por el

intercambio de fragmentos de ADN entre los cromosomas, durante el proceso llamado sobrecruzamiento. Durante

la recombinación no se pierde ni se gana ningún nucleótido, por lo que el mecanismo molecular de intercambio es

muy preciso. Se distinguen dos tipos de recombinación: Recombinación específica. El intercambio se produce entre

secuencias específicas de ADN, homólogas o no. A este caso pertenece la recombinación de algunos fagos con el

cromosoma bacteriano o la inserción de elementos transponibles en distintos puntos de un cromosoma.

Recombinación general u homóloga. Es la más habitual y se produce como resultado del intercambio de

información entre los cromosomas homólogos.

49.- ¿Son heredables todas las mutaciones que sufre un individuo pluricelular?

Solución: En los organismos pluricelulares, las mutaciones tienen consecuencias distintas si se producen en las

células germinales o si afectan a las células somáticas. En el primer caso, los efectos de la mutación son

heredables, ya que estas son las células que participan en la reproducción; pero en el segundo, que son las

llamadas mutaciones somáticas, los cambios se producen en células que mueren con el organismo y, por lo tanto,

no afectan a la descendencia.

50.- ¿Qué es la terapia génica? Explica las diferentes estrategias para su aplicación y los problemas que plantea

esta técnica.

Solución: La terapia génica es el tratamiento de una enfermedad que se basa en la introducción de genes en el

organismo como forma de atacar enfermedades con base genética. La técnica consiste en la introducción de genes

correctos, para corregir el efecto producido por genes defectuosos. Las diferentes estrategias de terapia génica

son: Ex vivo: Consiste en extraer las células del enfermo y cultivarlas. Posteriormente, se les inserta el gen normal

y se reintroducen en el organismo. Hoy en día, es la técnica más utilizada. In situ: Mediante este procedimiento se

introducen los genes directamente en los tejidos. In vivo: Los genes se introducen por vía sanguínea, unidos a

vectores que contienen moléculas en su superficie, que son reconocidas por receptores específicos de

determinadas células, las células diana. Allí transfieren la información genética deseada. Algunos de los problemas

que plantea la aplicación de la terapia génica son: En las técnicas in situ y ex vivo, los genes implantados no

producen la suficiente cantidad de proteína y, además, las células portadoras terminan por morir y, con ellas, el

efecto deseado. La integración del gen se produce al azar dentro del genoma. Este hecho puede dar lugar a la

fragmentación de genes importantes; por ejemplo, un gen supresor de tumores, con lo que se está induciendo un

defecto genético al intentar arreglar otro. De todos modos, aunque quedan muchos problemas por resolver, la

terapia génica ha abierto grandes posibilidades para el futuro.

51.- Durante la replicación, los ADN polimerasas actúan sintetizando la hebra nueva en sentido 5' 3'. Si las dos

hebras de la molécula de ADN son antiparalelas, ¿cómo es posible que se repliquen a la vez?

Solución: Durante la replicación del ADN las dos cadenas se sintetizan a la vez, pero no de la misma forma: La

hebra que crece en sentido 5' 3' no plantea problemas, ya que los ADN polimerasas leen en sentido 3' 5' y

sintetizan en sentido 5' 3'. Esta hebra se fabrica de forma continua y se denomina hebra líder. La otra cadena,

llamada retardada, es antiparalela y, por tanto, no puede replicarse de forma continua. La síntesis se realiza en

dirección 5' 3' en trozos de unos 1 000 nucleótidos, llamados fragmentos de Okazaki. Estos fragmentos necesitan

un ARN cebador que, posteriormente, será degradado y los fragmentos unidos por los ADN ligasas.

52.- Las mutaciones génicas son aquellas que afectan a un único gen. ¿Qué causas provocan las mutaciones

génicas? ¿Qué es una mutación puntual? ¿Puede este tipo de mutaciones explicar la aparición de nuevos alelos?

Solución: Las mutaciones génicas son lesiones o alteraciones en el ADN que se producen de forma espontánea

(mutaciones espontáneas), o bien por efecto de las condiciones ambientales (mutaciones inducidas). Las

mutaciones espontáneas surgen en cualquier tipo de célula y en cualquier momento. Pueden producirse por las

siguientes causas: Errores en la replicación. Lesiones en el ADN (desaminaciones, despurinizaciones y

oxidaciones). La acción de elementos transponibles. Las mutaciones inducidas se producen cuando un organismo

está sometido a la acción de agentes mutágenos específicos. Estos pueden ser: agentes físicos, como la radiación

UV o las radiaciones ionizantes, o agentes químicos, como los análogos de bases o los agentes alquilantes. Una

mutación puntual es una mutación génica que afecta a un único par de nuleótidos. Por ejemplo: el cambio de un

par A -T por el par G - C. Las mutaciones puntuales afectan a la secuencia del gen y pueden, por tanto, modificar la

proteína que codifica. En algunos casos son la causa de enfermedades genéticas. Por ejemplo, la anemia

falciforme es una enfermedad que se origina por una mutación en el gen que codifica las cadenas beta de la

hemoglobina. La mutación provoca la sustitución de un ácido glutámico por una valina en la secuencia de

aminoácidos. Los alelos son las distintas formas en las que puede encontrarse un gen dentro de una población. La

alteración de la secuencia de bases de un gen, por efecto de una mutación, conduce a la aparición de nuevas

variantes que originan las series alélicas. Por tanto, las mutaciones génicas son la causa de la aparición de nuevos

alelos.

53.- Los errores en la replicación son una de las causas que producen alteraciones en el ADN de forma

espontánea. Describe y representa gráficamente cómo se originan estos cambios.

Solución: Los errores en la replicación se generan como consecuencia de apareamientos incorrectos, que

conducen a la aparición de varios tipos de mutaciones: Sustitución de una base por otra; dicha sustitución puede

ser de dos tipos: Transición: es el cambio de una base por otra del mismo tipo, púrica por púrica o pirimidínica por

pirimidínica. Transversión: supone el cambio de una base púrica por una pirimidínica, o viceversa. Inserciones.

Consisten en que la secuencia lineal de bases se modifica porque se introducen uno o más pares de bases en

algún lugar de la molécula. Delecciones. Suponen la pérdida de un fragmento del gen constituido por uno o más

nucleótidos. Duplicaciones. Son repeticiones de una secuencia del gen. Inversiones. Se producen cuando una

secuencia de nucleótidos sufre un giro de 180. Las mutaciones génicas pueden suceder en cualquier zona de la

molécula de ADN, pero son mucho más frecuentes en los llamados puntos calientes.

54.- ¿Cómo actúa el sistema de reparación SOS?; ¿cuáles son las consecuencias de su acción?

Solución: Algunos agentes mutágenos, como la radiación UV, la aflatoxina B1 o el benzopireno, producen lesiones

en el ADN que interrumpen la replicación. El bloqueo puede llegar a producir la muerte de la célula si no se pone

en marcha el sistema de reparación de emergencia: el SOS. El sistema SOS desbloquea la replicación, eliminando

la lesión producida en el ADN, pero su actuación implica la relajación en la especificidad del apareamiento, al

rellenar el hueco creado. De todos modos, consigue que la replicación continúe. El sistema SOS se emplea como

último recurso y puede considerarse como un factor de mutación, puesto que convierte un agente bloqueante en un

mutágeno.

55.- Explica la relación entre los transposones y la conjugación bacteriana.

Solución: La conjugación bacteriana es un proceso en el que una parte de una hebra del cromosoma de una

bacteria dadora, denominada célula F+ o (+), ya que es protadora de un factor sexual F, se transfiere al interior de

una célula receptora, denominada F- o (-), que carece del factor F, a través de tubos de conexión llamados pili. El

factor F puede encontrarse recombinado en el cromosoma de la bacteria o situado en pequeñas moléculas de

ADN, denominadas plásmidos. Estos plásmidos son capaces de insertarse en el cromosoma principal, ya que

actúan como elementos transponibles que presentan secuencias de inserción junto con otros genes. La presencia

del factor F permite que, al producirse la conjugación, el fragmento de ADN donado se inserte en el cromosoma de

la célula receptora. Esta inserción es posible gracias a la presencia de secuencias de inserción específicas,

características de los elementos transponibles.

56.- ¿Cuáles son las fuentes de variabilidad sobre las que actúa la selección natural?

Solución: Las fuentes de variación sobre las que actúa la evolución son: la mutación, la recombinación y la

transposición. La mutación es la fuente primaria de variación, produce modificaciones en las secuencias de bases

del ADN que originan la aparición de nuevos genes (alelos). La recombinación y la transposición incrementan la

velocidad de la evolución y, aunque no provocan la aparición de nuevos genes, aumentan el número de

combinaciones distintas de estos. La recombinación supone la aparición de nuevas combinaciones en las células

germinales formadas durante la meiosis. La transposición origina nuevos ordenamientos, tanto en los cromosomas

de eucariontes como en los de procariontes. Recombinación y transposición son la fuente de variación secundaria

sobre la que actúa la evolución.

57.- Enzimas de restricción: a) Concepto y mecanismo de acción. b) Comenta un ejemplo. c) Explica sus

aplicaciones en la tecnología del ADN recombinante.

Solución: a) Los enzimas de restricción son aquellos que cortan el ADN por unas secuencias específicas,

generalmente, constituidas por 4 u 8 pares de bases. Estos puntos de corte se llaman secuencias de

reconocimiento. Algunos de estos enzimas cortan cada cadena en lugares separados por algunos nucleótidos y,

como resultado, aparecen secuencias de ADN de una sola hebra en los extremos de corte. Estos extremos se

denominan pegajosos, puesto que pueden unirse de nuevo, restableciéndose espontáneamente los puentes de

hidrógeno entre las bases complementarias. b) Se conocen centenares de enzimas de restricción. Uno de los más

utlizados es el EcoRI, que corta el AND. c) Los enzimas de restricción permiten unir extremos pegajosos,

procedentes de cualquier molécula de ADN (incluso de especies distintas), que hayan sido cortados por el mismo

enzima. De esta forma, se pueden sintetizar moléculas de ADN recombinante, como pueden ser plásmidos, que

contengan genes humanos.

58.- Contesta a las siguientes cuestiones relacionadas con la replicación: a) Concepto de replicación. b) Tras el

descubrimiento de la estructura del ADN, ¿qué modelos se plantearon para explicar la replicación?; ¿cuál de ellos

es el correcto? c) En la replicación de una molécula de ADN de doble hebra y después de tres ciclos de replicación,

¿cuántas hebras de nueva síntesis habrán aparecido?

Solución: a) La replicación consiste en la síntesis de una copia de una molécula de ADN; es decir, a partir de una

molécula de ADN se obtendrán dos moléculas idénticas. Este proceso está relacionado con la reproducción y

ocurre en la fase S del ciclo celular. De esta forma, después de que ha tenido lugar la división celular, cada célula

hija posee la misma información genética. b) Una vez descubierta la estructura del ADN, se plantearon tres

hipótesis para tratar de explicar el mecanismo de la replicación: Conservativa. Según esta hipótesis, las dos

cadenas de la doble hélice hija se sintetizan de nuevo a partir del molde de la parental, que permanece. Dispersiva.

Según esta hipótesis, las dos cadenas tendrían fragmentos de la cadena antigua y fragmentos recién sintetizados.

Semiconservativa. La molécula de ADN se separa en sus dos hebras y cada una de ellas sirve de molde para la

síntesis de su complementaria. De esta forma, las dobles hélices resultantes contienen una hebra antigua o

parental y una de nueva síntesis. La hipótesis semiconservativa es el modelo de replicación confirmado, tanto en

eucariontes como en procariontes. Al ser la replicación un proceso semiconservativo, después de dos ciclos de

replicación se formarán seis hebras de nueva síntesis, tal como se muestra en el esquema.

59.- Define el concepto de mutación y clasifica los distintos tipos de mutaciones.

Solución: Una mutación es un cambio heredable y medible del material genético. Las mutaciones pueden afectar a

cualquier tipo de células, pero solamente se transmitirán a la descendencia aquellas mutaciones que se produzcan

en los gametos o en células embrionarias que den lugar a gametos. Podemos distinguir dos grandes tipos de

mutaciones: Génicas: Afectan solo a un gen o a un número pequeño de genes. Son mutaciones que provocan un

cambio en la secuencia de nucleótidos del ADN. Estos cambios pueden ser la sustitución de un o unos nucleótidos

por otros, la inversión, inserción o deleción (pérdida) de uno o varios nucleótidos. Cromosómicas. Suponen un

cambio en la estructura o en el número de los cromosomas. Pueden ser: Estructurales: Cuando afectan a la

ordenación de los genes de uno o varios cromosomas. Modifican los grupos de ligamiento. Numéricas: Suponen

una alteración del número de cromosomas o de juegos cromosómicos.

60.- Explica la forma de actuación de un mutágeno físico y otro químico y represéntalo esquemáticamente.

Solución: La radiación ultravioleta es un mutágeno físico que induce la formación de dímeros de pirimidinas

(especialmente, de timina). Este tipo de mutación impide el apareamiento específico de las bases, produciendo la

interrupción de la replicación. El bloqueo de la replicación pone en funcionamiento el sistema de repación SOS, que

promueve la inserción de bases con muy poca fidelidad, pero que permite que la replicación continúe. La 2-

aminopurina es un análogo de la adenina. Esta molécula se aparea con la citosina, originando una transición G -C

A -T.

Supongamos que en una molécula de ADN se produce un dímero de timina por acción de la radiación UV. ¿De

qué mecanismos dispone la célula para su reparación? Los dímeros de timina formados por la luz UV pueden ser

subsanados por dos mecanismos de reparación, dependiendo de la situación en la que se encuentre la célula: En

presencia de luz, la reparación la realiza el enzima endonucleasa ultravioleta, que se activa por la luz (enzima

fotorreactivo). Este enzima debe absorber un fotón para poder deshacer el dímero en dos monómeros. En ausencia

de luz, existe una vía alternativa, que es la reparación por escisión. En este caso, una endonucleasa escinde un

segmento de 10 a 100 nucleótidos a ambos lados del dímero. Posteriormente, la ADN polimerasa I y la ligasa

rellenan el hueco. Durante la replicación la aparición de dímeros de timina bloquea el proceso. Esta circunstancia

pone en marcha el mecanismo SOS o de emergencia. Este sistema de reparación desbloquea la replicación, pero

promueve inserciones de bases reduciendo la fidelidad, lo que supone la aparición de mutaciones.

61.- Define recombinación y transposición. ¿Qué diferencias existen entre estos procesos y la mutación, en cuanto

a sus consecuencias genéticas?

Solución: La recombinación consiste en la aparición de nuevas combinaciones de genes, que van a ser diferentes

de las que se encuentran en los cromosomas de una célula determinada. Las nuevas combinaciones surgen por el

intercambio de fragmentos de ADN entre los cromosomas, durante el proceso llamado sobrecruzamiento. Durante

la recombinación no se pierde ni se gana ningún nucleótido, por lo que el mecanismo molecular de intercambio es

muy preciso. La transposición es un mecanismo de cambio genético que se debe al desplazamiento de genes

(fragmentos de ADN) dentro del mismo cromosoma o de un cromosoma a otro. Los fragmentos de ADN que se

desplazan se denominan elementos genéticos transponibles o transposones, y han sido observados tanto en

procariontes como en eucariontes. Tanto la recombinación como la transposición provocan la aparición de nuevas

combinaciones de genes en los cromosomas de una especie determinada. Sin embargo, la mutación origina la

aparición de nuevos genes en una población por la modificación de la secuencia de bases del ADN.

62.- Justifica la siguiente frase: Sin mutación no se hubiera producido el hecho evolutivo, pero sin recombinación,

sí.

Solución: La mutación es la fuente primaria de variación, produce modificaciones en las secuencias de bases del

ADN que originan la aparición de nuevos genes (alelos). En los organismos resulta beneficiosa para su evolución la

ocurrencia de mutaciones, ya que aumenta la variabilidad genética en las poblaciones y le permite responder con

mayor plasticidad ante condiciones ambientales cambiantes. Sin embargo, el mecanismo de la recombinación

genética no conduce a la aparición de nuevos genes, pero crea nuevas combinaciones de estos, que permiten

potenciar al máximo la variabilidad genética debida al fenómeno de la mutación. Esto no quiere decir que las

nuevas combinaciones genéticas no se pudieran producir por mutación; lo que sucede es que la recombinación

aumenta la velocidad con la que el nuevo espectro genético se extenderá por la población. En resumen, sin

mutación no existiría el fenómeno evolutivo, pero sin recombinación, sí, aunque hubiera sido mucho más lenta.

63.- ¿Cómo construirías una molécula de ADN recombinante?

Solución: Una molécula de ADN recombinante es aquella que contiene fragmentos no homólogos que pueden

proceder incluso de organismos distintos. Las moléculas de ADN recombinante suelen contener un vector y el gen

o los genes de interés. Supongamos que se quiere construir una molécula que utilice un plásmido como vector y un

gen objeto de estudio. El proceso sería el siguiente: 1.- El plásmido se corta con un enzima de restricción,

quedando abierto y con los extremos pegajosos expuestos en sus extremos. 2.- A continuación, se ponen en

contacto el plásmido abierto con el gen objeto de estudio que, también, ha sido cortado por el mismo enzima de

restricción. 3.- Las dos moléculas se funden por sus extremos pegajosos, obteniéndose plásmidos recombinantes

que contienen el gen de interés y la información genética del plásmido. 4.- Posteriormente, la molécula de ADN

recombinante puede clonarse para amplificar las copias del gen. Para ello, los plásmidos recombinantes se colocan

en un medio de cultivo con bacterias, incorporándose a algunas células bacterianas. Cuando estas células se

dividen, los plásmidos recombinantes se replican, incrementándose rápidamente el número de células que

contienen el gen objeto de estudio. 5.- Por último, los plásmidos pueden aislarse y ser tratados con el mismo

enzima de restricción, para recuperar las copias del gen clonado.

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

PREGUNTAS RESUELTAS.

LOS ÁCIDOS NUCLEICOS

1 .- Diferencia entre nucleótidos y nucleósidos. ¿Cómo se nombran unos y otros?

2 .- ¿Qué tipo de moléculas son los ácidos nucleicos? ¿Qué tipos conoces? Confecciona una tabla señalando sus

diferencias.

3 .- Explica el modelo de doble hélice de la molécula de ADN.

4 .- ¿Por qué la complementariedad entre las bases del ADN se establece entre la A y la T y la G con la C, y no

entre cualquier otro par?

5 .- Cita algunas excepciones al dogma central de la biología molecular.

6 .- ¿Qué son los nucleótidos y cuál es su composición?

7 .- ¿Qué es un polinucleótido? Representa esquemáticamente un polinucleótido e indica los enlaces implicados en

su formación.

8 .- En una muestra de un ácido nucleico, se ha observado la siguiente proporción de bases: A = 25% , T = 18%, G

= 22%, C = 35%. a) ¿Cumple la regla de Chargaff la muestra estudiada? b) ¿Qué tipo de ácido nucleico será el de

la muestra?

9 .- ¿Qué procesos permiten la expresión de la información genética codificada en el ADN?

10 .- Principales tipos de nucleótidos.

11 .- ¿Cuáles son los principales nucleótidos que actúan como coenzimas?

12 .- Si una hebra de ADN presenta la siguiente secuencia de bases, ¿cuál será la secuencia de la hebra

complementaria? 5' GGTACGTAGCTA 3'

13 .- Justifica por qué la estructura de doble hélice contribuyó a reforzar la hipótesis de que el ADN era una

molécula capaz de replicarse y, por tanto, portadora de la herencia biológica.

14 .- Explica cómo se unen los diferentes componentes que forman los nucleótidos.

15 .- ¿Cuáles son las características químicas de los nucleótidos trifosfato? Representa una molécula de ATP y

explica su importancia biológica.

16 .- ¿Por qué los ácidos nucleicos son moléculas que pueden contener información?

17 .- ¿Qué información contiene el ADN en su secuencia de bases?; ¿cómo controla el ADN las funciones

celulares a partir de esa información?

18 .- Escribe las fórmulas de la adenosina-5´-monofosfato y del ácido desoxicitidílico.

19 .- Analiza la estructura del AMP cíclico y explica su función.

20 .- Explica la estructura del ARN transferente. ¿Cuál es su función?

21 .- ¿Cuáles fueron los principales datos experimentales que llevaron a Watson y Crick a proponer el modelo de

doble hélice?

22 .- Explica las funciones biológicas del ADN.

SOLUCIONES:

1 .- Diferencia entre nucleótidos y nucleósidos. ¿Cómo se nombran unos y otros? Solución: La diferencia principal

entre nucleósidos y nucleótidos está en que los nucleósidos no contienen ácido fosfórico en su composición y los

nucleótidos sí que lo contienen; por lo tanto, los nucleótidos son nucleósidos fosforilados. Nucleósido = Pentosa -

Base nitrogenada Nucleótido = Fosfórico - Pentosa - Base nitrogenada Por consiguiente: Nucleótido = Nucleósido +

Fosfórico. Los nucleósidos se nombran cambiando la terminación de la base nitrogenada por osina si la base es

púrica y por idina si la base es pirimidínica. Si la pentosa es la desoxirribosa, se antepone al nombre el prefijo

desoxi. Ejemplos: adenosina (ribosa-adenina), desoxitimidina (desoxirribosa-timina). Los nucleótidos se pueden

nombrar de dos formas: Debido a que tienen carácter ácido por la presencia del fosfórico, se nombran

anteponiendo la palabra ácido al nombre de la base, a la que se le cambia la terminación por ílico, si la base es

púrica, o por idílico, si es pirimidínica. Si la pentosa es desoxirribosa, al nombre de la base se le antepone el prefijo

desoxi. Ejemplos: ácido adenílico (fosfórico-ribosa-adenina), ácido desoxicitidílico (fosfórico-desoxirribosa-citosina).

Otra manera de nombrarlos es nombrando primero el nucleósido; luego, el carbono de la pentosa donde se une el

fosfórico, y a continuación, el número de fosfóricos que lo forman. Ejemplos: adenosina-5'- monofosfato,

desoxicitidina-5'-monofosfato.

2 .- ¿Qué tipo de moléculas son los ácidos nucleicos? ¿Qué tipos conoces? Confecciona una tabla señalando sus

diferencias. Solución: Los ácidos nucleicos son polinucleótidos, es decir, son macromoléculas constituidas por la

unión de nucleótidos 5' fosfato. Hay dos tipos de ácidos nucleicos: El ácido desoxirribonucleico (ADN) que es un

polinucleótido formado por la unión de desoxirribonucleótidos 5' fosfato de A,G,C y T. Por tanto, contiene como

azúcar la desoxirribosa. El ácido ribonucleico (ARN) que se forma por la unión de ribonucleótidos 5' fosfato de

A,G,C y U. La pentosa que los forma es la ribosa.

3 .- Explica el modelo de doble hélice de la molécula de ADN. Solución: El modelo de doble hélice fue propuesto

por Watson y Crick en 1953, y explica la estructura del ADN del siguiente modo: El ADN está formado por dos

cadenas de polinucleótidos complementarias, enrolladas alrededor de un eje imaginario y con giro a la derecha,

originando una doble hélice. Las dos hebras son complementarias y antiparalelas, situándose una en sentido 3' 5' y

la otra en sentido 5' 3'. El esqueleto de las cadenas está formado por los restos azúcar-fosfato, situándose las

bases nitrogenadas de ambas hebras enfrentadas hacia el interior y perpendiculares al eje de la hélice. Los restos

azúcar-fosfato actúan como el pasamanos de una escalera de caracol, mientras que los pares de bases

enfrentados serían los peldaños. Las bases nitrogenadas de las dos cadenas son complementarias; así, la adenina

de una hebra se enfrenta con la timina de la otra, y la guanina, con la citosina. Las bases complementarias de las

dos cadenas se unen mediante puentes de hidrógeno, estableciéndose dos puentes entre el par A-T, y tres entre la

G y la C. Cada vuelta de hélice mide 3,4 nm e incluye diez pares de bases. El diámetro de la hélice es de 2 nm.

4 .- ¿Por qué la complementariedad entre las bases del ADN se establece entre la A y la T y la G con la C, y no

entre cualquier otro par? Solución: Existen dos razones fundamentales que explican la complementariedad entre

los pares de bases del ADN: Los emparejamientos A-T y G-C son los que permiten establecer el número máximo

de puentes de hidrógeno entre las bases; concretamente, dos entre el par A-T y tres entre el par G-C. Hay que

destacar que los puentes de hidrógeno son unas de las principales fuerzas que estabilizan la doble hélice. El

tamaño de cualquiera de los otros pares de bases, entre los que se pueden establecer puentes de hidrógeno, no

encajaría en la estructura de la doble hélice, que presenta unas dimensiones concretas. Por ejemplo, el par A-C

sería demasiado grande, y el par T-G, demasiado pequeño.

5 .- Cita algunas excepciones al dogma central de la biología molecular. Solución: La acumulación de

conocimientos sobre las funciones de los ácidos nucleicos ha puesto de manifiesto la existencia de excepciones al

dogma central de la biología molecular, como son: El descubrimiento en algunos virus ARN de la enzima

transcriptasa inversa, que cataliza la formación de moléculas de ADN a partir de la secuencia del ARN del virus. En

virus vegetales, también ARN, se ha puesto de manifiesto la existencia de ARN viral que es capaz de dirigir la

traducción directa, como si se tratara de un ARNm.

6 .- ¿Qué son los nucleótidos y cuál es su composición? Solución: Los nucleótidos son las unidades estructurales

que forman los ácidos nucleicos. Están formados, a su vez, por tres tipos de compuestos: una pentosa, una base

nitrogenada y una molécula de ácido fosfórico. Pentosa: Las pentosas que forman los nucleótidos son

aldopentosas, y pueden ser: la -D-ribofuranosa o la -D-2'-desoxirribofuranosa. Base nitrogenada: Las bases

nitrogenadas son compuestos cíclicos que contienen nitrógeno y tienen carácter básico. Pueden ser de dos tipos:

púricas y pirimidínicas. las púricas derivan de la purina. las más importantes Son adenina ( 6-aminopurina) y

guanina (6-oxi-2-aminopurina). las pirimidínicas derivan de la pirimidina. las más importantes Son citosina (2-oxi-4-

aminopirimidina), uracilo (2,4 dioxipirimidina) y timina (5-metil-2,4 dioxipirimidina). Fosfórico: En los nucleótidos

puede haber una, dos o tres moléculas de fosfórico.

7 .- ¿Qué es un polinucleótido? Representa esquemáticamente un polinucleótido e indica los enlaces implicados en

su formación. Solución: Los polinucleótidos son moléculas formadas por la unión de nucleótidos mediante un tipo

de enlace llamado fosfodiéster. Este enlace se establece entre el ácido fosfórico unido al carbono 5' de un

nucleótido y el grupo hidroxilo del carbono 3' de otro nucleótido. De esta forma, queda una cadena constituida por

un esqueleto en el que alternan las pentosa y los ácidos fosfóricos (parte invariable de la moléculas), del que

cuelgan perpendicularmente las bases nitrogenadas. Además, en la cadena se distinguen un extremo 3' libre y un

extremo 5'. Los polinucleótidos pueden formarse por la unión de ribonucleótidos, constituyendo un ARN; o por la

unión de desoxirribonucleótidos, en cuyo caso se forma una cadena de ADN.

8 .- En una muestra de un ácido nucleico, se ha observado la siguiente proporción de bases: A = 25% , T = 18%, G

= 22%, C = 35%. a) ¿Cumple la regla de Chargaff la muestra estudiada? b) ¿Qué tipo de ácido nucleico será el de

la muestra? Solución: a) Según la regla de Chargaff, la cantidad de adenina de un ADN es la misma que la de

timina, y la de guanina, igual a la de citosina. La muestra, por tanto, no cumple la regla de Chargaff. b) El ácido

nucleico de la muestra es un ADN, ya que en su composición aparece la base timina, que es sustituida en el ARN

por el uracilo. Este ADN es monocatenario, es decir, formado por una única cadena. En este caso, al no existir la

hebra complementaria, las proporciones de las bases nitrogenadas no tienen que cumplir la regla de Chargaff.

9 .- ¿Qué procesos permiten la expresión de la información genética codificada en el ADN? Solución: Los procesos

que permiten la expresión de la información genética contenida en el ADN son: La transcripción. La transcripción

consiste en la síntesis de una molécula de ARN complementaria de un fragmento (gen) de una de las hebras del

ADN. La transcripción conduce a la síntesis de los distintos tipos de ARN: mensajero, ribosómico y transferente. La

traducción. Consiste en la síntesis de una proteína. En este proceso, la información genética contenida en una

secuencia de nucleótidos de un ARN mensajero debe traducirse a una secuencia de aminoácidos (proteína). En la

traducción, los aminoácidos deben disponerse en el orden que define la secuencia de codones del ARNm.

10 .- Principales tipos de nucleótidos. Solución: Los nucleótidos se pueden dividir en dos grandes grupos según

que formen parte, o no, de los ácidos nucleicos: Nucleótidos nucleicos: Estos se unen entre sí mediante enlaces

éster y forman los ácidos nucleicos. Dentro de ellos, se diferencian dos grupos, atendiendo a cuál sea la pentosa

que los forma: ribonucleótidos y desoxirribonucleótidos. Ribonucleótidos: tienen como pentosa la -D-ribofuranosa.

Según cuál sea la base nitrogenada, se diferencian cuatro tipos: - Adenosina-5'-monofosfato o ácido adenílico o

AMP. - Guanosina-5'-monofosfato o ácido guanílico o GMP. - Histidina-5'-monofosfato o ácido citidílico o CMP. -

Uridina-5'-monofosfato o ácido uridílico o UMP. Desoxirribonucleótidos: tienen como pentosa la -D-

desoxirribofuranosa, según cuál sea la base nitrogenada se diferencian cuatro tipos: - Desoxiadenosina-5'-

monofosfato o ácido desoxiadenílico o dAMP. - Desoxiguanosina-5'-monofosfato o ácido desoxiguanílico o dGMP. -

Desoxicitidina-5'-monofosfato o ácido desoxicitidílico o dCMP. - Desoxitimidina-5'-monofosfato o ácido

desoxitimidílico o dTMP. Nucleótidos no nucleicos: no forman parte de los ácidos nucleicos, aunque constituyen

compuestos de gran interés.

11 .- ¿Cuáles son los principales nucleótidos que actúan como coenzimas? Solución: Piridín nucleótidos (NAD y

NADP). El NAD es un dinucleótido de adenina y nicotinamida. Presenta dos formas: una, reducida, que es capaz

de ceder protones, y otra oxidada, que los acepta, por lo que actúa como coenzima de algunas deshidrogenasas

transportando electrones y H+ en reacciones de óxido-reducción. Participa en procesos catabólicos como la

respiración celular. NAD+ + H+ NADH (Forma oxidada) (Forma reducida) El NADPH es idéntico al NAD+ excepto

por la presencia de un grupo fosfato unido en la posición 2' de la ribosa. A diferencia de NAD+, participa en

reacciones de óxido-reducción de los procesos anabólicos. Flavín nucleótidos. (FAD y FMN). El FAD es un

dinucleótido de riboflavina (vitamina B12) y adenina, y el FMN es un mononucleótido de riboflavina. Actúan como

coenzimas de un grupo de deshidrogenasas llamadas flavoproteínas, que catalizan reacciones de óxido-reducción

del metabolismo celular. Al igual que los piridín nucleótidos presentan una forma reducida y una forma oxidada.

FAD + 2H+ + 2e- FADH2 Coenzima A (CoA) Es un derivado del ADP que lleva unido al difosfato una molécula de

ácido pantoténico (vitamina B5) y un grupo derivado de la etilamina que termina en radical -SH. Gracias al grupo (-

SH) el coenzima A se une a grupos acilo y los transporta por la célula.

12 .- Si una hebra de ADN presenta la siguiente secuencia de bases, ¿cuál será la secuencia de la hebra

complementaria? 5' GGTACGTAGCTA 3' Solución: La complementariedad de bases en el ADN se establece

entre la A y la T y la G con la C; por tanto, la secuencia complementaria será la siguiente: 3' CCATGCATCGAT 5'.

Hay que señalar que las dos hebras son antiparalelas, por lo que los extremos 3' y 5' se encuentran en sentido

inverso.

13 .- Justifica por qué la estructura de doble hélice contribuyó a reforzar la hipótesis de que el ADN era una

molécula capaz de replicarse y, por tanto, portadora de la herencia biológica. Solución: El modelo de doble hélice

de Watson y Crick condujo al mecanismo mediante el cual la información genética puede ser replicada con

exactitud y, por tanto, permitía explicar cómo se transmite de generación en generación la herencia biológica.

Watson y Crick postularon que al ser las dos hebras complementarias, durante la división celular, la replicación del

ADN debía comenzar por la separación de las dos hebras, de modo que cada una actuaría de patrón para la

síntesis de una nueva cadena complementaria. La fidelidad de la replicación estaría garantizada por la

complementariedad entre los pares A-T y G-C. Cada una de las nuevas moléculas contendría una hebra antigua y

una de nueva síntesis.

14 .- Explica cómo se unen los diferentes componentes que forman los nucleótidos. Solución: Los nucleótidos

están formados por una pentosa, una base nitrogenada y una, dos o tres moléculas de fosfórico. Estos compuestos

se unen de la siguiente manera para formar los nucleótidos: La pentosa se une mediante un enlace N-glucosídico

tipo con la base nitrogenada. Este enlace se produce entre el C-1' de la pentosa y el N-1 de la base, si es

pirimidínica, o el N-9, si es púrica. En la formación de este enlace se libera una molécula de agua que se forma

entre el -OH del C-1' de la pentosa (-OH hemiacetálico) y un hidrógeno del nitrógeno de la base. Este compuesto

que se forma se llama nucleósido. El ácido fosfórico se une mediante un enlace éster con la pentosa. Este enlace

se forma al esterificarse un -OH del fosfórico con algún grupo -OH libre de la pentosa. Lo más frecuente es que sea

el que está en el C-5'; al formarse este enlace se libera una molécula de agua. Si los nucleótidos tienen dos o tres

moléculas de fosfórico, éstos se unen entre sí mediante enlaces éster.

15 .- ¿Cuáles son las características químicas de los nucleótidos trifosfato? Representa una molécula de ATP y

explica su importancia biológica. Solución: Los nucleótidos trifosfato son aquellos que presentan tres moléculas de

ácido fosfórico enlazadas en el carbono 5' de la pentosa. Estos enlaces son altamente energéticos (7,3 Kcal/mol en

el caso del ATP), debido a que los fosfatos se encuentran ionizados a pH fisiológico, produciéndose una repulsión

entre las cargas negativas (-) de los oxígenos. Por tanto, para su formación se necesita un elevado aporte

energético, y al hidrolizarse se produce la liberación de la energía que contienen. El ATP actúa como transportador

de energía en las reacciones metabólicas de las células, debido a que los enlaces éster fosfórico que unen los

grupos fosfato entre sí son ricos en energía. Al hidrolizarse, estos enlaces liberan la energía contenida (7,3

Kcal/mol), que es utilizada por las células para diversas funciones como movimiento celular, síntesis de moléculas,

producción de calor, transporte activo, transmisión del impulso nervioso o reacciones endergónicas. ATP + H2O

ADP + Pi + Energía Del mismo modo, la energía desprendida en las reacciones de oxidación celular y otros

procesos fisiológicos es utilizada para la síntesis de nuevas moléculas de ATP. ADP + Pi + Energía ATP + H2O

16 .- ¿Por qué los ácidos nucleicos son moléculas que pueden contener información? Solución: Los ácidos

nucleicos son cadenas lineales formadas por la unión de nucleótidos. En su estructura se observa un esqueleto

invariable formado por los restos de las pentosas y los ácidos fosfóricos, del que cuelgan las bases nitrogenadas

que constituyen la parte variable de la molécula. El orden en el que están colocadas las diferentes bases es la

forma en la que está escrita la información de los ácidos nucleicos. Está escrita en un lenguaje de cuatro letras (las

bases nitrogenadas), y los distintos mensajes dependen del orden en el que están situadas dentro de la molécula.

Los ácidos nucleicos contienen la información genética en su secuencia de bases. El orden en el que éstas

aparecen colocadas determina los distintos mensajes. El modelo de doble hélice ¿impone alguna restricción a la

aparición de cualquier secuencia de bases? El modelo de doble hélice corrobora el hecho de que el ADN sea la

molécula portadora de la información genética, ya que puede albergar cualquier secuencia de bases. Si tomamos

uno de los filamentos de la hélice, no existe restricción alguna de la secuencia de las cuatro bases (A,G, C, y T); es

decir, la cadena goza de entera libertad para albergar cualquier mensaje redactado en el lenguaje de las bases

nitrogenadas. La única restricción es que la otra cadena debe ser complementaria, pero este hecho permite que

cada una de ellas actúe de molde de una nueva hebra durante la replicación. Por tanto, el modelo de doble hélice

explica perfectamente y con gran sencillez las funciones del ADN.

17 .- ¿Qué información contiene el ADN en su secuencia de bases?; ¿cómo controla el ADN las funciones

celulares a partir de esa información? Solución: En el ADN se encuentra la información para producir todas las

proteínas de la célula. Cada fragmento de la molécula de ADN es un gen que lleva la información para sintetizar

una proteína determinada. El ADN controla las funciones celulares mediante la expresión de su información. Esta

expresión se realiza mediante dos procesos: la transcripción, en el que se obtiene una molécula de ARNm copia de

un fragmento de ADN, y la traducción, que es el proceso mediante el cual la información transportada desde el

núcleo por el ARNm es traducida, gracias a los ARNt y ARNr, a una secuencia de aminoácidos (proteína),

siguiendo las pautas que marca el código genético, que establece la relación entre la secuencia de bases

nitrogenadas y la secuencia de aminoácidos. Si tenemos en cuenta que todos los enzimas son proteínas, y que los

enzimas controlan todas las reacciones químicas de la célula, podemos comprender cómo el ADN controla las

funciones celulares.

18 .- Escribe las fórmulas de la adenosina-5´-monofosfato y del ácido desoxicitidílico. Solución: Adenosina-5'-

monofosfato: Es un ribonucleótido; por lo tanto, tendrá como pentosa la -D-ribofuranosa, y como base, la adenina;

esta se unirá mediante un enlace N-glucosídico con la pentosa. Este enlace se forma entre el C-1' de la ribosa y el

N-9 de la adenina; además, este nucleótido tiene un grupo fosfato que se esterificará con el carbono 5' de la ribosa.

Ácido desoxicitidílico: Es un desoxirribonucleótido; por lo tanto, tendrá como pentosa la -D-2-desoxirribofuranosa, y

como base nitrogenada, la citosina, la cual se unirá mediante un enlace N-glucosídico a la pentosa. Este enlace se

forma entre el C-1' de la desoxirribosa y el N-1 de la citosina. Además, tiene un grupo fosfato que se esterificará

con el C-5' de la desoxirribosa.

19 .- Analiza la estructura del AMP cíclico y explica su función. Solución: El AMPc es un nucleótido monofosfato de

adenina cuyo ácido fosfórico forma enlaces con los carbonos 5' y 3' de la ribosa, por lo que la molécula adquiere

forma cíclica. Actúa como mensajero químico intracelular (2º mensajero). Cuando una hormona no puede atravesar

la membrana celular, se une específicamente a un receptor de membrana que activa el enzima adenilato ciclasa.

Este enzima transforma moléculas de ATP en AMPc que, a su vez, activa los enzimas necesarios para dar

respuesta al mensaje recibido desde el exterior celular.

20 .- Explica la estructura del ARN transferente. ¿Cuál es su función? Solución: Está formado por una única hebra,

pero presenta zonas con estructura secundaria debido al apareamiento, mediante puentes de hidrógeno, entre

bases complementarias. En su estructura se distinguen cuatro brazos y tres bucles. En uno de los brazos se sitúan

los extremos 5' y 3' de la cadena, este último es el sitio de unión del aminoácido. En el brazo opuesto se encuentra

una secuencia de tres bases, llamada anticodón, que es específica para cada aminoácido y complementaria con

los codones del ARNm. Participa en la traducción. Su función es captar aminoácidos en el citoplasma, uniéndose a

ellos, y transportarlos a los ribosomas, colocándolos en el lugar indicado por el ARNm.

21 .- ¿Cuáles fueron los principales datos experimentales que llevaron a Watson y Crick a proponer el modelo de

doble hélice? Solución: Una vez establecido el hecho de que el ADN era la molécula portadora de la información

genética, tres datos fundamentales permitieron a Watson y Crick establecer el modelo de doble hélice: Las

investigaciones de Chargaff, que, después del estudio de numerosas muestras de ADN de diferentes seres vivos

concluyeron que en la molécula de ADN la cantidad de adenina es igual a la de timina, y la de guanina, a la de

citosina; por tanto, la suma de las bases púricas es igual a la de las pirimidínicas. Las imágenes obtenidas por

difracción de rayos X, de Wilkins y Franklin, que permitieron ver que la estructura del ADN era helicoidal, y

determinar algunas de sus dimensiones, como el diámetro y ciertas periodicidades. La posibilidad del

establecimiento de puentes de hidrógeno entre algunos pares de bases. Concretamente, dos puentes entre el par

A-T y tres entre el par G-C. A partir de estos datos, y con la utilización de modelos moleculares metálicos a escala,

Watson y Crick establecieron el modelo de doble hélice del ADN, en 1953.

22 .- Explica las funciones biológicas del ADN. Solución: El ADN es la molécula portadora la información genética.

Es, por tanto, la molécula que almacena la información que se transmite de generación en generación y que se

expresa en la propia célula para controlar sus funciones vitales. " De generación en generación la información

genética se transmite gracias al proceso de la replicación en el que la molécula de ADN se duplica y se obtienen

dos copias idénticas. Cada copia irá a una célula hija durante la división celular. Expresión en la propia célula. La

información contenida en la secuencia de bases del ADN es para producir todas las proteínas de la célula. Estas

son las responsables de regular todos las reacciones químicas celulares y, por tanto, de controlar las funciones

vitales. La expresión de la información en la célula se realiza mediante dos procesos: la transcripción, en el que se

obtiene una molécula de ARNm copia de un fragmento de ADN, y la traducción, que es el proceso mediante el cual

la información transportada desde el núcleo por el ARNm es traducida, gracias a los ARNt y ARNr, a una secuencia

aminoácidos (proteína)."

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS COENZIMAS Y VITAMINAS


LOS COENZIMAS Y VITAMINAS

1 .- Define los siguientes términos: avitaminosis, hipovitaminosis e hipervitaminosis.

2 .- Señala algunos coenzimas que tengan vitaminas en su composición.

3 .- ¿Qué son los coenzimas?

4 .- ¿Qué son las vitaminas? ¿Por qué se las denomina así?

5 .- Indica para qué sirve: a) Vitamina B12. b) Ácido ascórbico. c) Ácido nicotínico. d) Vitamina B2. e) Vitamina B1.

6 .- Relación entre coenzimas y vitaminas.

7 .- Señala diferencias entre vitaminas liposolubles e hidrosolubles.

SOLUCIONES:

1 .- Define los siguientes términos: avitaminosis, hipovitaminosis e hipervitaminosis.

Solución: Las vitaminas se necesitan en cantidades muy pequeñas, del orden de unos pocos miligramos, o incluso

microgramos, por día. Las necesidades diarias de cada tipo de vitamina varían de unos individuos a otros,

dependiendo de diversos factores, tales como especie, edad, actividad, etc. Las alteraciones en las cantidades de

vitaminas que se ingieren diariamente producen trastornos metabólicos más o menos graves. Estos trastornos son

de tres tipos: Avitaminosis: La avitaminosis es una enfermedad carencial originada por la ausencia total de un

determinado tipo de vitamina. En casos extremos, esta enfermedad puede llegar a ser mortal. Hipovitaminosis: Es

una enfermedad carencial producida por el déficit de una determinada vitamina. Esta alteración se produce con

más frecuencia que la avitaminosis, y se suele corregir con la ingestión de la vitamina en la que se es deficitario.

Hipervitaminosis: Es una alteración producida por el consumo excesivo de vitaminas liposolubles, ya que al no ser

solubles en agua no se pueden eliminar por el riñón, y se acumulan en ciertos órganos, como el hígado, pudiendo

ocasionar trastornos.

2 .- Señala algunos coenzimas que tengan vitaminas en su composición. Solución: Muchas vitaminas actúan como

coenzimas o están formando parte de la composición de algunos coenzimas. Algunos de los coenzimas que son

vitaminas o que tienen vitaminas en su composición son los siguientes: NAD (Nicotinamida-adenina-dinucleótido) y

el NADP (Nicotinamida-adenina-dinucleótido-fosfato) contienen en su composición ácido nicotínico o vitamina PP o

B3. Este coenzima interviene en la transferencia de hidrógenos. FMN (flavín mononucleótido) y FAD (flavín adenina

dinucleótido); contienen en su composición riboflavina o vitamina B2. Intervienen en la transferencia de hidrógenos.

Coenzima A; contiene en su composición ácido pantoténico o vitamina B5. Interviene en la transferencia de grupos

acetil. TPP (Pirofosfato de tiamina); contiene en su composición tiamina o vitamina B1. Interviene en la

transferencia de grupos aldehídos. Fosfato de piridoxal; contiene en su composición piridoxina o vitamina B6.

Interviene en la transferencia de grupos amino.

3 .- ¿Qué son los coenzimas? Solución: Los coenzimas son moléculas muy diversas de naturaleza orgánica, que

se unen mediante enlaces débiles, y normalmente de forma temporal, al apoenzima inactivo, para formar el

holoenzima activo. A veces, los coenzimas son moléculas orgánicas de gran complejidad; algunas no son

sintetizadas por los animales que las incorporan mediante la dieta de las plantas y de los microorganismos. Los

coenzimas no suelen ser específicos de un solo tipo de apoenzimas. Los coenzimas suelen ser portadores

transitorios de diferentes grupos químicos, y actúan en las reacciones enzimáticas como dadores o receptores de

dichos grupos entre un sustrato y otro.

4 .- ¿Qué son las vitaminas? ¿Por qué se las denomina así? Solución: Las vitaminas son compuestos orgánicos de

composición muy variada, imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo (desarrollo, crecimiento,

reproducción, etc.). Son sintetizadas por vegetales, hongos y microorganismos, pero no por los animales, salvo

algunas excepciones (las aves sintetizan vitamina C, los rumiantes sintetizan alguna vitamina B); por ello, tenemos

que incorporarlas formando parte de la dieta, como tales vitaminas o en forma de provitaminas (sustancias

transormables en el organismo en vitaminas). Algunas actúan como coenzimas o forman parte de ellas, y otras

intervienen en funciones especializadas. Debido a la función catalítica o especializada que realizan, se necesitan

en cantidades muy pequeñas. Su falta ocasiona trastornos más o menos graves para el organismo. Las vitaminas

se alteran fácilmente mediante el calor, la luz, las variaciones de pH, el almacenamiento prolongado, etc. El término

vitamina, que significa aminas necesarias para la vida, fue utilizado por primera vez en 1912 por el bioquímico

polaco Funk, debido a que la primera que se descubrió, que fue la B1, tenía en su composición un grupo amino.

Hoy se sigue utilizando este nombre, aunque se sabe que muchas de ellas carecen de grupos amino. Las

vitaminas se designan de varias formas: mediante una letra mayúscula que en ocasiones va seguida de un

subíndice (C, B3, etc); también se las suele nombrar con el nombre de la enfermedad carencial que origina su

deficiencia (antiescorbútica), y, hoy día, se las suele designar con el nombre del compuesto químico que las forma

(ácido ascórbico).

5 .- Indica para qué sirve: a) Vitamina B12. b) Ácido ascórbico. c) Ácido nicotínico. d) Vitamina B2. e) Vitamina B1.

Solución: a) Cianocobalamina. La vitamina B12 químicamente es la cianocobalamina. Está formada por un anillo

porfirínico que contiene en su interior un átomo de cobalto. b) Interviene en la síntesis de colágeno y estimula la

absorción de hierro. El ácido ascórbico es la vitamina C; entre otras, cosas interviene en la síntesis de colágeno y

estimula la absorción del hierro. c) Pelagra. El ácido nicotínico es la vitamina P-P o B3. Su déficit agudo produce

una enfermedad carencial denominada pelagra. A esta enfermedad se la denomina la enfermedad de las tres d

porque produce: dermatitis, diarrea y demencia. d) FAD y FMN. La vitamina B2 o riboflavina forma parte de los

coenzimas: FMN (flavín mononucleótido) y FAD (flavín adenín dinucleótido) que se unen enzimas que intervienen

en reacciones de óxido-reducción. e) Anti beri-beri. El déficit agudo de vitamina B1 produce una enfermedad

carencial denominada beri-beri, que se caracteriza por degeneración de las neuronas, afecciones cardiacas,

parálisis musculares.

6 .- Relación entre coenzimas y vitaminas. Solución: Las vitaminas y los coenzimas están estrechamente

relacionados entre sí. Esto se debe a que muchas vitaminas o compuestos derivados de ellas, especialmente del

grupo de las vitaminas hidrosolubles, actúan como coenzimas o forman parte de coenzimas o son precursores de

ellos. Debido a su función catalítica, se necesitan en pequeñas cantidades. Su falta impide un correcto

funcionamiento de los enzimas con las que actúan como coenzima, pudiendo dar lugar a importantes alteraciones

metabólicas.

7 .- Señala diferencias entre vitaminas liposolubles e hidrosolubles. Solución: A las vitaminas se las clasifica

atendiendo a su solubilidad en dos grandes grupos: liposolubles e hidrosolubles. Vitaminas liposolubles: Son de

carácter lipídico y, por lo tanto, son insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos. Las vitaminas de este

grupo son terpenos o esteroides. Estas vitaminas no actúan como coenzimas ni forman parte de ellas. Si se toman

en exceso, debido a su insolubilidad en agua, no se excretan por la orina y se pueden acumular, originando, en

algunos casos, trastornos. A este grupo pertenecen las vitaminas A, D, E y K. Vitaminas hidrosolubles: Son

solubles en agua, como indica su nombre. La mayor parte de las vitaminas de este grupo son coenzimas o forman

parte de coenzimas. Debido a que son solubles en agua, si se toman en exceso no resultan tóxicas, puesto que se

eliminan fácilmente a través del riñón, formando parte de la orina. A este grupo pertenecen las vitaminas del grupo

B y la vitamina C.

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS ENZIMAS


LOS ENZIMAS

1 .- Explica cuáles son los principales factores que afectan a la actividad enzimática.

2 .- ¿Qué es un inhibidor y de cuántos tipos puede ser la acción que realizan?

3 .- Diferencia entre cofactor y coenzima.

4 .- ¿Cómo se define la velocidad de un proceso enzimático? ¿Qué efecto tiene sobre ella la cantidad de sustrato

presente en el medio de reacción?

5 .- ¿Dónde actúan los enzimas alostéricos?

6 .- Define centro activo y complejo enzima-sustrato.

7 .- En los enzimas alostéricos, ¿es lo mismo el centro activo que el centro alostérico?

8 .- Cita tres propiedades por las que podamos considerar a los enzimas como catalizadores. ¿Qué es el centro

activo?

9 .- Diferencias entre inhibición competitiva y no competitiva.

10 .- Principales tipos de coenzimas.

11 .- Explica qué es un catalizador y por qué es necesaria su existencia para que las células desarrollen su

actividad.

12 .- ¿Qué características poseen los enzimas alostéricos?

SOLUCIONES:

1 .- Explica cuáles son los principales factores que afectan a la actividad enzimática. Solución: Los principales

factores que afectan a la actividad enzimática son: Temperatura: Las reacciones controladas enzimáticamente

tienen lugar dentro de un intervalo óptimo de temperaturas, fuera del cual o no suceden, o lo hacen lentamente. A

temperaturas bajas, los enzimas carecen de energía cinética suficiente para encontrarse y unirse. Por el contrario,

temperaturas elevadas hacen que el enzima se desnaturalice. pH: Las reacciones metabólicas suceden, también,

dentro de un intervalo óptimo de pH. Las variaciones de pH pueden influir de varias maneras: Si el centro activo

contiene aminoácidos con grupos ionizados, varían con el pH. La ionización de aminoácidos que no estén en el

centro activo puede provocar modificaciones en la conformación que también afecte a la actividad. El sustrato

puede verse afectado por las variaciones del pH.

2 .- ¿Qué es un inhibidor y de cuántos tipos puede ser la acción que realizan?

Solución: Los inhibidores son sustancias específicas de distinta naturaleza, que se unen con el enzima en distintos

puntos de este y disminuyen parcial o totalmente su actividad. Los inhibidores pueden ser algún tipo de ion, algún

compuesto orgánico, y, con frecuencia, suele ser el producto final de la reacción. En este caso, a la acción del

inhibidor se la denomina retroinhibición. La acción que realizan los inhibidores se denomina inhibición, y puede ser

de dos tipos: reversible e irreversible. Reversible: En este caso, el inhibidor se une con el enzima de forma

temporal e impide su normal funcionamiento; no se destruye el centro activo del enzima y éste recupera su

actividad una vez eliminado el inhibidor. En este tipo de inhibición, el inhibidor se une al enzima mediante enlaces

débiles (puentes de hidrógeno, iónicos, etc.) que se rompen con facilidad, quedando libre el enzima, que recupera

su actividad. Irreversible: En este caso, el inhibidor se une de forma permanente con el enzima mediante enlaces

covalentes fuertes, alterando su estructura e inutilizándolo de forma indefinida; de ahí el nombre. A este tipo de

inhibición también se la denomina envenenamiento del enzima.

3 .- Diferencia entre cofactor y coenzima. Solución: Algunos enzimas llamados holoenzimas son proteínas

conjugadas, en ellos se diferencian dos partes: una parte proteica denominada apoenzima, y una parte no proteica

que recibe el nombre de cofactor. Ambos componentes (apoenzima y cofactor) son inactivos por sí mismos. Para

ser activas, han de estar unidas, formando el holoenzima. Atendiendo a su naturaleza química, los cofactores

pueden ser: Iones metálicos (Fe2+, Mn2+, Mg2+, Zn2+, etc.) o moléculas sencillas. Moléculas orgánicas más o

menos complejas. En este caso se llaman coenzimas. Cuando el coenzima está unido a la apoenzima por enlaces

covalentes, se denomina grupo prostético. Por lo tanto, podemos decir que, cofactores son la parte no proteica de

las holoenzimas, mientras que los coenzimas solamente serán aquellos cofactores que son moléculas orgánicas y

que se unen de forma temporal al apoenzima.

4 .- ¿Cómo se define la velocidad de un proceso enzimático? ¿Qué efecto tiene sobre ella la cantidad de sustrato

presente en el medio de reacción?

Solución: La velocidad de una reacción enzimática se mide por el número de moléculas de sustrato transformadas

por unidad de tiempo. Esta velocidad depende de varios factores, entre los que destacan la eficacia del enzima y la

concentración de moléculas de enzima y de sustrato. Manteniendo constante la concentración del enzima en una

reacción catalizada, se observa que la velocidad de la reacción aumenta a medida que incrementamos la

concentración de sustrato. Este aumento de la velocidad va haciéndose progresivamente más lento, hasta que,

finalmente, grandes incrementos en la concentración de sustrato no aumentan de manera significativa la velocidad

de la reacción. En este punto, decimos que se ha alcanzado la velocidad máxima (Vmáx). En estas condiciones las

moléculas enzimáticas están saturadas por el sustrato, y, por ello, no puede aumentarse la velocidad de

transformación de este.

5 .- ¿Dónde actúan los enzimas alostéricos? Solución: Los enzimas alostéricos desempeñan un papel muy

importante en la regulación de las reacciones metabólicas. Suelen actuar en puntos estratégicos de las rutas

metabólicas, como son la primera reacción de una ruta metabólica o los puntos de ramificación de una ruta

metabólica. Frecuentemente, el sustrato de la primera reacción de la ruta metabólica actúa como modulador

positivo o activador alostérico; al unirse con el enzima alostérico, provoca la aparición de la conformación activa de

la enzima. En las rutas metabólicas no ramificadas, el producto final actúa como modulador negativo o inhibidor

alostérico, se une al enzima alostérico y provoca la aparición de la conformación inactiva. Si la ruta metabólica se

ramifica, el inhibidor del primer enzima alostérico es el metabolito del punto de ramificación, mientras que los

productos finales de las ramificaciones serán los inhibidores de los enzimas alostéricos que actúan en la primera

reacción después de la ramificación. A este proceso se le denomina inhibición feed-back o retroinhibición. Este

proceso supone un ahorro energético para el organismo, ya que el exceso de producto final inhibe su propia

síntesis en una etapa temprana de esta. Un ejemplo de retroinhibición alostérica lo constituye la síntesis de

isoleucina, la cual se forma a partir de treonina mediante una secuencia de cinco etapas, la primera de las cuales

está catalizada por el enzima treonina desaminasa. Cuando la concentración de isoleucina es elevada, esta se une

al centro alostérico del enzima, provocando su inactivación. Cuando la concentración disminuye, el enzima

recupera su actividad.

6 .- Define centro activo y complejo enzima-sustrato. Solución: El centro activo del enzima es el lugar donde se

localizan los grupos funcionales de las cadenas laterales de los aminoácidos que realizan la acción catalítica. El

centro activo se une al sustrato y al grupo prostético, contribuyendo, mediante la acción de los grupos funcionales

activos, a la formación o a la rotura de los enlaces. Para ejercer su acción, la molécula enzimática se une, de forma

específica, a la molécula de sustrato, formando el complejo enzima-sustrato. Los enzimas, como catalizadores que

son, actúan disminuyendo la energía de activación. El mecanismo de actuación es el siguiente: Las moléculas

enzimáticas (E) se unen de forma específica a las reaccionantes, que denominamos sustratos (S). En un primer

paso, se forma un complejo enzima-sustrato (ES). Aquí, el enzima induce cambios en la molécula del sustrato

(ruptura o redistribución de enlaces, cambios en los grupos funcionales, etc.) que hacen disminuir su energía de

activación y conducen a la formación del producto final (P) y a la liberación del enzima (E), inalterado, que puede

actuar de nuevo.

7 .- En los enzimas alostéricos, ¿es lo mismo el centro activo que el centro alostérico? Solución: Los enzimas

alostéricos, a diferencia de lo que ocurre con los demás enzimas, poseen más de un centro de actividad: el centro

activo y el centro alostérico o centro regulador; ambos centros son diferentes y realizan funciones distintas. El

centro activo de un enzima alostérico es, al igual que en cualquier otro enzima, la zona de la superficie del enzima

por donde este se une al sustrato. En este centro es donde se produce la acción catalítica. El centro alostérico o

centro regulador es una zona del enzima alostérico, diferente del centro activo, por donde estos enzimas se unen

de forma no covalente a unas moléculas denominadas moduladores o efectores. Estos moduladores o efectores, al

unirse al centro alostérico, provocan un cambio en la conformación de este enzima alostérico, que adoptará una

forma más o menos activa, dependiendo de cómo sea el modulador. Los moduladores pueden ser de dos tipos:

moduladores positivos o activadores y moduladores negativos o inhibidores. Los moduladores positivos o

activadores, al unirse al centro alostérico, provocan en el enzima alostérico el cambio de la conformación inactiva

(T) a la activa (R), mientras que si es el modulador negativo o inhibidor el que se une al centro alostérico, ocurre al

revés; es decir, el enzima alostérico pasa de la confomación activa a la inactiva.

8 .- Cita tres propiedades por las que podamos considerar a los enzimas como catalizadores. ¿Qué es el centro

activo? Solución: Los enzimas son biocatalizadores que: Aceleran reacciones que sin su presencia no se

desarrollarían o lo harían a velocidades incompatibles para la vida. Actúan a bajas concentraciones, ya que no se

alteran en el transcurso de la reacción. Su acción es específica, ya que un determinado enzima tan solo cataliza un

tipo de transformación (especificidad de acción) de un determinado tipo de sustrato (especificidad de sustrato). El

centro activo del enzima es el lugar donde se localizan los grupos funcionales de las cadenas laterales de los

aminoácidos que realizan la acción catalítica. El centro activo se une al sustrato y al grupo prostético,

contribuyendo, mediante la acción de los grupos funcionales activos, a la formación o a la rotura de los enlaces.

9 .- Diferencias entre inhibición competitiva y no competitiva. Solución: Ambos tipos de inhibición son reversibles;

es decir, el enzima no se inutiliza de forma indefinida, sino que deja de realizar su actividad de forma temporal. En

la inhibición competitiva, el inhibidor es similar al sustrato; se puede unir al centro activo del enzima e impide que lo

haga el sustrato. Por consiguiente, en este tipo de inhibición, inhibidor y sustrato compiten por unirse al centro

activo del enzima, de ahí su nombre. Esta inhibición puede superarse aumentando la concentración de sustrato. En

la inhibición no competitiva, el inhibidor no compite con el sustrato por el centro activo del enzima. En este tipo de

inhibición, el inhibidor puede actuar de dos formas: Puede unirse con el enzima por una zona diferente de la del

centro activo: al hacerlo modifica su conformación, y, con ello, dificulta que el enzima se pueda unir con el sustrato.

Puede unirse con el complejo E-S una vez formado, y esto impide o dificulta la formación del producto. Este tipo de

inhibición no se supera aumentando la concentración del sustrato.

10 .- Principales tipos de coenzimas. Solución: Atendiendo a los grupos químicos que transfieren, podemos dividir

los coenzimas en tres grupos: Coenzimas que intervienen en reacciones de transferencia de grupos fosfato. Estos

coenzimas son importantes por la gran cantidad de energía que acumulan en los enlaces que unen a las moléculas

de fosfato. Esta energía se libera cuando estos enlaces se rompen. Por lo tanto, actúan transfiriendo energía de

unos procesos a otros. Estos coenzimas son ribonucleótidos, entre los cuales destacan, principalmente, los

adenosín fosfatos: adenosín monofosfato: AMP = Adenina-ribosa-P adenosín monofosfato: ADP = Adenina-ribosa-

P-P adenosín monofosfato: ATP = Adenina-ribosa-P-P-P Coenzimas que intervienen en las reacciones de óxido-

reducción, transfiriendo hidrógenos (electrones) de unos sustratos a otros. Muchos de ellos son mono o

dinucleótidos que en ocasiones tienen bases especiales. Aquí se incluyen: Piridín nucleótidos: Son dinucleótidos,

formados por el ribonucleótido de la adenina y un nucleótido de la nicotinamida. Comprende: NAD (nicotinamida-

adenina-dinucleótido) : Nicotinamida-ribosa-P-P-ribosa-adenina. NADP (nicotinamida-adenina-dinucleótido-fosfato)

Nicotinamida-ribosa-P-P-ribosa(P)-adenina Flavín nucleótidos: Son mono o dinucleótidos que contienen como base

riboflavina. Aquí se incluyen: FMN (flavín mononucleótido): Riboflavina-P FAD (flavín adenina dinucleótido):

Riboflavina-P-P-ribosa-adenina Coenzimas que intervienen en la transferencia de otros grupos químicos. Aquí se

incluyen, entre otros: El coenzima A, que interviene en la transferencia de grupos acetil de unos sustratos a otros.

Fosfato de piridoxal, que transfiere grupos amino.

11 .- Explica qué es un catalizador y por qué es necesaria su existencia para que las células desarrollen su

actividad. Solución: Un catalizador es una sustancia que acelera una reacción química hasta hacerla instantánea o

casi instantánea. Las células desarrollan su actividad por medio de una serie de reacciones químicas orgánicas. Si

estas reacciones se produjeran sin catalizador, serían tan lentas que prácticamente no se llevarían a cabo. Los

catalizadores aceleran las reacciones químicas al disminuir la energía de activación, necesaria para que las

moléculas reaccionantes pasen al estado de transición que, posteriormente, dará lugar a la formación del producto.

12 .- ¿Qué características poseen los enzimas alostéricos? Solución: Las principales características que presentan

los enzimas alostéricos son las siguientes: Están formados, generalmente, por más de una cadena polipeptídica

(subunidad); por tanto, tienen estructura cuaternaria. Poseen varios centros reguladores denominados centros

alostéricos. En ellos se pueden fijar moduladores, que pueden ser positivos o activadores y negativos o inhibidores.

Estos enzimas presentan dos conformaciones diferentes estables e interconvertibles, una, activa, llamada forma R

o relajada, que tiene gran afinidad por el sustrato, y la otra inactiva, llamada forma T o tensa, que tiene baja

afinidad por el sustrato. El paso de una conformación a otra se produce al fijarse en el centro regulador un

modulador. El paso de la forma T (inactiva) a la forma R (activa) se produce al fijarse al centro regulador un

modulador positivo o activador alostérico. El paso de la forma R a la forma T se produce al fijarse al centro

regulador un modulador negativo o inhibidor alostérico. Presentan efecto cooperativo entre las subunidades que las

forman; es decir que la activación o inhibición de una de ellas produce el mismo efecto en todas las demás. La

cinética de los enzimas alostéricos es diferente de la de los demás enzimas. En los enzimas alostéricos, la gráfica

de la velocidad de la reacción en función de la concentración del sustrato es una curva sigmoidea, mientras que en

el resto de las enzimas es hiperbólica.

PREGUNTAS RESUELTAS. LAS PROTEÍNAS


LAS PROTEÍNAS

1 .- Define enlace peptídico. ¿Cómo se produce? Forma un dipéptido partiendo de la fórmula general de los

aminoácidos. ¿Qué características tiene dicho enlace?

2 .- Explica brevemente los tipos característicos de la estructura terciaria de las proteínas.

3 .- ¿Qué es un aminoácido? ¿Cuál es su estructura? ¿A qué se llama aminoácidos esenciales?

4 .- ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína? ¿Se puede producir su renaturalización?

5 .- Explica cómo desempeñan las proteínas la función del transporte.

6 .- Realiza una clasificación de los aminoácidos proteicos. Escribe algún ejemplo de cada uno de ellos.

7 .- ¿Sabrías explicar de qué manera se consiguen la formación y la estabilidad de proteínas fibrosas como el

colágeno?

8 .- Explica de qué depende la gran variedad en el tipo de funciones que desempeñan las proteínas.

9 .- ¿Poseen todos los aminoácidos un carbono asimétrico? ¿Qué implica el hecho de que posean dicho carbono?

10 .- ¿Qué diferencias hay entre la -hélice y la lámina plegada de la estructura secundaria de las proteínas?

11 .- ¿Qué es un grupo prostético? Enumera los grupos de proteínas que contengan un grupo prostético, indicando

de qué sustancia se trata.

12 .- Explica el carácter anfótero de los aminoácidos.

13 .- ¿De qué dependen las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas?

14 .- Realiza una clasificación de las proteínas simples atendiendo a su función.

SOLUCIONES:

1 .- Define enlace peptídico. ¿Cómo se produce? Forma un dipéptido partiendo de la fórmula general de los

aminoácidos. ¿Qué características tiene dicho enlace? Solución: La unión de los aminoácidos para formar péptidos

se lleva a cabo mediante enlaces peptídicos. El enlace peptídico consiste en la unión del grupo carboxilo de un

aminoácido con el grupo amino de otro con desprendimiento de una molécula de agua. Un dipéptido se forma por

la unión de dos aminoácidos: El enlace peptídico tiene un carácter parcial de doble enlace, porque el carbono y el

nitrógeno se sitúan en el mismo plano, sin permitir movimientos de rotación entre estos átomos.

2 .- Explica brevemente los tipos característicos de la estructura terciaria de las proteínas. Solución: Los tipos

característicos de estructura terciaria son: Fibrosa. Está constituida por cadenas polipeptídicas ordenadas a lo largo

de un eje. Son resistentes e insolubles en agua. Tienen, generalmente, función estructural, y se encuentran

formando fibras, láminas largas, etc. Como ejemplos, podemos citar el colágeno y la queratina, que forman la base

del tejido conjuntivo de los animales superiores. Globular. Las cadenas polipeptídicas se pliegan dando lugar a

formas esféricas. Son solubles en agua, y la función que desempeñan en la célula es dinámica, como, por ejemplo,

los enzimas, los anticuerpos, algunas hormonas y determinadas proteínas de transporte, como la hemoglobina.

3 .- ¿Qué es un aminoácido? ¿Cuál es su estructura? ¿A qué se llama aminoácidos esenciales? Solución: Los

aminoácidos son las unidades estructurales de las proteínas. Un aminoácido es una molécula orgánica que posee

una función amino -NH2, una función ácido -COOH y una cadena lateral -R unidos a un carbono . Su fórmula

general es: Los aminoácidos esenciales son aquellos que deben ser ingeridos en la dieta, porque no pueden ser

sintetizados por organismos heterótrofos. En el caso de la especie humana son: fenilalanina, isoleucina, leucina,

lisina, metionina, treonina, triptófano y valina.

4 .- ¿En qué consiste la desnaturalización de una proteína? ¿Se puede producir su renaturalización? Solución: La

conformación de una proteína está definida por las condiciones celulares; fundamentalmente, por el pH y la

temperatura. Una proteína a la que se somete a valores de pH o temperatura fuera de unos intervalos de

estabilidad limitados experimenta un cambio que consiste en la desaparición de su conformación. Este

desplegamiento de la cadena sin alteración de la secuencia de aminoácidos se conoce con el nombre de

desnaturalización. La proteína se puede renaturalizar si se regresa lentamente a las condiciones del estado nativo.

5 .- Explica cómo desempeñan las proteínas la función del transporte. Solución: Ciertas proteínas se unen a

moléculas o iones específicos y se separan en otro lugar, lo que implica un transporte. Como ejemplos, podemos

citar: La hemoglobina, que transporta O2 por la sangre. Las lipoproteínas, que transportan lípidos. Muchas

proteínas de membrana, que trasladan de un lado a otro determinadas sustancias.

6 .- Realiza una clasificación de los aminoácidos proteicos. Escribe algún ejemplo de cada uno de ellos. Solución:

Los aminoácidos se clasifican atendiendo a su cadena lateral o radical R en cuatro grupos: Aminoácidos con -R no

polar, hidrófobo. El grupo -R es una cadena hidrocarbonada; como en el caso de la alanina, pueden presentar

anillos aromáticos, como el triptófano, o bien un átomo de azufre, como la metionina. Aminoácidos con -R polar sin

carga. Son más solubles en agua. De los siete aminoácidos que componen este grupo, tres presentan un -OH que

les confiere polaridad, como la serina. La cisteína contiene un grupo sulfhidrilo muy reactivo que formará puentes

disulfuro. Aminoácidos ácidos. Presentan un grupo carboxilo en el radical -R. Un ejemplo es el ácido glutámico.

Aminoácidos básicos. Son moléculas que presentan un radical -R que a pH neutro se carga positivamente.

Ejemplo: la lisina.

7 .- ¿Sabrías explicar de qué manera se consiguen la formación y la estabilidad de proteínas fibrosas como el

colágeno? Solución: La formación de estas proteínas se consigue debido a la existencia de aminoácidos como la

prolina, cuya presencia provoca la aparición de una curva cada vez que existan dos unidades seguidas de dicho

aminoácido. Por lo tanto, la estructura secundaria de las proteínas no se produce por azar, sino que depende de la

secuencia de aminoácidos. La estabilidad de esta proteína se consigue gracias a los puentes de hidrógeno

intercatenarios que se establecen entre tres hebras de colágeno.

8 .- Explica de qué depende la gran variedad en el tipo de funciones que desempeñan las proteínas. Solución: La

variedad de funciones que presentan las proteínas está acompañada de una gran especificidad. La especificidad

es la propiedad más característica de las proteínas. Podemos hablar de una especificidad de especie; es decir,

existen proteínas que son exclusivas de una especie determinada, y de especificidad de función, que consiste en

que cada proteína realiza una función determinada que depende de su estructura.

9 .- ¿Poseen todos los aminoácidos un carbono asimétrico? ¿Qué implica el hecho de que posean dicho carbono?

Solución: Todos los aminoácidos, excepto la glicocola, poseen un carbono asimétrico. El hecho de la existencia de

un carbono asimétrico (unido a cuatro radicales diferentes) hace posible el que los aminoácidos presenten dos

conformaciones distintas, D y L. Por convenio, los aminoácidos son de la serie D cuando presentan el grupo amino

a la derecha, y son de la serie L si el grupo amino está a la izquierda. Los aminoácidos que constituyen las

proteínas son de la serie L.

10 .- ¿Qué diferencias hay entre la -hélice y la lámina plegada de la estructura secundaria de las proteínas?

Solución: La ordenación -hélice sería comparable a la hélice que describe un muelle. La hélice formada se

estabiliza gracias a la formación de enlaces de hidrógeno entre espiras consecutivas. Las cadenas laterales de los

aminoácidos quedan situadas hacia el exterior de la hélice. En cambio, la ordenación -laminar (u hoja plegada)

sería comparable al fuelle de un acordeón. La cadena polipeptídica describe longitudinalmente un zigzag. De modo

que tramos de cadenas paralelas o antiparalelas se enfrentan, estableciendo enlaces por puentes de hidrógeno

entre ellas que estabilizan esta ordenación. Las cadenas laterales de los aminoácidos se encuentran situadas por

encima y por debajo del plano en zigzag de la lámina plegada.

11 .- ¿Qué es un grupo prostético? Enumera los grupos de proteínas que contengan un grupo prostético, indicando

de qué sustancia se trata. Solución: El grupo prostético lo forman moléculas no proteicas que se unen a las

proteínas formando las heteroproteínas o proteínas conjugadas. Dicho grupo prostético puede ser orgánico o

inorgánico. Entre las heteroproteínas, tenemos: Glucoproteínas: el grupo prostético es un glúcido. Lipoproteínas:

estas proteínas llevan asociados lípidos. Nucleoproteínas: llevan asociados ácidos nucleicos. Fosfoproteínas:

contienen fosfatos. Cromoproteínas: el grupo prostético es una sustancia coloreada, que puede ser porfirínica (el

grupo prostético es un anillo tetrapirrólico en cuyo interior se encuentra un catión metálico) o no porfirínica, como la

hemocianina.

12 .- Explica el carácter anfótero de los aminoácidos. Solución: En el medio celular, a pH=7, los aminoácidos

presentan ionización dipolar. Se denominan anfóteras aquellas sustancias que se pueden comportar como ácido o

como base, dependiendo del pH de la disolución. El carácter anfótero de los aminoácidos permite la regulación del

pH. En una disolución ácida (exceso de H+), el aminoácido se comporta como una base, el grupo amino está

ionizado, y el carboxilo, no. En una disolución alcalina (exceso de OH-), el aminoácido se comporta como ácido, el

carboxilo está ionizado, y el grupo amino, no.

13 .- ¿De qué dependen las estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria de las proteínas? Solución: Las

proteínas poseen una configuración espacial característica que les permite realizar sus funciones. A pesar de las,

teóricamente, múltiples posibilidades de plegamiento de una proteína, la mayoría se pliegan adoptando una única

estructura tridimensional. Esta responde a cuatro niveles posibles de plegamiento, cada uno de los cuales se

construye a partir del nivel anterior. A medida que se van uniendo aminoácidos para formar proteínas en los

polisomas, las cadenas polipeptídicas se van plegando hasta lograr la configuración más estable (estructura

secundaria). La configuración espacial definitiva (estructura terciaria) que adoptan las diferentes regiones de las

proteínas aparece como consecuencia de las interacciones entre distintos puntos de la proteína. Muchas de las

proteínas de gran tamaño se forman por la asociación de varias cadenas polipeptídicas (estructura cuaternaria).

Todos estos niveles de plegamiento dependen de la estructura primaria codificada por el ADN, es decir, el número,

el tipo y la secuencia de sus aminoácidos.

14 .- Realiza una clasificación de las proteínas simples atendiendo a su función. Solución: Función estructural:

Escleroproteínas como el colágeno, que forma parte de los tejidos conjuntivo, cartilaginoso y óseo; la elastina, que

se encuentra en los pulmones y en las arterias permitiendo su deformación y recuperación posterior, y la queratina,

que forma parte de uñas, pelos, cuernos, etc. Las histonas forman parte de la estructura de los cromosomas.

Función de reserva: Albúminas, como la lactoalbúmina, la ovoalbúmina y la seroalbúmina, presentes en la leche,

los huevos y la sangre, respectivamente. Función defensiva: Globulinas, como, por ejemplo, las inmunoglobulinas,

que son proteínas de defensa contra las enfermedades.

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS LÍPIDOS.


LOS LÍPIDOS

1 .- ¿Qué son los lípidos?

2 .- ¿Qué son las prostaglandinas? Señala alguna de las funciones que realizan.

3 .- Semejanzas y diferencias entre los triglicéridos y los fosfoglicéridos.

4 .- ¿Qué son y cómo están formados los terpenos?

5 .- Principales estructuras que forman los lípidos anfipáticos en el medio acuoso.

6 .- ¿Qué relación existe entre la dieta y el nivel de colesterol en sangre?

7 .- Diferencia entre lípidos saponificables e insaponificables. Señalar si son o no saponificables los lípidos que se

citan a continuación: aceite de oliva, colesterol, progesterona, vitamina A, lanolina, lecitina, esfingomielina,

tripalmitina, fosfatidilcolamina, gangliósido, testosterona.

8 .- ¿A qué se denomina ácidos grasos esenciales?

9 .- Explica cómo es la estructura molecular de los glucolípidos.

10 .- ¿Qué son los esteroles? Principales tipos y su importancia.

11 .- ¿Qué significado tiene que una molécula sea anfipática?

12 .- Principales tipos de lipoproteínas.

13 .- Diferencias entre los ácidos grasos saturados y los insaturados. Cita dos ejemplos de cada caso.

14 .- Estamos en el laboratorio intentando obtener jabón. Para ello disponemos de dos vasos de precipitados en los

que tenemos dos grasas. En el vaso 1 hay una grasa sólida, y en el vaso 2 hay una grasa líquida. Se ha olvidado

poner la etiqueta en cada vaso con el nombre de la grasa que contiene; solamente sabemos que dichas grasas son

triestearina y trioleína.

a) Explica cómo se puede deducir cuál es la grasa que hay en cada vaso de precipitado.

b) ¿Cómo se llama la reacción de formación de jabón que estamos intentando hacer?

c) Escribe la reacción de formación del jabón en el caso de que utilizásemos la trioleína.

15 .- Menciona las principales hormonas esteroides.

16 .- Representa mediante un esquema la molécula de un fosfoglicérido y señala en ella su carácter anfipático.

17 .- ¿Qué son las lipoproteínas y qué función tienen?

18 .- Enumera las principales funciones de los lípidos, indicando cuáles las realizan.

19 .- ¿Los ácidos grasos son moléculas bipolares?

20 .- Señala cuáles son los constituyentes que forman los fosfolípidos.

21 .- ¿Qué tienen en común los esteroides?

22 .- Características de las bicapas que forman los lípidos anfipáticos.

23 .- ¿Cómo captan las células el colesterol y qué enfermedades se pueden originar si disminuye esta captación?

24 .- ¿Qué propiedades tienen todos los lípidos?

25 .- ¿Qué son los ácidos grasos?

26 .- Sabiendo que el símbolo del ácido palmítico es (16 : 0), escribe la reacción de esterificación que da lugar a la

tripalmitina. ¿Qué tipo de grasa será la tripalmitina?

27 .- Haz una clasificación de terpenos indicando los representantes más significativos de cada grupo.

28 .- ¿Qué son los liposomas y para qué se pueden utilizar?

29 .- ¿A que se llama colesterol bueno y colesterol malo ?

SOLUCIONES:

1 .- ¿Qué son los lípidos? Solución: Los lípidos son un grupo de moléculas orgánicas que forman parte de los seres

vivos (biomoléculas). Todos ellos están formados por átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno, si bien el oxígeno

se encuentra en menor proporción que los otros dos; algunos lípidos, como, por ejemplo, los fosfolípidos, además,

contienen nitrógeno y fósforo. Constituyen un grupo muy heterogéneo en cuanto a su composición química o su

estructura molecular. Ahora bien, todos ellos están formados básicamente por largas cadenas hidrocarbonadas a

las que se unen otros componentes variables tales como: alcoholes, fosfórico, aminoalcoholes, monosacáridos, etc.

La presencia de estas largas cadenas hidrocarbonadas son las responsables de las características químicas que

estas sustancias poseen en común y por las que se las ha reunido en un mismo grupo.

2 .- ¿Qué son las prostaglandinas? Señala alguna de las funciones que realizan. Solución: Las prostaglandinas son

unas sustancias de naturaleza lipídica, que se forman a partir de ácidos grasos poliinsaturados de 20 carbonos,

entre los que destaca el ácido araquidónico, que forma parte de los fosfolípidos de las membranas celulares. En

estos ácidos, 5 de los carbonos (los comprendidos del 8 al 12) se ciclan y forman un anillo. Las prostaglandinas

fueron identificadas por primera vez en 1930, por Von Euler, en secreciones de la próstata. Al principio, se pensó

que eran exclusivas de estas secreciones, y, por eso, se las denominó prostaglandinas; hoy se sabe que son

producidas por la mayoría de los tejidos. En la actualidad se conocen más de 200 prostaglandinas diferentes. Entre

las funciones que realizan, cabe destacar las siguientes: Estimulan la respuesta inflamatoria de los tejidos,

produciendo vasodilatación de los capilares, lo que provoca rubor, fiebre, inflamación y dolor. Asimismo, estimulan

la contracción de los músculos lisos (útero). Estimulan la secreción de mucus por parte de las paredes del

estómago y del intestino y regulan la producción de HCl. Los tromboxanos, que son un tipo de prostaglandinas,

intervienen en la formación de coágulos estimulando la agregación de las plaquetas. Inducen el sueño.

3 .- Semejanzas y diferencias entre los triglicéridos y los fosfoglicéridos.

Solución: Semejanzas: Ambos tipos de compuestos contienen ácidos grasos en sus moléculas; por lo tanto,

pueden dar la reacción de saponificación. Por consiguiente, son lípidos saponificables. En los dos tipos de

compuestos hay glicerina; de ahí el nombre que tienen estos compuestos. Diferencias: En los triglicéridos hay tres

moléculas de ácidos grasos que se esterifican con los tres grupos alcohólicos de la glicerina. Estos ácidos grasos

pueden ser iguales o diferentes, saturados o insaturados o de ambos tipos a la vez. En los fosfoglicéridos

solamente hay dos moléculas de ácidos grasos, uno saturado y otro insaturado, que se esterifican con los dos

primeros grupos alcohólicos de la glicerina. Los fosfoglicéridos contienen, además, una molécula de ácido

ortofosfórico y una molécula de un aminoalcohol en su composición, mientras que los triglicéridos, no. Los

triglicéridos son apolares, mientras que los fosfoglicéridos son bipolares. Los triglicéridos tienen, principalmente,

función de reserva energética, y también son aislantes y protectores, mientras que los fosfoglicéridos son

estructurales; forman parte de las membranas celulares.

4 .- ¿Qué son y cómo están formados los terpenos? Solución: Los terpenos son un grupo de lípidos

insaponificables; por consiguiente, carecen de ácidos grasos en su composición. Se encuentran en los vegetales.

Están formados por la unión de dos o más isoprenos (2-metil-1,3 butadieno); por ello, a estos lípidos también se les

denomina lípidos isoprenoides. Por lo general, la unión de los monómeros de isopreno para formar los isoprenos

suele ser cabeza de una con cola de otra, aunque a veces es cola con cola. Algunos terpenos tienen estructura

lineal, como, por ejemplo, el geraniol; otros tienen estructura cíclica, como el limoneno; otros, como el -caroteno,

tienen estructura lineal y cíclica.

5 .- Principales estructuras que forman los lípidos anfipáticos en el medio acuoso. Solución: Las principales

estructuras a que dan lugar los lípidos anfipáticos cuando se encuentran en un medio acuoso son las siguientes:

Monocapas: Son formaciones que se originan cuando estos lípidos se sitúan en la superficie del agua. Debido a su

carácter anfipático, las cabezas hidrófilas se dirigen hacia el agua, mientras que las colas hidrófobas se dirigen

hacia el aire y de esa forma se alejan del agua. Micelas: son formaciones esféricas, elipsoidales o cilíndricas que

se originan en el seno del agua. En estas formaciones, las colas hidrófobas de los lípidos anfipáticos se unen

espontáneamente y se sitúan hacia el interior, alejándose del agua, mientras que las cabezas hidrófilas se sitúan

hacia el exterior. Bicapas: Son formaciones que se originan en el seno del agua. En estas estructuras, las

moléculas de los lípidos anfipáticos se enfrentan entre sí por sus colas hidrófobas; de esa manera, estas zonas se

sitúan en el interior de la estructura, alejadas del agua, mientras que las cabezas hidrófilas se sitúan a ambos lados

de la bicapa, en contacto con el agua. Estas estructuras las forman, principalmente, los fosfolípidos y los

glucolípidos.

6 .- ¿Qué relación existe entre la dieta y el nivel de colesterol en sangre? Solución: El colesterol es esencial para el

desarrollo y el crecimiento de los organismos; interviene en la formación de las membranas celulares, y, además, a

partir de él se obtienen otros esteroides importantes, tales como: hormonas, vitamina D3, etc. El colesterol puede

ser sintetizado en el hígado y también puede ser ingerido formando parte de la dieta. El consumo de dietas ricas en

grasas que tengan un elevado contenido en ácidos grasos saturados aumenta el nivel de colesterol en sangre, ya

que favorece la formación de lipoproteínas de densidad baja (LDL). Si embargo, las dietas ricas en grasas con un

elevado contenido en ácidos grasos monoinsaturados, y sobre todo poliinsaturados, disminuyen el nivel de

colesterol en sangre, ya que favorecen la formación de lipoproteínas de alta densidad (HDL).

7 .- Diferencia entre lípidos saponificables e insaponificables. Señalar si son o no saponificables los lípidos que se

citan a continuación: aceite de oliva, colesterol, progesterona, vitamina A, lanolina, lecitina, esfingomielina,

tripalmitina, fosfatidilcolamina, gangliósido, testosterona. Solución: Las principales diferencias son: Los lípidos

saponificables contienen uno varios ácidos grasos en la molécula; los lípidos insaponificables no contienen ácidos

grasos. Los lípidos saponificables son ésteres de ácidos grasos y un alcohol; los lípidos insaponificables no son

ésteres. Los lípidos saponificables dan la reacción de saponificación, es decir, si se les trata en caliente con una

base (NaOH o KOH), se hidrolizan dando jabones, que son las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos. Los

lípidos insaponificables no dan la reacción de saponificación. Son lípidos saponificables los siguientes: aceite de

oliva, lanolina, lecitina, esfingomielina, tripalmitina, fosfatidilcolamina y gangliósido. Son lípidos insaponificables los

siguientes: colesterol, progesterona, vitamina A y testosterona.

8 .- ¿A qué se denomina ácidos grasos esenciales? Solución: Se llaman ácidos grasos esenciales aquellos ácidos

grasos que son necesarios para el organismo y no pueden ser sintetizados por él mismo; por consiguiente deben

ser ingeridos en la dieta. Los ácidos grasos esenciales varían de unas especies a otras. En la especie humana, los

ácidos grasos esenciales son tres ácidos grasos poliinsaturados: El ácido linoleico (18 : 2 9,12). El ácido linolénico

(18 : 39,12,15). El ácido araquidónico (20 : 45,8,11,14). Los dos primeros, presentes en distintos aceites vegetales,

mientras que el tercero se encuentra en grasas animales. Anteriormente, estos ácidos se les denominaba vitamina

F, ya que, al igual que las vitaminas, son imprescindibles para el correcto funcionamiento del organismo. Algunos

de estos ácidos grasos son los precursores de las prostaglandinas.

9 .- Explica cómo es la estructura molecular de los glucolípidos. Solución: Los glucolípidos son lípidos que

contienen glúcidos en la molécula. Están formados por una molécula de ácido graso, una molécula de esfingosina y

una molécula de un glúcido, que puede ser un monosacárido (galactosa o glucosa), un oligosacárido o un

polisacárido. El ácido graso se une mediante enlace amida con el grupo amino de la esfingosina (ceramida), y el

glúcido se une mediante un enlace O-glicosídico con el carbono terminal de la esfingosina. Según cuál sea el

glúcido se diferencian dos tipos de glucolípidos: Cerebrósidos: cuando el glúcido es un monosacárido (galactosa o

glucosa). Gangliósidos: cuando el glúcido es un oligosacárido o un polisacárido.

10 .- ¿Qué son los esteroles? Principales tipos y su importancia. Solución: Los esteroles son, posiblemente, uno de

los grupos más importantes de los esteroides. Tienen un grupo -OH en el carbono 3 y una cadena alifática

ramificada de 8 carbonos en el carbono 17. Los principales esteroides son: Ergosterol. Se encuentra en hongos,

bacterias, algas y plantas superiores. Es un precursor de la vitamina D2; es decir, actúa como provitamina D2. A

nivel de la piel, por irradiación de los rayos ultravioleta del sol, el ergosterol ingerido se transforma en vitamina D2 y

de ahí los beneficios que tiene para los huesos tomar el sol con moderación. Lanosterol. Se encuentra formando

parte de la grasa de la lana y es uno de los precursores del colesterol. Colesterol: Es el esterol más abundante en

los animales. Se encuentra tanto libre como combinado. Está formando parte de las membranas de las células

animales, a las que da fluidez, y también se encuentra en la sangre, unido a las proteínas. Se sintetiza en el

hígado, y es el precursor de otros muchos esteroides (ácidos biliares, hormonas, vitamina D3, etc.) necesarios para

el crecimiento y el desarrollo de muchos organismos superiores. El exceso de colesterol en el torrente sanguíneo

provoca que se deposite, en forma de placas, en la pared de las arterias. Estas placas, denominadas placas de

ateroma, provocan un endurecimiento de la pared arterial y una reducción de la luz arterial. Fitosteroles. Son

esteroides que están presentes en las plantas.

11 .- ¿Qué significado tiene que una molécula sea anfipática? Solución: Las moléculas anfipáticas son moléculas

bipolares; es decir, son moléculas en las que se diferencian dos regiones que se comportan de forma distinta frente

al agua: Una región hidrófoba, que repele al agua. Esta región es apolar, y, por consiguiente, insoluble en agua.

Una región hidrófila, que tiene afinidad por el agua. Es polar, y, por lo tanto, será soluble en agua. El carácter

anfipático se observa en muchos lípidos, en sus moléculas se diferencian regiones hidrófobas apolares que están

representadas por cadenas hidrocarbonadas más o menos largas, junto a otras zonas hidrófilas polares,

representadas por grupos carboxilo (-COOH), alcoholes, grupos fosfatos, etc. Este carácter anfipático es la causa

de que las moléculas que lo poseen, en el medio acuoso y de forma espontánea, se dispongan formando

agrupaciones especiales. Son moléculas anfipáticas los ácidos grasos y la mayoría de los denominados lípidos de

membrana, que forman la base estructural de las membranas celulares.

12 .- Principales tipos de lipoproteínas. Solución: Las lipoproteínas plasmáticas se clasifican en función de su

densidad, que será tanto mayor cuanto menor sea el contenido de lípidos que tengan estos complejos

macromoleculares. Las más importantes son: Quilomicrones: Transportan las grasas desde la mucosa intestinal

hasta el tejido adiposo y el hígado para almacenarse. VLDL (lipoproteínas de densidad muy baja): Transportan los

triglicéridos sintetizados en el hígado a partir de los azúcares hasta el lugar de almacenamiento en el tejido

adiposo. LDL (lipoproteínas de densidad baja): Transportan el colesterol y los fosfolípidos a los tejidos para la

síntesis de membranas celulares. HDL (lipoproteínas de densidad alta): Transportan el colesterol desde el plasma

hasta el hígado.

13 .- Diferencias entre los ácidos grasos saturados y los insaturados. Cita dos ejemplos de cada caso.

Solución: Las principales diferencias entre los ácidos grasos saturados y los insaturados son las siguientes: Los

ácidos grasos saturados solo presentan enlaces simples entre los carbonos de la cadena hidrocarbonada, mientras

que en los ácidos grasos insaturados entre los carbonos que forman dicha cadena existen uno o más enlaces

dobles. Si tienen uno, se denominan monoinsaturados; si hay más de uno, se llaman poliinsaturados. La molécula

de los ácidos grasos saturados es recta, y entre las cadenas hidrocarbonadas de estas moléculas se establecen

numerosos enlaces de Van der Waals, cuyo número aumenta con la longitud de la cadena. En los ácidos grasos

insaturados, debido a la presencia de los dobles enlaces, que son rígidos, la molécula presenta inclinación; esto

dificulta la formación de los enlaces de Van der Waals. Los ácidos grasos saturados tienen una temperatura de

fusión más elevada que los insaturados. Esto se debe a la inclinación que presenta la molécula con un doble (o

más) enlace, que dificulta los enlaces de Van der Waals intermoleculares. Como consecuencia de ello, los ácidos

grasos saturados a temperatura ambiente son sólidos, mientras que los insaturados son líquidos. Por la misma

razón, los ácidos grasos saturados forman parte de grasas que a temperatura ambiente son sólidas (sebos),

mientras que los insaturados forman parte de grasas que a temperatura ambiente son líquidas (aceites).

14 .- Estamos en el laboratorio intentando obtener jabón. Para ello disponemos de dos vasos de precipitados en los

que tenemos dos grasas. En el vaso 1 hay una grasa sólida, y en el vaso 2 hay una grasa líquida. Se ha olvidado

poner la etiqueta en cada vaso con el nombre de la grasa que contiene; solamente sabemos que dichas grasas son

triestearina y trioleína.

a) Explica cómo se puede deducir cuál es la grasa que hay en cada vaso de precipitado.

b) ¿Cómo se llama la reacción de formación de jabón que estamos intentando hacer?

c) Escribe la reacción de formación del jabón en el caso de que utilizásemos la trioleína.

Solución: a) La triestearina es una grasa que está formada por tres moléculas de ácido esteárico, que es un ácido

saturado; por consiguiente, esta grasa, a temperatura ambiente, es sólida. La trioleína, por el contrario, a

temperatura ambiente es una grasa líquida, ya que está formada por tres moléculas de ácido oleico, que es un

ácido graso insaturado. Por consiguiente, la grasa que hay en el vaso de precipitado número 1, que es sólida, será

la triestearina, mientras que la grasa del vaso 2, que es líquida, será la trioleína. b) La reacción de formación de los

jabones se denomina reacción de saponificación. Consiste en tratar a una grasa en caliente con una base. Como

consecuencia, dicha grasa se hidroliza dando glicerina y las sales sódicas o potásicas de los ácidos grasos que

formaban dicha grasa. Estas sales constituyen los jabones.

15 .- Menciona las principales hormonas esteroides. Solución: Hay muchas hormonas que son esteroides; es decir,

derivan del núcleo químico estearano. Estas hormonas se forman a partir del colesterol. Las hormonas esteroides

se pueden dividir en tres grupos: Hormonas adrenocorticales: Son sintetizadas por la corteza de las cápsulas

suprarrenales. Dentro de este grupo tenemos: Aldosterona. Regula el metabolismo hídrico y salino del organismo,

estimula la reabsorción de agua, Na+, Cl-, bicarbonato, etc., y la eliminación de K+ por los túbulos renales. Cortisol.

Regula el metabolismo de los glúcidos. Hormonas sexuales: Son producidas por los órganos sexuales -ovarios y

testículos-; entre ellas tenemos: Andrógenos u hormonas masculinas, entre las cuales destaca la testosterona.

Regulan el funcionamiento de los órganos masculinos y la aparición de los caracteres sexuales secundarios en el

varón. Estrógenos u hormonas femeninas, entre las que destaca el estradiol. Regula el funcionamiento de los

órganos femeninos y la aparición de los caracteres sexuales secundarios en la mujer. Hormonas que están

presentes en algunos invertebrados. Entre ellas la más importante es la ecdisona, que se encarga de regular la

muda de los artrópodos.

16 .- Representa mediante un esquema la molécula de un fosfoglicérido y señala en ella su carácter anfipático.

Solución: Los fosfoglicéridos son un grupo de fosfolípidos; por lo tanto; pertenecen a los denominados lípidos de

membrana. Los fosfoglicéridos están formados por dos moléculas de ácido graso (uno saturado y otro insaturado),

una molécula de glicerina, una molécula de ácido ortofosfórico y un compuesto polar, que suele ser un

aminoalcohol. Los dos ácidos grasos se esterifican con los dos primeros grupos alcohólicos de la glicerina,

mientras que el tercero lo hace con el fosfórico, el cual, a su vez, se esterifica con el compuesto polar

(aminoalcohol). Los fosfoglicéridos son moléculas anfipáticas. En ellas se diferencia: Una cabeza hidrófila polar,

soluble en agua, que está representada por el compuesto polar (aminoalcohol), el grupo fosfato y la glicerina. Dos

colas hidrófobas apolares e insolubles en agua, que se corresponden con los ácidos grasos que forman la

molécula.

17 .- ¿Qué son las lipoproteínas y qué función tienen? Solución: Las lipoproteínas son macromoléculas formadas

por la unión mediante enlaces no covalentes de lípidos y proteínas. La mayoría de estas macromoléculas tienen

como función transportar los lípidos desde el intestino delgado hasta el hígado, y de este a los demás tejidos y

depósitos grasos. Los lípidos que forman las lipoproteínas son principalmente: triglicéridos, fosfolípidos y colesterol.

Las proteínas que forman estos complejos son específicas, y tienen dos funciones: Se sitúan en el exterior y

forman una capa hidrófila que rodea las zonas hidrófobas de los lípidos. De esta forma, constituyen partículas

solubles, facilitando así el transporte de los lípidos por el medio interno, que es un medio acuoso. Tienen señales

para las células destinatarias (células diana) de los lípidos, las cuales poseen receptores en su membrana que

identifican las lipoproteínas y las incorporan por endocitosis.

18 .- Enumera las principales funciones de los lípidos, indicando cuáles las realizan. Solución: Las principales

funciones que desempeñan los lípidos son las siguientes: Función energética. Algunos lípidos, como las grasas,

son utilizados por los seres vivos como combustible para obtener energía mediante su oxidación, el valor

energético es de 9,4 Kcal/g. Función de reserva. Algunos lípidos como las grasas se pueden almacenar como

sustancia de reserva energética, acumulándose en tejidos y órganos especializados. En los animales se acumulan

en los adipocitos del tejido adiposo, mientras que en los vegetales se acumulan en frutos y semillas. Función

aislante y protectora. Las ceras, gracias al carácter hidrófobo que tienen, forman cubiertas que impermeabilizan y

protegen a distintas partes del organismo, tales como: pelos, plumas, hojas, frutos, exoesqueleto, etc. Igualmente,

las grasas que se acumulan en el tejido adiposo subepidérmico (panículo adiposo) proporciona aislamiento térmico

al individuo, debido a que son malos conductores del calor. Función estructural. Algunos lípidos forman la base

estructural de las membranas celulares. A estos lípidos se les denomina lípidos de membrana. Dentro de ellos,

tenemos: Fosfolípidos: son los que más abundan en las membranas, y se dividen en dos grupos: fosfoglicéridos y

esfingolípidos. Glucolípidos: comprende los cerebrósidos y gangliósidos. Colesterol. Función reguladora. Existen

lípidos que actúan en procesos bioquímicos importantes que ocurren en los seres vivos; este es el caso de las

hormonas esteroides, hormonas sexuales, vitaminas como A, E, K y D, carotenos y xantofilas, prostaglandinas, etc.

19 .- ¿Los ácidos grasos son moléculas bipolares? Solución: Los ácidos grasos son moléculas bipolares o

anfipáticas; es decir, en ellos se distinguen dos regiones que se comportan de manera diferente frente al agua: Una

región apolar, insoluble en agua, representada por la cadena hidrocarbonada, que forma una cola hidrófoba. Esta

región repele al agua y puede unirse mediante enlaces de Van der Waals con otras cadenas similares. Una región

polar, soluble en agua, representada por el grupo carboxílico, que forma una cabeza hidrófila. Este grupo

carboxílico está ionizado e interacciona mediante enlaces de hidrógeno con las moléculas de agua. Esta polaridad

es la responsable de que las moléculas de los ácidos grasos, cuando se encuentran en un medio acuoso, se

dispongan orientadas con las cabezas -hidrófilas- dirigidas hacia el agua y las colas -hidrófobas- alejadas de ella.

Esto da lugar a que formen monocapas cuando están en la superficie, o bicapas y micelas si se encuentran en el

seno del agua.

20 .- Señala cuáles son los constituyentes que forman los fosfolípidos.

Solución: Los fosfolípidos son moléculas complejas. Cada una de ellas está formada por los siguientes

componentes: Una o dos moléculas de ácidos grasos. En los esfingolípidos solo hay una molécula de ácido graso,

mientras que en los fosfoglicéridos hay dos: una de ellas es un ácido graso insaturado, y la otra, es saturado. Un

alcohol que puede ser la glicerina o la esfingosina (es un aminoalcohol insaturado de 18 carbonos; tiene 2 grupos

alcohólicos). Si es la glicerina, los fosfolípidos se llaman fosfoglicéridos; si es la esfingosina, se llaman

esfingolípidos. Una molécula de ácido ortofosfórico. Un aminoalcohol entre el que se pueden encontrar etanolamina

(colamina), colina, serina, etc.

21 .- ¿Qué tienen en común los esteroides?

Solución: Los esteroides, al igual que los terpenos, son lípidos insaponificables; por lo tanto, carecen de ácidos

grasos en su composición. Todos los esteroides derivan de un hidrocarburo tetracíclico que es el esterano o

ciclopentano-perhidro-fenantreno, cuya estructura está formada por tres anillos de ciclohexano unidos de forma no

lineal a un ciclopentano; por lo tanto todos los esteroides tienen en común el núcleo químico esterano. Los distintos

esteroides se originan a partir de este núcleo químico (esterano), por la aparición de dobles enlaces en distintas

posiciones y de otros grupos sustituyentes, tales como grupos -OH, cadenas carbonadas, etc.

22 .- Características de las bicapas que forman los lípidos anfipáticos.

Solución: Las bicapas lipídicas constituyen la base estructural del modelo actual de las membranas celulares.

Estas bicapas lipídicas que forman principalmente los glucolípidos y los fosfolípidos, presentan las siguientes

características: Son estructuras estables. Se originan de forma espontánea sin la necesidad de aporte energético.

Estas bicapas tienden a ser extensas y a cerrarse en sí mismas en vesículas, lo que supone la formación de un

compartimiento interior. Se reparan por sí solas, reponiendo su estructura. Tienen un comportamiento fluido; es

decir, las moléculas lipídicas que las forman se pueden mover fácilmente dentro de la bicapa. Algunos de los

movimientos que pueden presentar son: difusión lateral, flexión, rotación y, más raramente, flip-flop.

23 .- ¿Cómo captan las células el colesterol y qué enfermedades se pueden originar si disminuye esta captación?

Solución: Las células de los tejidos obtienen el colesterol del plasma sanguíneo mediante un proceso de

endocitosis mediada por receptor. Mediante este proceso, las LDL se unen a receptores específicos de las

membranas de las células diana y, posteriormente, el complejo LDL-receptor se incorpora dentro de las células por

endocitosis. Si por cualquier motivo disminuye el número de receptores en las células, disminuirá la captación de

LDL y, por consiguiente, aumentará el nivel de colesterol en la sangre. A este aumento se le denomina

hipercolesterolemia. La disminución de receptores de LDL en las membranas celulares es, en algunos casos de

origen genético. Esto explica por qué hay individuos que tienen predisposición a padecer hipercolesterolemia.

Cuando el nivel de LDL en sangre es elevado, el colesterol se deposita en la cara interna de las arterias,

formándose placas, denominadas ateromas, estas placas crecen y endurecen las paredes arteriales y reducen la

luz arterial, pudiendo llegar a obstruirlas. A esta enfermedad vascular se la denomina arterioesclerosis; si la arteria

afectada es una arteria coronaria, puede provocar infarto de miocardio; si es una arteria cerebral, puede producir

trombosis.

24 .- ¿Qué propiedades tienen todos los lípidos?

Solución: Dentro del grupo de los lípidos se engloban una gran variedad de sustancias, que, aunque son diferentes

estructuralmente, todas ellas tienen en común una serie de propiedades, entre las que destacan las siguientes: Son

insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos tales como: éter, cloroformo, acetona, alcohol, etc. Esto es

debido a que poseen largas cadenas hidrocarbonadas que son apolares y, por consiguiente, son hidrófobas; no

tienen afinidad por el agua por lo que no son solubles en ella. Tienen baja densidad y son untuosos al tacto. Son

compuestos orgánicos muy reducidos, debido a las largas cadenas hidrocarbonadas que forman parte de ellos, por

lo que son muy energéticos. Esta energía se puede extraer mediante procesos de oxidación.

25 .- ¿Qué son los ácidos grasos? Solución: Los ácidos grasos son ácidos orgánicos monocarboxílicos. En todos

ellos se diferencian una cadena hidrocarbonada más o menos larga y un grupo carboxílico terminal que es el grupo

ácido (-COOH). Por lo general, tienen un número par de átomos de carbono que suele oscilar entre 12 y 24,

aunque los más abundantes tienen de 16 o 18 átomos de carbono. La fórmula general de un ácido graso es: R-

COOH, donde R es la cadena hidrocarbonada que variará de unos a otros. Los ácidos grasos no suelen

encontrarse libres, sino que están formando parte de otros lípidos y se pueden obtener a partir de ellos por

hidrólisis. Se conocen unos 100. Los características de los ácidos grasos se representan con una notación de dos

números separados por dos puntos. El primer número indica los carbonos de la cadena y el segundo, el número de

insaturaciones; las posiciones de éstas se marcan como exponentes de este segundo número. P. ej.: en el ácido

oleico el símbolo será 18: 19; es un ácido con 18 carbonos que tiene un doble enlace en el carbono 9.

26 .- Sabiendo que el símbolo del ácido palmítico es (16 : 0), escribe la reacción de esterificación que da lugar a la

tripalmitina. ¿Qué tipo de grasa será la tripalmitina? Solución: La tripalmitina es un triglicérido o grasa neutra. Se

forma por la esterificación de los tres grupos alcohólicos del glicerol con tres moléculas de ácido palmítico. En el

proceso se liberan tres moléculas de agua; una por cada enlace éster que se origina. La tripalmitina es una grasa

simple porque los tres ácidos grasos que la forman son iguales. A temperatura ambiente es sólida debido a que los

tres ácidos grasos son saturados.

27 .- Haz una clasificación de terpenos indicando los representantes más significativos de cada grupo. Solución:

Dentro de los terpenos, se diferencian varios grupos atendiendo al número de unidades de isopreno que los

forman. Los más importantes son los siguientes: Monoterpenos: Están formados por dos unidades de isopreno. En

este grupo se incluyen muchos aceites esenciales de los vegetales, que son sustancias volátiles responsables del

aroma y del sabor de las plantas. Algunos de estos compuestos son: mentol, alcanfor, geraniol, limoneno, etc.

Sesquiterpenos: Están formados por tres unidades de isopreno. El farnesol es un compuesto de este tipo.

Diterpenos: Están formados por cuatro unidades de isopreno. A este grupo pertenece el fitol, que es un alcohol que

forma parte de la clorofila; también se incluyen aquí las vitaminas A, K y E. Triterpenos: Están formados por seis

unidades de isopreno. En este grupo se incluye el escualeno, que es el precursor de los esteroides. Tetraterpenos:

Están formados por ocho unidades de isopreno. A este grupo pertenecen los carotenoides, que son pigmentos

vegetales responsables del color de muchas de las partes del vegetal. Intervienen en la fotosíntesis, captando

energía de longitud de onda diferente de la que capta la clorofila. Los más importantes son el licopeno (color rojo),

la xantofila (color amarillo) y el -caroteno (anaranjado). Este último, además, es el precursor de la vitamina A.

Politerpenos: Están formados por la unión de muchos isoprenos. A este grupo pertenece el caucho.

28 .- ¿Qué son los liposomas y para qué se pueden utilizar? Solución: Los liposomas son pequeñas vesículas que

se pueden originar en el seno del agua a partir de fosfolípidos tales como la fosfatidilcolina (lecitina). Estas

vesículas están formadas por una bicapa continua, lo que impide el contacto entre el agua y las colas hidrófobas.

Los liposomas se obtienen si se somete a ultrasonido una suspensión de lípidos. En el interior de estas pequeñas

vesículas hay agua, y pueden introducirse diversas moléculas o iones contenidos en la suspensión, tales como

productos cosméticos, medicamentos, ADN, etc. Los liposomas, gracias a la capacidad que tienen las bicapas

lipídicas de fusionarse con otras membranas, se pueden utilizar, entre otras cosas, para introducir medicamentos.

También se utilizan en biotecnología, por ejemplo, para introducir ADN extraño en el interior de una célula.

29 .- ¿A que se llama colesterol bueno y colesterol malo ? Solución: El colesterol se transporta por la sangre unido

a algunas proteínas plasmáticas formando lipoproteínas. Uno de estos tipos de lipoproteínas son las LDL también

llamadas lipoproteínas de densidad baja. De esta manera, el colesterol es transportado a los tejidos para que las

células lo utilicen para sintetizar las membranas celulares o para otras necesidades. Si el nivel de LDL en el plasma

es elevado, el colesterol se deposita en las paredes internas de las arterias, pudiendo dar lugar a enfermedades

cardiovasculares graves. Por este motivo, a estas lipoproteínas de densidad baja (LDL) se las denomina

popularmente con el nombre de colesterol malo. Hay otro tipo de lipoproteínas, llamadas HDL o lipoproteínas de

densidad alta, que se encargan de captar el colesterol de la sangre y de llevarlo hasta el hígado, desde donde se

puede eliminar a través de la bilis. Un nivel alto de estas lipoproteínas reduce el riesgo de enfermedades

vasculares. Por este motivo, a estas lipoproteínas de densidad alta (HDL) se las denomina popularmente con el

nombre de colesterol bueno.

PREGUNTAS RESUELTAS. LOS AZUCARES


LOS AZÚCARES

1.- ¿Cómo se forman compuestos tales como la desoxirribosa, el ácido glucurónico y la glucosamina?

2.- ¿Cuántos estereoisómeros tiene la D-glucosa? Escribe la fórmula de uno que sea epímero con ella en el

carbono 4 ¿De qué compuesto se trata? Escribe la fórmula de la L-glucosa ¿Qué tipo de isómero es respecto ala

D-glucosa?

3.- ¿En qué se diferencia un enlace monocarbonílico de uno dicarbonílico?

4.- ¿Qué es la sacarosa? ¿Tiene poder reductor? ¿Por qué? ¿Cómo se llama y de qué tipo es el enlace que forma

la sacarosa?

5.- ¿Qué indica que una molécula posee un carbono asimétrico? Escribe un ejemplo.

6.- ¿Qué relación existe entre carbono carbonílico, carbono anomérico y -OH hemiacetálico?

7.- ¿Qué semejanzas y diferencias existen entre epímeros y enantiómeros? Pon ejemplos.

8.- ¿Qué son isómeros geométricos o estereoisómeros? ¿Qué moléculas presentan dicha isomería?

9.- ¿Qué son las glucoproteínas? ¿Cuál es su composición? Señala su importancia biológica.

10.- ¿Qué tipos de uniones pueden darse entre dos monosacáridos para formar un disacárido?

11.- Características de los monosacáridos ¿Tienen todos los monosacáridos los mismos grupos funcionales?

¿Cuáles son?

12.- Clasifica los glúcidos en función del número de monosacáridos que presenten en su molécula.

13.- Define oligosacáridos. ¿Cuál es su importancia biológica?

14.- Escribe la fórmula de una aldopentosa y de una cetopentosa, señalando su importancia biológica.

15.- Escribe las fórmulas de las principales hexosas, señalando su importancia biológica.

16.- Formula la celobiosa ( -D-glucopiranosil 1 4 -D-glucopiranosa) e indica si tiene carácter reductor o no,

razonándolo.

17.- Realiza una clasificación de polisacáridos atendiendo a su función citando los ejemplos más importantes y los

seres o estructuras de los que forman parte.

18.- Señala las diferencias existentes entre homopolisacáridos y heteropolisacáridos. Clasifica los siguientes

polisacáridos según su estructura y su función.: Celulosa. Glucógeno, Pectina. Almidón. Hemicelulosa. Ácido

hialurónico.

19.- Señala las diferencias que existen entre el almidón y el glucógeno.

SOLUCIONES:

1.- ¿Cómo se forman compuestos tales como la desoxirribosa, el ácido glucurónico y la glucosamina? Solución: Se

forman por los cambios químicos que sufren los monosacáridos. En el caso de la desoxirribosa, se forma por

reducción, es decir, por la pérdida de un grupo hidroxilo en alguno de sus carbonos. El ácido glucurónico se forma

por oxidación, es decir, por la formación de un grupo carboxilo en el carbono terminal. La glucosamina es un

aminoazúcar que se forma por sustitución.

2.- ¿Cuántos estereoisómeros tiene la D-glucosa? Escribe la fórmula de uno que sea epímero con ella en el

carbono 4 ¿De qué compuesto se trata? Escribe la fórmula de la L-glucosa ¿Qué tipo de isómero es respecto ala

D-glucosa? Solución: El número de esteroisómeros de un compuesto depende del número de carbonos asimétricos

que tenga, siendo igual a: Número de estereoisómeros = 2n Siendo n el número de C asimétricos del compuesto.

En este caso, la glucosa tiene 4 carbonos asimétricos; entonces, el número de isómeros será de 24=16. La D-

glucosa presenta dos clases de isómeros geométricos o estereoisómeros: epímeros y enantiómeros. Los que

difieren en la posición de un -OH son epímeros. Así, por ejemplo, la galactosa es epímero de la glucosa, pues solo

se diferencia en la posición del -OH del carbono 4: Aquellos compuestos cuyas moléculas presentan imágenes

especulares son enantiómeros como sucede con la L-glucosa que es un compuesto enantiómero de la D-glucosa:

3.- ¿En qué se diferencia un enlace monocarbonílico de uno dicarbonílico?

Solución: El enlace monocarbonílico es aquel en el que intervienen un C anomérico del primer monosacárido y un

C no anomérico cualquiera del otro monosacárido. Como el C anomérico del segundo monosacárido queda libre,

se mantiene el poder reductor. El enlace dicarbonílico tiene lugar entre los carbonos anoméricos de ambos

monosacáridos. En este caso, se pierde el poder reductor.

4.- ¿Qué es la sacarosa? ¿Tiene poder reductor? ¿Por qué? ¿Cómo se llama y de qué tipo es el enlace que forma

la sacarosa? Solución: La sacarosa es un disacárido producto de la fotosíntesis, que está presente en la savia

elaborada. Es el componente del azúcar común. Se obtiene de la caña de azúcar y de la remolacha azucarera.

Está formada por -D-glucosa y -D-fructosa unidas por un enlace O-glucosídico entre los carbonos 1 y 2,

respectivamente. Este tipo de enlace es dicarbonílico, es decir, se unen los carbonos anoméricos de las dos osas,

por lo que pierde el poder reductor.

5.- ¿Qué indica que una molécula posee un carbono asimétrico? Escribe un ejemplo. Solución: Un carbono

asimétrico es aquel que se encuentra unido a cuatro radicales diferentes. P. ej. El gliceraldehído cuyo segundo

carbono presenta cuatro sustituyentes distintos. Pueden representarse en un tetraedro, de modo que en un vértice

aparece el grupo aldehído (-CHO), en otro el -OH, en otro -CH2OH, y en el último, un -H.

6.- ¿Qué relación existe entre carbono carbonílico, carbono anomérico y -OH hemiacetálico? Solución: El carbono

carbonílico es el que lleva el grupo funcional; en las aldosas es el aldehído que va colocado en el C1, y en las

cetosas, la cetona en el C2. Cuando pasamos de la fórmula lineal a la de Haworth, este mismo carbono recibe el

nombre de anomérico, y según la posición en la que vaya el -OH será el anómero. El -OH hemiacetálico es el que

interviene en la formación del enlace hemiacetal para ciclar la fórmula lineal y que, una vez ciclado el compuesto,

nos encontraremos su O dentro del ciclo, y unido al C1 en el caso de las aldosas y al C2 en el caso de las cetosas.

7.- ¿Qué semejanzas y diferencias existen entre epímeros y enantiómeros? Pon ejemplos. Solución: Son dos

clases de isómeros geométricos, pero mientras que los epímeros son compuestos que se diferencian en la posición

de un solo -OH, los enantiómeros son aquellos cuyas moléculas presentan imágenes especulares (varía la posición

de todos los -OH).

8.- ¿Qué son isómeros geométricos o estereoisómeros? ¿Qué moléculas presentan dicha isomería? Solución: La

isomería geométrica se debe a las diferencias en las moléculas por la disposición de los enlaces en el espacio. Los

isómeros geométricos o estereoisómeros los presentan aquellas moléculas que tienen uno o varios carbonos

asimétricos. Cuando los monosacáridos tienen más de un carbono asimétrico, por convenio, se denomina isómero

D al que presenta el último carbono asimétrico con el -OH a la derecha, y L al que lo presenta a la izquierda.

9.- ¿Qué son las glucoproteínas? ¿Cuál es su composición? Señala su importancia biológica. Solución: Son

compuestos mixtos en los que se encuentran unidas una fracción glucídica y una fracción no glucídica que, en este

caso, se trata de proteínas en proporción mayor a la del glúcido. Algunas son hormonas; otras se encuentran

circulando por el plasma sanguíneo como la proteína anticongelante que se encuentra en especies de climas fríos

y que contiene disacáridos derivados de la galactosa. Las más estudiadas son las que forman parte de la superficie

externa de la membrana celular. Tienen carácter antigénico.

10.- ¿Qué tipos de uniones pueden darse entre dos monosacáridos para formar un disacárido? Solución: La unión

que se produce puede ser de dos tipos: Mediante un enlace monocarbonílico, en el que intervienen un C anomérico

del primer monosacárido y un C no anomérico cualquiera del otro monosacárido. Como el C anomérico del

segundo monosacárido queda libre, se mantiene el poder reductor. Mediante un enlace dicarbonílico, el cual tiene

lugar entre los carbonos anoméricos de ambos monosacáridos. En este caso, se pierde el poder reductor.

11.- Características de los monosacáridos ¿Tienen todos los monosacáridos los mismos grupos funcionales?

¿Cuáles son? Solución: Los monosacáridos son los glúcidos más sencillos, no hidrolizables. Tienen sabor dulce,

color blanco, solubles en agua y poseen poder reductor. Su capacidad reductora se debe a la presencia del grupo

carbonilo, que es capaz de oxidarse dando un grupo ácido (-COOH). Los monosacáridos son polialcoholes con un

grupo carbonilo. Pero no todos tienen el mismo grupo carbonilo. Cuando el grupo carbonilo es un aldehído, recibe

el nombre de aldosa; cuando el grupo carbonilo es una cetona, recibirá el nombre de cetosa.

12.- Clasifica los glúcidos en función del número de monosacáridos que presenten en su molécula. Solución: En

primer lugar, las osas o monosacáridos son las unidades fundamentales de los glúcidos no hidrolizables. Los

disacáridos se forman por la unión de dos osas con desprendimiento de una molécula de agua. Oligosacáridos

formados por la unión de menos de 10 osas o monosacáridos con desprendimiento de n-1 moléculas de agua.

Polisacáridos son polímeros de monosacáridos formados por la unión de gran número de osas con

desprendimiento de n-1 moléculas de agua.

13.- Define oligosacáridos. ¿Cuál es su importancia biológica? Solución: Son cadenas cortas de monosacáridos (3

a 10) unidos mediante enlaces O-glucosídicos. Apenas se encuentran en forma libre, excepto algunos ejemplos,

como los fructosanos, formados por un resto de glucosa y varias unidades de fructosa, que se encuentran en las

plantas como sustancia de reserva. Determinadas cadenas de oligosacáridos se pueden unir a proteínas de la

membrana, formando glicoproteínas, muy variadas estructuralmente, que están relacionados con fenómenos de

reconocimiento molecular y celular.

14 .- Escribe la fórmula de una aldopentosa y de una cetopentosa, señalando su importancia biológica. Solución:

La ribosa es un componente de los nucleótidos y de los ácidos nucleicos. La ribulosa interviene en el ciclo de

fijación del CO2 que realizan las plantas para sintetizar glucosa.

15.- Escribe las fórmulas de las principales hexosas, señalando su importancia biológica. Solución: Son

combustibles metabólicos abundantes en las células. La glucosa es el azúcar de la uva; se encuentra en las frutas,

en la miel y en la sangre. La fructosa acompaña a la glucosa en la mayor parte de las frutas. La galactosa es el

azúcar de la leche.

16.- Formula la celobiosa ( -D-glucopiranosil 1 4 -D-glucopiranosa) e indica si tiene carácter reductor o no,

razonándolo. Solución: La celobiosa conserva el poder reductor porque se forma un enlace monocarbonílico, es

decir, se une el carbono anomérico de la primera glucosa con el carbono 4 alcohólico de la segunda glucosa,

quedando el carbono anomérico de dicha glucosa libre.

17.- Realiza una clasificación de polisacáridos atendiendo a su función citando los ejemplos más importantes y los

seres o estructuras de los que forman parte. Solución: Atendiendo a la función que desempeñan, los polisacáridos

se clasifican en: Polisacáridos de reserva: actúan como reserva nutritiva, pudiendo ser degradados para la

obtención de energía. Los monosacáridos son almacenados en forma de polisacáridos para evitar el aumento que

se produciría de la presión osmótica, si se almacenara directamente la glucosa. Ejemplos: Almidón, presente en las

células vegetales. Glucógeno, que se encuentra en el hígado y en el tejido muscular. Polisacáridos estructurales:

se encuentran formando parte de estructuras tales como las paredes celulares de los vegetales, el exoesqueleto de

artrópodos, cubiertas, etc. Ejemplos: Celulosa, que forma las paredes de las células vegetales. Quitina, que forma

el exoesqueleto de muchos invertebrados. Hemicelulosa y pectina, que forman las paredes de las células

vegetales. Agar-agar, se extrae de las algas rojas. Goma arábiga, con función defensiva en las plantas.

Mucopolisacáridos, presentes en los tejidos conectivos.

18.- Señala las diferencias existentes entre homopolisacáridos y heteropolisacáridos. Clasifica los siguientes

polisacáridos según su estructura y su función.: Celulosa. Glucógeno, Pectina. Almidón. Hemicelulosa. Ácido

hialurónico. Solución: Los homopolisacáridos son polímeros constituidos por un solo tipo de monosacáridos. Los

heteropolisacáridos son polímeros constituidos por dos o más monosacáridos distintos, o bien forman parte de ellos

derivados de los monosacáridos.

19.- Señala las diferencias que existen entre el almidón y el glucógeno.

Solución: El almidón es un homopolisacárido de reserva que se encuentra en las células vegetales, mientras que

el glucógeno es también un homopolisacárido de reserva presente en las células animales. El almidón es un

polímero de D-glucosa que presenta dos formas estructurales distintas: la amilosa, en la que las moléculas de

glucosa se unen mediante enlaces (1 4); la amilopectina, formada por cadenas ramificadas con enlaces (1 4) y (1

6). El glucógeno tiene una estructura molecular semejante a la amilopectina, pero más ramificada y compacta. La

cadena base está formada por glucosa unida mediante enlaces (1 4), y las ramificaciones llevan enlaces (1 6).

PREGUNTAS RESUELTAS. BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS. AGUA Y SALES MINERALES.


BIOELEMENTOS Y BIOMOLÉCULAS. AGUA Y SALES MINERALES.

1 .- ¿Qué propiedades presenta el átomo de carbono que le permiten ser el elemento químico básico en la

constitución de las moléculas de los seres vivos?

2 .- ¿Qué son las biomoléculas o principios inmediatos?; ¿qué tipos conoces?

3 .- ¿Cuáles son los principales tampones que actúan en los seres vivos?

4 .- ¿Qué es la ósmosis? Define los conceptos de membrana semipermeable y de disolución hipoosmótica,

hiperosmótica e isoosmótica.

5 .- Estudia los siguientes diagramas e indica las principales diferencias entre la composición de la corteza

terrestre y el cuerpo humano.

6 .- ¿Qué es una macromolécula? Realiza una tabla de las principales macromoléculas presentes en los seres

vivos, indicando los monómeros que las originan.

7 .- ¿Qué es una reacción de hidrólisis?; ¿de qué forma puede actuar el agua como reactivo químico?

8 .- ¿Qué es la escala de pH? Si el pH de una disolución aumenta un punto, ¿cómo varía la concentración de H+?

9 .- ¿Qué consecuencias tendría para un organismo la pérdida del equilibrio iónico?

10 .- Indica la función y el grupo al que pertenecen los siguientes bioelementos:Fe, C, Ca, Na y P.

11 .- ¿Qué son las interacciones hidrofóbicas? ¿Cuál es su importancia biológica?

12 .- ¿Con cuántas moléculas vecinas puede enlazar una molécula de agua? Justifica la respuesta.

13 .- ¿Qué es una disolución amortiguadora o tampón?; ¿cómo actúa?

14 .- ¿En qué formas pueden encontrarse las sales minerales en los seres vivos? ¿Qué funciones realizan en cada

caso?

15 .- ¿Qué son los bioelementos?, ¿cómo se clasifican?

16 .- ¿Por qué decimos que el agua es un dipolo? ¿Cuáles son las consecuencias de su estructura dipolar?

17 .- Indica si las disoluciones son ácidas, básicas o neutras; la concentración de OH-, y el valor del pH de cada

disolución.

18 .- ¿Qué es un oligoelemento? Señala tres ejemplos y explica su función.

19 .- Además de los enlaces covalentes que mantienen unidos los átomos de las moléculas orgánicas, ¿qué otros

tipos de interacciones moleculares se establecen entre ellas?

20 .- ¿Por qué se dice que el agua es el disolvente universal?

SOLUCIONES:

1 .- ¿Qué propiedades presenta el átomo de carbono que le permiten ser el elemento químico básico en la

constitución de las moléculas de los seres vivos? Solución: Las características del átomo de carbono son: - Forma

con facilidad enlaces covalentes fuertes y estables, lo que confiere gran estabilidad a las moléculas de los seres

vivos. - Los átomos de carbono se pueden unir entre sí formando largas cadenas, moléculas ramificadas, e,

incluso, cíclicas, lo que permite construir moléculas variadas y complejas. - El carbono presenta cuatro orbitales

enlazantes dispuestos en forma de tetraedro a los que pueden unirse hasta cuatro átomos o grupos funcionales

diferentes. Esto permite la formación de gran cantidad de moléculas tridimensionales con propiedades diferentes. -

Los átomos de carbono forman dobles y triples enlaces entre sí y con el oxígeno y el nitrógeno, produciéndose un

aumento de las variantes moleculares. - Las características del átomo de carbono permiten la formación de una

inmensa variedad de moléculas con estructuras y propiedades distintas. La gran variabilidad y complejidad que

muestran los seres vivos es consecuencia de este hecho.

2 .- ¿Qué son las biomoléculas o principios inmediatos?; ¿qué tipos conoces? Solución: Las biomoléculas son las

moléculas que constituyen a los seres vivos. Anteriormente se las llamaba principios inmediatos, ya que son

compuestos o grupos de compuestos que se obtienen a partir de una muestra biológica por métodos

exclusivamente físicos, tales como centrifugación, diálisis, filtración... Se distinguen dos tipos de biomoléculas:

Inorgánicas. No son exclusivas de los seres vivos, y son el agua y las sales minerales. Orgánicas. Son exclusivas

de los seres vivos. Son los glúcidos, los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos.

3 .- ¿Cuáles son los principales tampones que actúan en los seres vivos? Solución: Entre los principales tampones

que actúan en los seres vivos, podemos citar dos: - El tampón fosfato, que actúa en el medio intracelular y tiene

una zona de capacidad de tamponamiento alrededor de valores de pH de 6,86. Su actividad es debida al equilibrio

entre el fosfato monobásico y el fosfato dibásico. - Tampón bicarbonato: actúa en los líquidos extracelulares como

la sangre. Su actividad se presenta en torno a valores de pH de 7,4. Su funcionamiento se basa en el equilibrio

existente entre el ion bicarbonato y el ácido carbónico, que, a su vez, puede disociarse en CO2 y H2O.

4 .- ¿Qué es la ósmosis? Define los conceptos de membrana semipermeable y de disolución hipoosmótica,

hiperosmótica e isoosmótica. Solución: La ósmosis es un fenómeno mediante el cual dos disoluciones de distinta

concentración y que se encuentran separadas por una membrana semipermeable tienden a igualar sus

concentraciones por el paso de agua desde la solución más diluida hacia la más concentrada. Membrana

semipermeable: es aquella que permite el paso del agua, pero no el de las sustancias disueltas en ella (solutos).

Disoluciones isoosmóticas: son dos disoluciones que presentan la misma concentración. Disolución hipoosmótica e

hiperosmótica. Una disolución hipoosmótica es aquella que presenta menor concentración frente a otra llamada

hiperosmótica.

5 .- Estudia los siguientes diagramas e indica las principales diferencias entre la composición de la corteza

terrestre y el cuerpo humano. Solución: En los diagramas se observa que la composición de la corteza terrestre

presenta grandes diferencias con la de un ser vivo como es el hombre. - Los elementos más abundantes de la

corteza son O, Si, Al y Fe, mientras que el 99% de la masa del cuerpo humano está formada por C, H, O y N.

Únicamente el oxígeno es un elemento mayoritario en ambas muestras. - Es importante señalar el hecho de que el

carbono, que es la base de las moléculas de los seres vivos, es un elemento muy minoritario en la corteza

terrestre, mientras que un elemento con características semejantes a él, como es el silicio, es uno de los

compuestos más abundantes. - El Al y el Fe son elementos muy abundantes en la corteza terrestre (7,9% y 4,5%,

respectivamente), pero aparecen en la composición de los seres vivos como elementos traza. La comparación

entre la composición de la corteza terrestre, el lugar donde se desarrolla la vida, y la del hombre nos lleva a pensar

que la evolución química seleccionó aquellos elementos químicos que presentan unas características idóneas para

constituir las moléculas de los seres vivos. Aquellos elementos capaces de dar lugar a una gran variedad de

moléculas estables y complejas.

6 .- ¿Qué es una macromolécula? Realiza una tabla de las principales macromoléculas presentes en los seres

vivos, indicando los monómeros que las originan. Solución: Las macromoléculas son polímeros formados en

reacciones de polimerización por la unión de moléculas más sencillas, llamadas monómeros o eslabones

estructurales. Las macromoléculas, a su vez, pueden despolimerizarse, obteniéndose los correspondientes

monómeros.

7 .- ¿Qué es una reacción de hidrólisis?; ¿de qué forma puede actuar el agua como reactivo químico? Solución: La

hidrólisis es una reacción química que consiste en la ruptura de enlaces moleculares mediante la incorporación de

una molécula de agua. En la hidrólisis, el agua actúa de forma disociada, proporcionando a la reacción los iones H+

y OH- necesarios. El agua actúa como reactivo químico de dos formas: - Como agua disociada, proporcionando

los H+ y OH- necesarios para las reacciones de hidrólisis. - En reacciones de óxido-reducción, facilitando O2 y

H2 , como ocurre, por ejemplo, en la fotosíntesis, que utiliza el H2O como último dador de electrones y desprende

oxígeno.

8 .- ¿Qué es la escala de pH? Si el pH de una disolución aumenta un punto, ¿cómo varía la concentración de H+?

Solución: El agua se comporta como un electrólito débil en el que una pequeña cantidad de moléculas se

encuentran disociadas según la ecuación: H2O ? H+ + OH- A 25 ?C el equilibrio que se establece es el siguiente:

[H+] · [OH- ] = 1,0 · 10-14 que es una constante llamada producto iónico del agua. De este valor se deduce que:

[H+] = [OH- ] = 1,0 · 10-7 Cuando el agua contiene sustancias disueltas, el equilibrio varía, de tal modo que si la

[H+] aumenta, la [OH-] disminuye, y viceversa. Así, una disolución donde la [H+] = 10-7 es una disolución neutra; si

la [H+] > 10-7, es ácida, y si [H+] < 10-7, es alcalina o básica. Para simplificar el cálculo, se ha definido la escala de

pH, que expresa la [H+] utilizando logaritmos. El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración de

H+: pH = -log [H+] Si el pH = 7, la disolución es neutra; un valor de pH < 7 indica una disolución ácida, y un pH > 7,

básica. Como la escala de pH es logarítmica, el aumento de un punto en su valor supone una disminución de diez

veces en la concentración de H+.

9 .- ¿Qué consecuencias tendría para un organismo la pérdida del equilibrio iónico? Solución: El mantenimiento

del equilibrio iónico es fundamental para el correcto funcionamiento de los seres vivos. La pérdida de este equilibrio

puede conducir a graves alteraciones, como son: - La generación de fenómenos osmóticos en las células que

pueden conducir a la muerte celular. - La eliminación de la acción antagónica que realizan algunos cationes para

regular la actividad de órganos como el corazón. En general, este antagonismo se ejerce entre un catión

monovalente que realiza una acción que es contrarrestada por uno divalente. - La pérdida de solubilidad de

algunas proteínas, ya que las sales minerales modifican las propiedades disolventes del agua. - Se verían

afectadas otras acciones específicas controladas por las sales minerales, como la actividad de muchas enzimas, la

transmisión del impulso nervioso, la contracción muscular, etc.

10 .- Indica la función y el grupo al que pertenecen los siguientes bioelementos:Fe, C, Ca, Na y P. Solución: Hierro

(Fe). Se incluye en los oligoelementos. Es un componente de los grupos hemo de las moléculas que transportan o

almacenan oxígeno (hemoglobina y mioglobina). Además, es un cofactor de enzimas mitocondriales

transportadoras de electrones. Carbono (C). Es un bioelemento primario. Es el constituyente básico de las

moléculas de los seres vivos. Calcio (Ca). Pertenece a los bioelementos secundarios. En forma iónica, participa en

la contracción muscular, en la coagulación sanguínea y en la transmisión del impulso nervioso. Como CaCO3,

forma estructuras esqueléticas. Sodio (Na). Bioelemento secundario. Participa en la creación de los gradientes de

membrana, imprescindibles para la transmisión del impulso nervioso. Mantiene el equilibrio osmótico y neutraliza

las cargas de las macromoléculas. Fósforo (P). Es un bioelemento primario. Está presente en muchas moléculas

biológicas como los fosfolípidos, los ácidos nucleicos o el ATP (donde forma enlaces ricos en energía). En forma de

fosfatos, aparece en esqueletos y dientes, y tiene acción tamponadora.

11 .- ¿Qué son las interacciones hidrofóbicas? ¿Cuál es su importancia biológica? Solución: Las interacciones

hidrofóbicas se producen entre grupos apolares o hidrófobos que tienden a agruparse entre sí para evitar el

contacto con el agua. Tienen gran importancia biológica, ya que son las responsables de la formación de las

membranas biológicas y del plegamiento de muchas proteínas. Las membranas biológicas están constituidas por

moléculas anfipáticas (fosfolípidos). Estas forman bicapas, situando sus grupos polares en contacto con el agua y

las cadenas hidrófobas enfrentadas entre sí para evitar el contacto con el agua. Son también las responsables del

plegamiento de muchas proteínas, macromoléculas formadas por la unión de aminoácidos. Algunos aminoácidos

presentan grupos hidrófobos que repelen el agua e interaccionan con otros similares, provocando el plegamiento

específico de la proteína.

12 .- ¿Con cuántas moléculas vecinas puede enlazar una molécula de agua? Justifica la respuesta. Solución: El

carácter dipolar de la molécula de agua permite que, potencialmente, pueda establecer enlaces de hidrógeno con

otras cuatro moléculas de agua. Cada uno de los hidrógenos de una molécula puede establecer interacciones con

las cargas parciales negativas de los oxígenos de otras dos moléculas, mientras que las dos cargas negativas del

átomo de oxígeno pueden enlazar con las cargas parciales positivas de los átomos de hidrógeno de otras dos. En

el agua líquida, los puentes de hidrógeno se forman y se destruyen continuamente, estableciendo cada molécula

de agua un promedio de 3,4 enlaces con sus vecinas. En el hielo, cada molécula forma el número máximo de

enlaces (cuatro) originando una estructura reticular regular.

13 .- ¿Qué es una disolución amortiguadora o tampón?; ¿cómo actúa? Solución: Los sistemas amortiguadores,

tampón o buffer son soluciones acuosas de ácidos débiles que neutralizan las variaciones de pH de un medio

aunque se añadan cantidades apreciables de un ácido o de una base. Los sistemas amortiguadores se basan en

las propiedades de los ácidos débiles, que son aquellos que no se disocian totalmente en disoluciones acuosas, y

que, a determinados valores de pH, actúan como ácidos o como bases, es decir, ceden protones al medio o los

aceptan. Cuando en el medio existe un exceso de H+, el tampón actúa como base y los acepta, y, cuando se

produce un exceso de OH- actúa como un ácido, liberando protones que los neutralizan. La capacidad de

amortiguación del tampón se produce en torno a un valor de pH próximo al pK del ácido. El pK es la constante de

ionización, y se corresponde con un valor de pH en el que existe la misma cantidad de ácido en estado disociado y

sin disociar. Cada ácido débil tiene un pK característico, y, por tanto, actúan como amortiguadores a diferentes

valores de pH.

14 .- ¿En qué formas pueden encontrarse las sales minerales en los seres vivos? ¿Qué funciones realizan en cada

caso? Solución: Las sales minerales se encuentran en los seres vivos en dos formas: - Forma sólida o precipitada.

Actúan originando formas esqueléticas y de sostén. Por ejemplo, el CaCO3 participa en la formación de los

esqueletos de moluscos, crustáceos, corales y vertebrados. El fosfato cálcico endurece los huesos de los

vertebrados. La sílice forma el caparazón de algunos microorganismos como las diatomeas e impregna tallos de

algunas plantas como las gramíneas. - En disolución se encuentran en forma iónica, siendo los principales iones:

Entre las funciones de las sales en disolución destacan: - Actúan como sistemas tampón controlando las

variaciones del pH. - Mantienen el equilibrio osmótico. - Modifican las propiedades disolventes del agua. -

Contribuyen a estabilizar los coloides. - Presentan acciones específicas participando en un gran número de

procesos fisiológicos, como la activación de enzimas, la transmisión del impulso, la contracción muscular, la

creación de potenciales de membrana, la coagulación sanguínea, etc.

15 .- ¿Qué son los bioelementos?, ¿cómo se clasifican? Solución: Los bioelementos son los elementos químicos

que constituyen las moléculas de los seres vivos. De todos los elementos conocidos, se han identificado como

bioelementos unos setenta, aunque solo son comunes a todos los seres vivos alrededor de veinticinco. Los

bioelementos se clasifican en tres grupos: - Bioelementos primarios. Constituyen las moléculas de los seres vivos

y representan el 99% de la masa de las células. Son el C, el H, el O y el N y, en menor proporción, el S y el P. -

Bioelementos secundarios. Aparecen generalmente en forma iónica, y son el Na+, el Ca2+, el K+, el Mg2+ y el Cl-.

Se encuentran presentes en el medio celular en pequeñas cantidades, incluso en proporciones por debajo del

0,1%. - Oligoelementos. Son aquellos elementos químicos que están presentes en los seres vivos de forma

vestigial (por debajo del 0,1%), pero cuya presencia es fundamental para permitir su buen funcionamiento. Su

ausencia suele provocar enfermedades carenciales, aunque si superan una cierta concentración producen

intoxicaciones. Se conocen alrededor de sesenta oligoelementos, entre los que se encuentran el Fe, el Cu, el Zn, el

Mn, el Co, el I...

16 .- ¿Por qué decimos que el agua es un dipolo? ¿Cuáles son las consecuencias de su estructura dipolar?

Solución: El agua es una molécula formada por la unión de un átomo de oxígeno con dos átomos de hidrógeno. Su

naturaleza dipolar se debe a que el átomo de oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno. Este hecho

provoca que los electrones compartidos en los enlaces se sitúen más cerca del oxígeno que de los hidrógenos,

generándose dos cargas parciales negativas en la zona del oxígeno y una carga parcial positiva en cada uno de los

hidrógenos. Aunque la molécula de agua presenta una carga neta neutra, es una molécula dipolar. Debido a la

separación de cargas, las moléculas de agua pueden atraerse entre sí por fuerzas electrostáticas entre las cargas

parciales negativas situadas sobre el oxígeno de una molécula y las cargas parciales positivas situadas sobre los

hidrógenos de otras. Este tipo de atracción electrostática se llama enlace por puentes de hidrógeno. Cada molécula

de agua puede formar, teóricamente, enlaces de hidrógeno con cuatro moléculas vecinas. Estos enlaces se forman

y se destruyen continuamente, lo que hace que el agua a temperatura ambiente sea un líquido que presenta una

elevada cohesión interna, baja viscosidad y elevada reactividad química. Se dispone de tres disoluciones que

presentan las siguientes concentraciones de H+: - Disolución 1: [H+] = 1,0 · 10-7 - Disolución

2: [H+] = 1,0 · 10-2 - Disolución 3: [H+] = 1,0 · 10-9

17 .- Indica si las disoluciones son ácidas, básicas o neutras; la concentración de OH-, y el valor del pH de cada

disolución. Solución: Disolución 1: Neutra. [OH- ] = 1,0 · 10-7 pH = 7. Disolución 2: Ácida. [OH- ] = 1,0 · 10-12 pH =

2. Disolución 3: Básica. [OH- ] = 1,0 · 10-5 pH = 9

18 .- ¿Qué es un oligoelemento? Señala tres ejemplos y explica su función. Solución: Los oligoelementos son

aquellos elementos químicos que están presentes en los seres vivos de forma vestigial (por debajo del 0,1%), pero

su presencia es fundamental para permitir su buen funcionamiento. Su ausencia suele provocar enfermedades

carenciales, aunque si superan una cierta concentración producen intoxicaciones. Se conocen alrededor de

sesenta oligoelementos, entre los que se encuentran el Fe, el Mn, el Co. - Hierro (Fe). Es un componente de los

grupos hemo de las moléculas transportadoras de oxígeno (mioglobina y hemoglobina). Además, es un cofactor de

enzimas mitocondriales transportadoras de electrones. - Manganeso (Mn). Actúa como catalizador en muchas

reacciones químicas. Participa en la fotólisis del agua durante la fotosíntesis. - Cobalto (Co). Forma parte de la

vitamina B12, que es necesaria para la síntesis de la hemoglobina.

19 .- Además de los enlaces covalentes que mantienen unidos los átomos de las moléculas orgánicas, ¿qué otros

tipos de interacciones moleculares se establecen entre ellas? Solución: En las moléculas orgánicas se produce otro

tipo de enlaces no covalentes que mantienen la estructura de ciertas moléculas complejas o que asocian unas

moléculas a otras. Estas interacciones son las siguientes: - Enlaces o puentes de hidrógeno. Se forman entre un

átomo de hidrógeno que está unido covalentemente a un átomo electronegativo y otro átomo electronegativo. En

este caso, el hidrógeno es atraído por dos átomos diferentes. Estabilizan la estructura tridimensional de las

proteínas y de los ácidos nucleicos. - Interacciones electrostáticas. Se produce cuando un grupo funcional que

presenta carga iónica (+) o (-) es atraído por otro de carga opuesta. También se llaman enlaces iónicos. -

Interacciones hidrofóbicas. Se producen entre grupos apolares o hidrófobos que tienden a agruparse entre sí para

evitar el contacto con el agua. Son las responsables de la formación de las membranas biológicas y del

plegamiento de muchas proteínas. - Fuerzas de Van der Waals: son interacciones muy débiles e inespecíficas que

se producen entre dos átomos que se encuentran a una distancia superior a un valor mínimo, por debajo del cual

se produce repulsión entre sus nubes de electrones. Debido a su debilidad, son importantes cuando se suman

muchas de estas interacciones entre dos moléculas. Participan en las uniones enzima-sustrato y antígeno-

anticuerpo.

20 .- ¿Por qué se dice que el agua es el disolvente universal? Solución: El agua es el disolvente universal porque

es capaz de disolver más sustancias que cualquier otro líquido conocido. Esto es posible gracias a la polaridad de

la molécula de agua, que permite establecer interacciones electrostáticas entre sus cargas positivas y negativas

con cualquier compuesto iónico y con moléculas que presentan grupos polares. Los compuestos que se disuelven

en el agua son: - Compuestos iónicos como las sales minerales. Se disuelven gracias a la atracciones

electrostáticas que se establecen entre los dipolos del agua y los iones de la sal. - Moléculas polares (con grupos

carbonilos, hidroxilos, carboxilo...). Se disuelven con facilidad estableciendo puentes de hidrógeno entre el agua y

los grupos funcionales de las moléculas. - Moléculas anfipáticas (con grupos polares y grupos no polares). Se

dispersan en el agua formando micelas, quedando los grupos polares en contacto con el agua, y los apolares,

hacia el interior de la micela. El tampón bicarbonato controla las variaciones de pH de la sangre. Explica cómo

actúa ante un aumento en la concentración de H+ y ante una disminución de dicha concentración. El tampón

bicarbonato presenta su actividad en torno a valores de pH de 7,4. Su funcionamiento se basa en el equilibrio

existente entre el ion bicarbonato y el ácido carbónico, que, a su vez, puede disociarse en CO2 y H2O. - Cuando

se produce un aumento en la concentración de H+ en la sangre, es decir, se produce acidificación, el equilibrio del

tampón bicarbonato se desplaza hacia la derecha aumentando la cantidad de ácido carbónico (H2CO3). Este se

disocia en CO2 y H2O, eliminándose el exceso de CO2 al exterior. - Si se produce una disminución de la

concentración de H+, el medio se alcaliniza, el equilibrio se desplaza a la izquierda, para lo cual debe incorporarse

CO2 del exterior que al combinarse con el H2O repara las pérdidas de H2CO3. La concentración salina del

protoplasma de los glóbulos rojos es, aproximadamente, de 0,3 M. ¿Qué sucedería si introdujéramos glóbulos rojos

en agua destilada?, ¿y si los introdujéramos en una disolución cuya concentración fuera 0,7 M? Las membranas de

los glóbulos rojos, al igual que todas las membranas biológicas, se comportan como membranas semipermeables.

Por tanto, al introducir glóbulos rojos en disoluciones de diferente concentración, sufrirán fenómenos osmóticos. -

En el caso del agua destilada, los glóbulos rojos se encuentran en una disolución hipoosmótica respecto a la

concentración de su citoplasma. La consecuencia será la entrada de agua a la célula para intentar equilibrar las

concentraciones. Esta entrada de agua provocará que la célula estalle. - En una disolución 0,9 M la célula se

encuentra en un medio hiperosmótico, por lo que el agua tiende a salir al medio extracelular. La célula se arrugará

(retracción), pudiendo llegar a producirse la muerte celular.

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