Solucionario Biomoléculas orgánicas: carbohidratos y lípidos 2016

SOLUCIONARIO
GUÍA ESTANDAR ANUAL
Biomoléculas orgánicas:
carbohidratos y lípidos
SGUICES002CB31-A16V1
SOLUCIONARIO GUÍA
Biomoléculas orgánicas: carbohidratos y lípidos
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Alternativa
E
C
D
D
B
A
E
D
C
E
D
B
A
A
C
C
A
D
B
E
C
E
E
E
E
Habilidad
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
ASE
Comprensión
Comprensión
Reconocimiento
Comprensión
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Comprensión
ASE
Comprensión
ASE
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
Reconocimiento
ASE
Ítem
1.
Alternativa
E
Defensa
Por las propiedades que presenta, el agua es el medio más
adecuado para que ocurran las reacciones bioquímicas que
constituyen el metabolismo.
Una de las propiedades de esta sustancia es su elevado
calor específico, es decir, se requiere una gran cantidad de
energía para elevar su temperatura. Esto, junto a su alto
calor de vaporización (se necesita mucha energía para
evaporar el agua), hacen que sea un excelente
termorregulador, por ser capaz de absorber grandes
cantidades de calor sin cambiar mucho su temperatura o
cambiar de estado fácilmente.
Otra propiedad del agua es su carácter de solvente
universal, ya que puede disolver una gran cantidad de
sustancias. De esta forma, permite la circulación de un gran
número de ellas a través del organismo.
2.
C
Las moléculas orgánicas están formadas en base al
elemento carbono, unido covalentemente a hidrógeno, por
ejemplo, proteínas, lípidos, ácidos nucleicos e hidratos de
carbono; mientras que las inorgánicas son aquellas que no
presentan carbono en su estructura, como en el caso de
agua, sales minerales y oxígeno. Si bien todas las moléculas
orgánicas tienen carbono, no todas las moléculas que tienen
carbono son orgánicas, por ejemplo, el dióxido de carbono
(CO2), se considera una molécula inorgánica, ya que este
átomo no está unido a hidrógeno.
3.
D
En términos de masa, el oxígeno es el elemento más
abundante en la materia viva, representando un 65%. Esto
no es extraño si pensamos que entre el 65% y el 90% de la
masa de las células corresponde a agua, que a su vez está
compuesta en un 89% por oxígeno.
Le siguen el carbono (18%), hidrógeno (10%) y nitrógeno
(3%). El flúor solo se presenta en trazas.
4.
D
El elemento más abundante en los seres vivos, en términos
de masa, es el oxígeno, con un 65%, el carbono solo ocupa
el 18% aproximadamente (opción I incorrecta).
En general, los átomos tienden a completar un octeto de
electrones en su capa más externa o capa de valencia. Un
átomo de carbono tiene cuatro electrones en su última capa
(electrones de valencia), por lo que necesita compartir 4
electrones para completar su octeto (8 electrones). Debido a
esto tiende a unirse a otros cuatro átomos, formando enlaces
simples, o unirse a menos átomos, formando enlaces dobles
o triples hasta completar 4 pares de electrones compartidos
(opción II correcta). Esto permite formar largas cadenas de
carbono unido a otros átomos de carbono o a otros
elementos como el hidrógeno, que constituyen la base de las
moléculas orgánicas.
Además, debido a su electronegatividad intermedia, el
carbono tiende a formar enlaces covalentes, lo que otorga
gran resistencia a las cadenas carbonadas (opción III
correcta).
5.
B
Las sustancias que están encargadas de proporcionar
energía son de distinta naturaleza. Los carbohidratos son
una de ellas, siendo su principal función la de proporcionar
energía a corto plazo o inmediata. Así, los carbohidratos
constituyen una fuente primaria de energía y cuando se
agotan se recurre a fuentes secundarias como grasas y
proteínas. En el caso de las grasas, estas tienden a
acumularse en tejidos de reserva (energía a largo plazo),
actuando también como aislante térmico. La función de
reparación de tejidos es asociada a las proteínas, y la de
crecimiento es generalizada, participan diferentes nutrientes.
6.
A
La glucosa es un monosacárido y el almidón es un
polisacárido, constituido por muchos monómeros de glucosa
(alternativa A correcta). Por lo tanto, no se diferencian en la
naturaleza química de las unidades constituyentes ni en los
bioelementos (átomos) que se encuentran presentes, ya que
el almidón está formado por repeticiones de glucosa
(alternativa B y C incorrectas). Además, la glucosa no
presenta enlaces entre monómeros (alternativa E incorrecta).
La función de la glucosa es proporcionar energía al ser
oxidada en las células en el proceso de respiración celular.
El almidón es el carbohidrato de reserva energética en
vegetales, mientras que en los animales, es el glucógeno
(alternativa D incorrecta).
7.
E
Los fosfolípidos y el colesterol son parte de las membranas
celulares (función estructural). Los triglicéridos son
sustancias de reserva energética, que se acumulan en el
tejido adiposo. Así, los lípidos tienen una función como
fuente secundaria de energía, proporcionándola cuando se
han consumido los carbohidratos.
El mismo tejido adiposo que funciona como reservorio de
energía, actúa como aislante térmico, lo que se manifiesta
en su aumento en animales de climas polares,
permitiéndoles desarrollarse en esas condiciones climáticas.
Además, la mielina de las neuronas funciona como un
aislante eléctrico, aumentando la velocidad de conducción el
impulso nervioso.
8.
D
Como se señala en el enunciado, el objetivo del estudio es
evaluar el grado en que se puede inducir la lipogénesis de
novo (LDN) en humanos, mediante la dieta. Los resultados
del estudio indican que pese a consumir solo 4 kg de grasa
los adolescentes aumentaron entre 10,9 y 12,8 kg de grasa
aproximadamente (valores que corresponden al 64% y 75%
de 17 kg, respectivamente). Por lo tanto, al menos 6,9 kg de
grasa deben provenir de la LDN. Esto permite concluir que
bajo condiciones excepcionales de alta ingesta de
carbohidratos, es posible inducir una significativa LDN en
humanos (alternativa D correcta). La alternativa A es
incorrecta, puesto que si las grasas almacenadas en el tejido
adiposo provinieran fundamentalmente de la dieta y no de la
LDN, esperaríamos que el aumento de masa adiposa en los
adolescentes fuera muy cercano a lo consumido
directamente en los alimentos, es decir, 4 kg.
Si bien es cierto que el estudio muestra que la ingesta de un
exceso de calorías en la dieta lleva a un significativo
aumento de masa corporal en pocos días, las dietas de los
adolescentes no son particularmente altas en grasas, sino
que están basadas principalmente en carbohidratos
(alternativa B incorrecta) y además esta conclusión no se
relaciona con los objetivos de la investigación.
En el caso particular del estudio descrito en el enunciado,
más del 50% de la grasa acumulada en el tejido adiposo
proviene de la LDN, sin embargo, no se puede generalizar a
partir de estos datos, pues se trata de condiciones
excepcionales de alta ingesta calórica, principalmente en
forma de carbohidratos. Si se consumiera una dieta rica en
grasas, el resultado podría indicar algo distinto (alternativa C
incorrecta).
Finalmente la alternativa E es incorrecta, pues no se
relaciona con los resultados ni con los objetivos del estudio.
9.
C
Las pastas son alimentos ricos en carbohidratos de fácil
digestión. El consumo de un alto porcentaje de carbohidratos
en la dieta (alrededor del 90% de las calorías consumidas)
los días previos a una competencia deportiva, permite
acumular glicógeno, polisacárido formado por monómeros de
glucosa que se almacena en el hígado y en los músculos.
Este polisacárido es fácilmente metabolizado durante la
carrera, entregando la glucosa necesaria para cubrir los altos
requerimientos de energía. A diferencia de los ácidos grasos,
que se almacenan en el tejido adiposo, la glucosa del
glicógeno puede proporcionar energía en ausencia de
oxígeno, haciéndola más útil como combustible en
condiciones de ejercicio intenso.
Como se mencionó anteriormente, el glicógeno se almacena
en el hígado y en los músculos esqueléticos. Debido a su
mayor masa, los músculos pueden acumular una mayor
cantidad de glicógeno, pero esta bordea los 500 g, en ningún
caso varios kg (alternativa D incorrecta), aunque los
deportistas pueden aumentar un par de kg de su masa
corporal al realizar la carga de glicógeno, puesto que este va
acompañado de agua.
Efectivamente el exceso de carbohidratos consumidos en
forma rápida se puede almacenar como grasa, pero este no
es el objetivo del aumento el consumo de carbohidratos
previo a una competencia deportiva (alternativa A
incorrecta).
Las vainas de mielina están formadas por esfingolípidos
dispuestos en capas (alternativa B incorrecta).
El objetivo de almacenar energía en forma de carbohidratos
es tener una fuente fácilmente disponible para cubrir los
altos requerimientos energéticos durante el ejercicio, no
regular la síntesis de hormonas (alternativa E incorrecta).
10.
E
A pesar de que la celulosa, el glucógeno y el almidón, son
todos polímeros de glucosa, el enlace involucrado es
distinto. Los enlaces que unen las moléculas de glucosa en
la celulosa son de tipo β(14), lo cual modifica las
propiedades de esta molécula con respecto a los otros
polímeros de glucosa. La conformación de este enlace
estabiliza la estructura de las glucosas, haciendo que la
molécula sea más rígida comparada con la molécula de
almidón, que se forma mediante enlaces α. Esto hace que la
celulosa sea ideal para la función estructural de las plantas.
Las moléculas de celulosa se disponen en fibras paralelas,
entre las cuales se forma una gran cantidad de enlaces
(puentes de hidrógeno), haciendo que la molécula sea rígida
e insoluble.
Ningún animal posee una enzima que pueda romper los
enlaces de la celulosa, por lo que no pueden digerirla
directamente para obtener glucosa. Algunos animales como
vacas, caballos y termitas poseen bacterias simbiontes en
sus tractos digestivos, que sí pueden degradarla y/o
hidrolizarla, permitiendo al animal usar la celulosa como
fuente de energía. No es el caso del ser humano, en el que
cumple la función de facilitar el tránsito intestinal, pero que
no puede utilizarla como fuente de energía.
11.
D
Los lípidos del tipo triglicéridos actúan como aislantes
térmicos y son sustancias de reserva energética, por lo
tanto, no de disposición inmediata. Los fosfolípidos forman
parte de la matriz de la membrana celular (bicapa
fosfolipídica).
12.
B
Para la formación del enlace glucosídico y del enlace éster
se produce una reacción de condensación, en la cual se
libera una molécula de agua.
En las biomoléculas, encontramos el enlace glucosídico en
la unión entre monosacáridos y el enlace éster en la unión
de ácidos grasos a glicerol. Estos enlaces no contienen
nitrógeno y no son irreversibles, ya que pueden ser
hidrolizados en sus componentes menores.
13.
A
La reacción de condensación, para la formación del enlace
glucosídico, es una reacción entre dos grupos hidroxilo (OH),
cada uno proveniente de un monosacárido, que determina
un enlace donde permanece el oxígeno y como producto de
la reacción se libera agua.
14.
A
Los fosfolípidos son la base sobre la cual se arma la
membrana celular, dispuestos en forma de una bicapa que
presenta fluidez. Las membranas que se forman por los
fosfolípidos son semipermeables, debido al carácter
anfipático de estos. La función de reserva energética es de
los triglicéridos; el almacenamiento de fósforo corresponde a
sales de calcio y fósforo en huesos; y es el colesterol el que
entrega rigidez a las membranas celulares, al incorporarse
entre los fosfolípidos.
15.
C
Los fosfolípidos corresponden a lípidos saponificables, ya
que presentan ácidos grasos en su estructura, y su función
es precisamente conformar membranas celulares. Las
grasas neutras o triglicéridos son lípidos saponificables
también, y una de sus funciones es ser una reserva
energética. Las hormonas sexuales son las que estimulan el
desarrollo y mantención de las características sexuales
secundarias, y son derivados de esteroides, lípidos
insaponificables. Por lo tanto son correctas solo las opciones
I y II.
16.
C
Los fosfolípidos contiene dos ácidos grasos en su estructura
y los triglicéridos, tres, por lo tanto, pueden considerarse
derivados de ácidos grasos. El colesterol es un derivado del
esterano y no contiene ácidos grasos.
Fosfolípido
Colesterol
17.
A
El almidón corresponde a un polisacárido, el cual para
acelerar su degradación, requiere la presencia de una
enzima específica (amilasa). El gráfico muestra las variables
almidón versus tiempo; a medida que pasa el tiempo, se va
degradando el almidón, por lo tanto disminuye.
18.
D
Los ácidos grasos están formados por largas cadenas
carbonadas, y pueden dar origen a los fosfolípidos y
triglicéridos. Los esteroides, en tanto, están formados por
estructuras tetracíclicas (cuatro anillos).
Ácidos grasos
Esteroides
19.
B
Entre las características del compuesto que se quiere
identificar se encuentran el ser soluble en agua, lo que
permite descartar que se trate de un lípido, de celulosa y de
quitina. Además, la degradación parcial del compuesto
produce maltosa, un disacárido formado por dos unidades de
glucosa, se puede deducir que se trata de un polisacárido.
En las alternativas se presentan dos compuestos que
cumplen con esta condición: glicógeno y almidón. De estos
dos compuestos, el almidón es el que se encuentra en altas
concentraciones en tubérculos, como la papa, mientras que
el glicógeno es un polisacárido de reserva en animales. Si
bien el almidón es poco soluble en agua fría, donde tiende a
formar gránulos insolubles, sí puede ser disuelto en agua
caliente.
Almidón
Maltosa
20.
E
El glucagón y la insulina son hormonas de origen proteico
liberadas por el páncreas para regular los niveles de glucosa
en la sangre. La oxitocina es una hormona hipotalámica de
origen proteico que produce contracción de la musculatura a
nivel del útero y los alveolos mamarios. La somatotrofina es
la hormona del crecimiento, liberada por la adenohipófisis y
también de origen proteico. La testosterona es una hormona
de origen lipídico derivada del colesterol.
21.
C
Los lípidos que presentan función energética son los ácidos
grasos, ya sean saturados o insaturados. Estos lípidos son
almacenados como triacilglicéridos y pueden ser oxidados,
produciendo acetil CoA, que a su vez puede ingresar al ciclo
de Krebs para producir ATP.
Los fosfolípidos y las ceras cumplen funciones estructurales;
los primeros forman las membranas celulares y los segundos
se encuentran en las cubiertas epiteliales como protectores o
aislantes de piel, plumas, exoesqueleto, etc. Por otro lado,
los esteroides y terpenos cumplen funciones principalmente
reguladoras, como hormonas (esteroides) o pigmentos
vegetales (terpenos).
22.
E
Los ácidos grasos esenciales son denominados así porque
el organismo no puede sintetizarlos, por lo que deben
obtenerse a partir de la dieta. Son polinsaturados, con todos
los dobles enlaces en posición cis. Se conocen
fundamentalmente dos familias de ácidos grasos esenciales:
los omega 3 y omega 6. Estos son fundamentales para la
adecuada mantención de todas las membranas celulares y
para el desarrollo cerebral. Además se han reportado
beneficios de estos ácidos grasos tales como la reducción de
la inflamación y enfermedades crónicas asociadas como la
artritis, reducción de los niveles sanguíneos de colesterol y
triglicéridos y disminución del riesgo de obesidad, de algunos
tipos de cáncer y de algunas patologías cardiacas.
23.
E
El colesterol es el principal esteroide del organismo humano.
Es importante en la formación de compuestos tales como
lipoproteínas, sales biliares, hormonas sexuales, hormonas
de la corteza adrenal (corticoides) y vitamina D. Además, es
el principal regulador de la fluidez en membranas
eucariontes animales. Esta molécula hace a las membranas
más fuertes y flexibles, pero menos fluidas y menos
permeables a sustancias solubles en agua. Adicionalmente,
evita que las membranas solidifiquen a bajas temperaturas.
Las membranas vegetales y bacterias carecen de colesterol,
pero en los vegetales se encuentran fitoesteroles (esteroles
vegetales), en algunas bacterias, hopanoides (similares a
esteroles) y en la mayoría de los hongos está el ergosterol,
compuestos que cumplen la función del colesterol en las
membranas de estos organismos.
24.
E
Las biomoléculas orgánicas se caracterizan por poseer un
esqueleto molecular de átomos de carbono unidos a átomos
de hidrógeno y a veces a oxígeno, nitrógeno, fósforo, entre
otros elementos.
Los hidratos de carbono son moléculas formadas
principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno, por lo que
son orgánicas. Agua, nitratos, fosfatos, sales minerales son
moléculas inorgánicas porque no presentan carbono. En el
caso del dióxido de carbono, a pesar de contener este
elemento, se considera una molécula inorgánica, puesto que
no está unido a hidrógeno como es característico en los
compuestos orgánicos.
25.
E
La figura representa una hoja de una planta, en la que se
amplía un grupo de células y en una de ellas, se destaca la
pared celular, con las respectivas microfibrillas y las
moléculas que las constituyen. La pared celular cumple un
rol estructural para la célula, pues mantiene la forma y da
sostén mecánico. Está formada por celulosa, que es una
macromolécula, un polisacárido formado por unidades de
glucosa β.