MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO OPCION A 1. Los triacilglicéridos o grasas son utilizados en la alimentación humana. a) Explique su composición química (0,5 puntos). b) Explique la diferencia, desde el punto de vista químico, entre los aceites (grasas líquidas a temperatura ambiente) y los sebos (grasa sólidas a temperatura ambiente) (0,5 puntos). c) Explique en qué consiste la saponificación (0,5 puntos). d) Mencione dos grupos de lípidos insaponificables (0,5 puntos). 2. Las mitocondrias son unos orgánulos que están presentes en las células eucariotas. a) Haga un esquema o dibujo de una mitocondria y señale sus componentes (1 punto). b) Indique la localización en las mitocondrias de los siguientes procesos metabólicos: cadena de transporte de electrones y ciclo de Krebs (0,5 puntos). c) ¿Cómo se llaman los productos del ciclo de Krebs que al oxidarse ceden sus electrones a la cadena de transporte electrónico?, ¿cuál es el aceptor final de los electrones? (0,5 puntos). 3. Respecto al ciclo celular. a) Defina el estado de interfase de dicho ciclo, indique en qué forma se encuentran el material genético de la célula en ese estado (0,5 puntos). b) Señale los distintos períodos en los que se divide la interfase (0,75 puntos). c) Explique lo que ocurre en cada uno de ellos (0,75 puntos). 4. La siguiente secuencia nucleotídica corresponde a un fragmento del inicio de un gen de una cepa bacteriana: 3´ TACAATTCCCGGGCAACACAC 5´ a) Escriba la secuencia de bases del ARN mensajero que se puede sintetizar e indique su polaridad (0,5 puntos). b) ¿Cuál es el número máximo de aminoácidos que puede codificar este fragmento (0,5 puntos). c) ¿Qué características del código genético ha utilizado para determinar el número de aminoácidos? (0,5 puntos). d) Si se detectara una variante de la cepa que produjera un polipéptido de cinco aminoácidos, ¿cómo pudo producirse la variante? (0,5 puntos). 5. En la industria alimentaria existen procesos en los que se utilizan levaduras. a) Ponga un ejemplo de proceso industrial relacionado con la industria alimentaria en el que se utilicen levaduras e indique cómo se denomina el proceso metabólico que tiene lugar (0,5 puntos). b) ¿Cuál es el balance global del proceso metabólico citado anteriormente? (0,5 puntos). c) Realice un esquema de la organización celular de las levaduras. (1 punto). www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO OPCION B 1. En relación con los glúcidos: a) Indique si los siguientes compuestos: sacarosa, almidón, glucógeno y lactosa son disacáridos o polisacáridos (1 punto). b) En relación con los compuestos indicados en el apartado anterior, indique en qué tipo de célula, animal o vegetal, se encuentran los homopolisacáridos y cuál es su función (1 punto). 2. La siguiente vía metabólica, cuya reacción global se indica a continuación, es esencial para el metabolismo de las células animales: Glucosa + 2 NAD ++ 2 ADP + 2 Pi → 2 Piruvato + 2 NADH + 2 H+ + 2 ATP + 2 H2 O a) Indique el nombre de la vía y en qué compartimento celular se produce (0,5 puntos). b) Explique los posibles destinos metabólicos que puede tener el piruvato producido (1 punto). c) Escriba la reacción global de oxidación de la glucosa (0,5 puntos). 3. En relación con los procesos de mitosis y meiosis celulares: a) Haga un esquema comparativo entre la metafase mitótica y la primera metafase meiótica en un organismo 2n = 4 cromosomas (1 punto). b) Durante la mitosis, indique en qué momento se transforma la cromatina en cromosomas y cuándo se transforman los cromosomas en cromatina (0,5 puntos). c) En la meiosis: indique en qué fase o período se separan los cromosomas y en qué período o fase se separan las cromátidas (0,5 puntos). 4. EN relación la expresión de la información genética: a) Cite y defina los dos procesos que tiene lugar en la expresión de la información genética (1 punto). b) Dónde tienen lugar los procesos anteriores en células procariotas y eucariotas (1 punto). 5. En relación con la respuesta inmunitaria primaria y secundaria: a) Cuando se origina la respuesta inmune primaria y cuando la secundaria (0,5 puntos). b) Explique dos diferencias entre la respuesta inmune primaria y la secundaria e indique qué tipo de células son las responsables de las diferencias entre ambos tipos de respuestas (0,75 puntos). c) ¿Qué método de inmunización artificial se basa en inducir el desarrollo de la respuesta inmune?. Explique el procedimiento de este método y su finalidad (0,75 puntos). www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO OPCION A 1. Solución: a) Los triglicéridos son lípidos saponificables que están compuestos por una molécula de glicerina que se encuentra esterificada con tres ácidos grasos. El enlace éster tiene lugar entre el grupo hidroxilo (-OH) de un alcohol, en este caso es la glicerina, y el grupo carboxilo (COOH) de un ácido graso. También reciben el nombre de grasas neutras porque no tienen carga eléctrica. Los triglicéridos son moléculas apolares y prácticamente insolubles en agua debido a que los grupos hidroxilo (-OH) de la glicerina, que son polares, están unidos mediante enlaces éster a los grupos carboxilo (-COOH) de los ácidos grasos. Los triglicéridos suponen la reserva energética tanto en animales como en vegetales. Se acumulan en vacuolas en las células vegetales y en mamíferos en una células especiales denominadas adipocitos. Otra importante función, es actuar como aislantes térmicos y almacén de alimento. b) Los triglicéridos que son sólidos a temperatura ambiente, se les conoce generalmente como “grasas o sebos” y los ácidos grasos que los constituyen son saturados (no poseen dobles enlaces en su molécula) y de cadena larga, por tanto, de punto de fusión elevado. Por el contrario, los triglicéridos cuyos ácidos grasos son insaturados son líquidos y se les denomina “aceites”. Por hidrogenación los ácidos grasos insaturados pierden los dobles enlaces pasando el triglicérido al estado sólido. Esta propiedad es aprovechada en la industria para fabricar mantequillas a partir de aceites. c) La principal diferencia entre los lípidos saponificables y los insaponificables estriba en que los primeros contienen ácidos grasos en su estructura molecular, mientras que los lípidos insaponificables carecen de ellos. Los ácidos grasos tienen un comportamiento de ácidos moderadamente fuertes, que les permite realizar reacciones de esterificación y de saponificación. - La esterificación es la reacción química que se produce entre un ácido graso y un alcohol, con formación de un éster y una molécula de agua. Ácido graso + alcohol esterifica ción → éster + agua www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO Mediante hidrólisis los ésteres se rompen liberando el ácido graso y el alcohol - La saponificación es una reacción típica de los ácidos grasos en la cual reaccionan con álcalis o bases obteniéndose una sal del ácido graso, denominada jabón. ción Ácido graso + base saponifica → jabón + agua d) Los lípidos insaponificables no pueden realizar la reacción de saponificación ya que carecen de ácidos grasos en su estructura molecular, es decir, carecen de enlaces ésteres que producen jabones por hidrólisis alcalina. Los lípidos insaponificables se clasifican en esteroides, terpenos y prostaglandinas. Entre los esteroides destacan los esteroles, que incluyen numerosas moléculas de interés biológico, tales como el colesterol. 2. Solución: a) La mitocondria es un orgánulo citoplasmático presente de forma permanente en las células eucariotas, cuya función es fundamentalmente energética al intervenir en la respiración celular aerobia. Las mitocondrias presentan formas variables, observándose al microscopio electrónico como formaciones filamentosas o granulares. Sin embargo, suelen tener forma cilíndrica, a modo de bastón. El diámetro suele ser constante y oscila entre las 0,5 y 1 µm. Su estructura se observa en corte longitudinal. Son orgánulos limitados por una doble membrana: la membrana mitocondrial externa es lisa, mientras que la membrana mitocondrial interna forma unas invaginaciones o repliegues denominadas crestas mitocondriales. Entre ambas membranas existe un espacio intermembranoso. El espacio delimitado por la membrana interna es la matriz mitocondrial y contiene, entre otros componentes, ADN y ribosomas. Espacio intermembrana Matriz mitocondrial ADN Ribosomas Cresta mitocondrial Membrana mitocondrial externa Membrana mitocondrial interna www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO b) El ciclo de Krebs se desarrolla en la matriz mitocondrial donde se encuentran todas las enzimas necesarias para su funcionamiento. La cadena de transporte electrónico consta de una serie de enzimas oxidorreductasas que recogen los electrones de los coenzimas reducidos obtenidos en fases catabólicas anteriores y los van pasando de una a otra hasta un aceptor final de electrones, el oxígeno molecular, que al reducirse, origina agua. Esta cadena de transporte electrónico se encuentra ubicada en la membrana de las crestas mitocondriales. c) El ciclo de Krebs está constituido por una serie de reacciones que se desarrollan a expensas de una serie de ácidos orgánicos que forman el denominado ciclo. También se le llama ciclo del ácido cítrico o de los ácidos tricarboxílicos porque dicho ácido, que posee tres grupos carboxilo (-COOH) es uno de los compuestos que aparecen en él. Durante el ciclo de Krebs, el grupo acetilo del acetil-CoA procedente del piruvato obtenido en la glucólisis o de la degradación metabólica de ácidos grasos, es degradado a CO2 y a átomos de hidrógeno. Los protones obtenidos de la deshidrogenación son transferidos a las coenzimas NADH y FADH2 . La reoxidación de las coenzimas tiene lugar en la cadena respiratoria obteniéndose ATP mediante fosforilación oxidativa. Los electrones cedidos por las coenzimas a la cadena de transporte van pasando de una molécula transportadora a otra hasta el aceptor final de los electrones, que es el oxígeno molecular. 3. Solución: a) Una propiedad de las células que están en crecimiento, tanto procariotas como eucariotas, es la capacidad de duplicar su ADN genómico y pasar copias idénticas de esta información a las células hijas. Este fenómeno se denomina ciclo celular, comprende el período de tiempo desde que se forma una células hasta que se divide y está constituido por dos etapas o estados claramente diferentes: - El estado de división celular o mitosis y separación de las células hijas. - El estado de no división o interfase o periodo de crecimiento celular. En este estado la célula realiza sus funciones habituales y, si está destinada a la división celular, la duplicación o replicación del ADN. El material genético o ADN de una célula eucariota que se encuentra en interfase se asocia a unas proteínas denominadas histonas constituyendo una estructura denominada cromatina. b y c)La interfase comprende a su vez tres períodos: G1 , S y G2 y dura aproximadamente el 90 % del total del ciclo celular. - Fase G1 : es el período más variable en el tiempo del ciclo celular, pudiendo durar de 2 o 3 horas a muchos días, o incluso años. Es una fase de alta actividad metabólica, donde los genes se transcriben y traducen en proteínas. La observación de esta fase al microscopio electrónico se caracteriza por la presencia del diplosoma que está formado únicamente por los dos centriolos característicos. Hay determinadas células que detienen su ciclo en la fase G0 , experimentan una serie de transformaciones que las conducen a una diferenciación celular, de modo que la célula se www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO especializa y expresa sólo aquellos genes que le permiten desempeñar su actividad concreta en el tejido. Es el caso de células altamente especializadas, como las neuronas, cuya diferenciación celular no las permite volver a dividirse. - Fase S: su nombre viene de “síntesis” ya que durante esta fase ocurre la replicación del ADN y la síntesis de proteínas e histonas. Cada molécula de ADN se replica en dos moléculas idénticas de ADN; de modo que las histonas y las otras proteínas cromosómicas se unen rápidamente al nuevo ADN. Comienza la duplicación del diplosoma, al formar cada centriolo otro perpendicular a él. - Fase G2 : Durante esta fase no hay síntesis de ADN, aunque si éste está dañado, se puede reparar. Se produce un continuo crecimiento celular y continúa también la síntesis de otras macromoléculas (ARN, proteínas, lípidos, microtúbulos del huso acromático,...). Los centriolos, ya duplicados, forman dos diplosomas que permanecen reunidos en el mismo centrosoma. Tras la fase G2 la célula entra en la fase M (de mitosis) en la cual la célula se divide en dos células hijas. 4. Solución: a) La transcripción: es la primera fase de la síntesis proteica. El proceso consiste en la síntesis de un ARNm, tomando como molde una de las dos cadenas del ADN y está catalizado por las ARN-polimerasas. Estas enzimas se desplazan a lo largo de la cadena de ADN “leyéndola” en sentido 3´-5´, mientras que el sentido de síntesis del ARN es 5´-3´. Para poder averiguar la secuencia de las dos hebras de ADN del que proviene el ARN de la figura hay que tener en cuenta: 1. La ley de complementaridad de bases. 2. El sentido de síntesis de las ARN polimerasas. 3. La timina es exclusiva del ADN y el uracilo del ARN. Por lo tanto, la secuencia del ARNm transcrita a partir de la secuencia de ADN de la figura será la siguiente: ADN 3´ TACAATTCCCGGGCAACACAC 5´ ARNm 5´ AUGUUAAGGGCCCGUUGUGUG 3´ b y c) La clave genética establece la relación que hay entre la secuencia de nucleótidos de los genes y la secuencia de aminoácidos de las proteínas, es decir, la relación existente entre la estructura primaria de ambos tipos de biomoléculas. Para descifrar el código genético se utilizó como hipótesis de trabajo que tres bases (un codón) codificaban un aminoácido, ya que el número de secuencias posibles formadas por tres nucleótidos es 43 = 64, número más que suficiente para codificar los 20 aminoácidos proteicos. Si los codones se formasen con dos letras, el número de secuencias posibles sería 42 = 16 y, por tanto, no sería un número suficiente para codificar los 20 aminoácidos. www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO Además hay que tener en cuenta una característica general del código genético que consiste en que la lectura es sin comas o sin solapamiento. Partiendo de lo anteriormente expuesto, el número máximo de aminoácidos que puede codificar el fragmento del enunciado es 7. 5´ AU G/UUA/AGG/GCC/CGU/UGU/GUG 3´ d) Un gen es un segmento de ADN con la información necesaria para la síntesis de una cadena polipeptídica. La secuencia de nucleótidos de ese gen es específica para cada cadena polipeptídica. Cualquier cambio en la secuencia de nucleótidos de un gen conduce a alteraciones o cambios en la molécula que codifica. Las mutaciones moleculares, también denominadas puntuales, son las que afectan a la secuencia de nucleótidos. Las mutaciones puntuales pueden producirse por: a) Sustitución de nucleótidos o bases: es decir, por ejemplo, donde existía un nucleótido de adenina, se instala uno de timina. b) Pérdida de nucleótidos. c) Inserción de nuevos nucleótidos. Por ejemplo, en el caso de una mutación por sustitución de bases al sólo afectar a uno de los nucleótidos, es un único triplete el que se ve afectado. Como el código genético es degenerado, el triplete puede sustituirse por otro que codifique el mismo aminoácido, de modo que la mutación no afectaría al enzima y sería una mutación silenciosa o nula. Sin embargo, si se detectase una variante de la cepa que produjese un polipéptido de cinco aminoácidos se debería a que la mutación puntual daría lugar a un codón de terminación. 5. Solución: Las bacterias, que son organismos procariotas que están incluidos dentro del reino Monera, y las levaduras, dentro de los Hongos, juegan un papel importante en la industria alimentaria interviniendo en la fabricación de productos alimenticios, como por ejemplo, derivados lácteos (queso y yogur), artículos de panadería y muchas de las bebidas alcohólicas. a) En la producción de pan las levaduras utilizadas son Saccharomyces cerevisiae. En general, estos microorganismos utilizados en la industria alimentaria llevan a cabo un catabolismo anaeróbico denominado fermentación alcohólica, como ruta metabólica para la obtención de energía. Son los productos resultantes de este proceso los que utiliza la industria alimentaria en su provecho. b) La fermentación es un tipo de catabolismo parcial, que se caracteriza por ser un proceso de oxidación incompleta, típico de los organismos anaeróbicos. Se realiza, pues, sin la intervención del oxígeno. Durante la fermentación, la energía obtenida procede, igual que en la respiración aerobia, de las reacciones de oxido-reducción habidas durante el catabolismo de la glucosa (glucólisis), pero en la fermentación las coenzimas reducidas no ceden sus electrones a una cadena cuyo aceptor final es el oxígeno, sino que los ceden directamente a un compuesto orgánico que se reduce y es el producto característico de cada fermentación (láctica, alcohólica...). www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM MADRID / SEPTIEMBRE 00. LOGSE / BIOLOGIA / EXAMEN COMPLETO La fermentación alcohólica producida por Saccharomyces cerevisiae es un paso esencial en la producción de pan. Se produce a partir de moléculas de glucosa (presentes en la masa), que sufren una glucólisis cuyo producto final es el ácido pirúvico. Este ácido pirúvico en condiciones anaeróbicas se descarboxila para transformarse en acetaldehído, el cual se reduce a alcohol etílico por acción del NADH2 conviertiéndose sí en el aceptor final de los electrones del NADH obtenido en la glucólisis. ácido pirúvico → acetaldehído + CO2 acetaldehído + NADH2 → etanol + NAD+ c) Las levaduras son hongos filamentosos unicelulares eucarióticos de forma ovoide. Se trata de organismos heterótrofos que carecen de cloroplastos. Saccharomyces cerevisiae presenta una pared celular rígida, estructuralmente semejante a las paredes celulares vegetales, pero muy diferente desde el punto de vista químico. Al tratarse de un organismo eucariota presenta las estructuras características: www.profes.net es un servicio gratuito de Ediciones SM