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SOLUCIONARIO GUÍAS ESTÁNDAR ANUAL Taller de Organización, estructura y actividad celular STALCCO001CB31-A17V1 SOLUCIONARIO GUÍA Taller de Organización, estructura y actividad celular. Ítem Alternativa 1. C 2. E 3. B 4. C 5. C 6. C 7. A 8. C 9. B 10. D 11. D 12. D 13. A 14. E 15. C 16. C 17. A 18. A 19. A 20. E 21. B 22. D 23. D 24. C 25. D 26. D 27. B 28. C 29. D 30. C Habilidad Comprensión Comprensión Comprensión Comprensión Reconocimiento Comprensión Reconocimiento Reconocimiento ASE ASE Comprensión Reconocimiento Comprensión ASE Comprensión ASE ASE Aplicación Comprensión ASE ASE ASE ASE Comprensión Aplicación ASE Comprensión ASE Comprensión Reconocimiento Ítem 1. Alternativa C Defensa Para continuar con su trabajo, el estudiante debe aplicar el método científico. Como el tema ya fue escogido y le surgió un pregunta a partir de la observación, en primer lugar debe formular una hipótesis; después debe realizar experimentos para comprobar si se cumplen o no las predicciones derivadas de la hipótesis; posteriormente, tendrá que recolectar y analizar los datos obtenidos para, por último, elaborar un informe con las conclusiones del trabajo, que tienen relación con los objetivos planteados en un comienzo. 2. E En la reacción representada, se produce la unión de 3 moléculas y se obtiene otra de mayor tamaño. Corresponde por tanto a una reacción de síntesis de una sustancia más compleja a partir de otras más simples; es decir, se trata una reacción de tipo anabólica, por lo que la afirmación I es incorrecta. La opción II es correcta, porque las reacciones de unión de moléculas en las que se forma un único producto y se libera agua, reciben el nombre de reacciones de condensación. La opción III también es correcta porque en la reacción del ejercicio se forman 2 enlaces y en cada uno de ellos se elimina un grupo OH y un átomo de H, por lo que se deben obtener 2 moléculas de agua. 3. B El término que incluye a los otros cuatro corresponde a la célula, porque en ella podemos encontrar macromoléculas como las proteínas (que desempeñan diversas funciones, como ejemplo están las que forman parte de la membrana plasmática), el ARN (que participa en el proceso de síntesis de proteínas) y los polisacáridos (que pueden tener funciones estructurales o de reserva), y también átomos, (generalmente en forma de iones) como el sodio, que genera un gradiente de concentración entre el medio intracelular y el extracelular. 4. C El ecosistema reúne los factores abióticos (aire, agua, suelo, etc.) con los bióticos, que integran la comunidad (seres vivos); la comunidad es un conjunto de especies y la especie es un conjunto de poblaciones formadas por organismos que habitan en un mismo lugar y tiempo; finalmente, cada organismo multicelular está formado por aparatos o sistemas de órganos. 5. C Los lípidos son almacenados en el tejido adiposo, como reserva de energía a largo plazo (I correcta), y son capaces de funcionar también como aislantes térmicos (II correcta). Su acumulación aumenta por el consumo de alimentos ricos en grasas o azúcares, mientras que en los ayunos prolongados, cuando las reservas de glucógeno se han acabado, comienzan a ser degradados para la obtención de energía, y por lo tanto, disminuye su cantidad. 6. C Los ácidos grasos están formados por largas hebras carbonadas, en cuyo extremo hay un grupo carboxilo. Pueden presentar únicamente enlaces simples (molécula 1) o contener también enlaces dobles (molécula 2). La presencia de enlaces dobles (insaturaciones) genera la disposición que muestra la molécula 2 (alternativa C correcta; B incorrecta), característica de los ácidos grasos insaturados. Estos presentan una menor temperatura de fusión, pero esto es consecuencia y no causa de la disposición espacial que los caracteriza (alternativa D incorrecta). En relación con el número de átomos, la diferencia entre las dos moléculas representadas está en la proporción entre número de átomos de hidrógeno y de carbono. Ambos tipos de moléculas pueden tener distinto número de átomos de carbono, pero dado un cierto largo de la cadena de carbonos, la molécula saturada (1) tendrá mayor número de hidrógenos que la insaturada (2), como consecuencia de la presencia del doble enlace (alternativa A incorrecta). Las grasas animales presentan una mayor proporción de ácidos grasos saturados que las vegetales, pero esto no es una causa de la diferente disposición espacial de ambos tipos de molécula (alternativa E incorrecta). 7. A Los carbohidratos presentan funciones energéticas a corto plazo y estructurales, como en el caso de la celulosa, presente en la pared celular vegetal o en el glucocálix de las células animales. Además, las pentosas (monosacáridos de 5 carbonos) ribosa y desoxirribosa forman parte de los ácidos nucleicos. Las proteínas presentan una diversidad de funciones, y dentro de ellas está la estructural, siendo la energética de menor importancia, pero no forman parte de los ácidos nucleicos. Las vitaminas tienen funciones variadas y específicas, como por ejemplo, la vitamina A para la renovación epitelial o la vitamina E como antioxidante. Si bien son esenciales para el desarrollo del ser humano, se requieren en cantidades pequeñas y no son utilizadas como fuente de energía. Las sales minerales también tienen funciones específicas, como el sodio en la conducción del impulso nervioso y la regulación de la presión sanguínea. Por último, los lípidos tiene función de energía a largo plazo y estructural, pero no forman parte de la estructura de los ácidos nucleicos. 8. C Las proteínas son sensibles a algunos factores como las alzas de temperatura y los valores extremos de pH y reaccionan perdiendo su conformación espacial y, como consecuencia, su óptimo funcionamiento. Este proceso recibe el nombre de desnaturalización y afecta tanto a las proteínas como a los ácidos nucleicos. La alternativa A es incorrecta, porque la deshidratación se produce por una reducción del agua, no está asociada en forma directa a la pérdida de la estabilidad proteica. La alternativa B es incorrecta, porque la temperatura favorece a la solubilidad de forma positiva, pero dentro de una solución. La alternativa D es incorrecta, porque la renaturalización corresponde al proceso inverso a la desnaturalización. La alternativa E es incorrecta, porque la acidificación corresponde al aumento de iones hidrógeno (H+) presentes en una solución (disminución del pH), lo cual es un factor independiente de la temperatura, aunque también puede provocar desnaturalización. 9. B La alternativa correcta es la B, ya que en la figura se puede observar la presencia de un segmento de la proteína en forma de hélice alfa (espiral), la cual se mantiene gracias a la presencia de puentes de hidrógeno entre aminoácidos cercanos. Esto corresponde al nivel de estructura secundaria. La alternativa A es incorrecta, porque la proteína representada presenta estructura primaria (secuencia de aminoácidos unidos por medio de enlaces peptídicos), secundaria (plegamiento helicoidal) y terciaria (estructura tridimensional estabilizada por puentes disulfuro e interacciones hidrofóbicas), pero no presenta estructura cuaternaria (presencia de más de una cadena polipeptídica). La alternativa C también es incorrecta porque, aunque no aparecen señalados, los aminoácidos se unen entre sí por medio de enlaces peptídicos, que también son enlaces de tipo covalente. La alternativa D es incorrecta porque, si bien tampoco se especifica directamente el tipo de aminoácidos presentes, sí aparecen señalados algunos grupos polares y otros no polares, por lo que se puede deducir que existen diferentes clases de aminoácidos. Además, los puentes disulfuro aparecen debido a la presencia de un aminoácido en particular que es la cisteína. Por último, la alternativa E es incorrecta, ya que no se puede afirmar que la proteína se encuentre desnaturalizada pues, aunque no toda ella está compuesta por plegamientos regulares, presenta una estructura tridimensional característica como consecuencia de los enlaces presentes entre los diferentes aminoácidos. 10. D Teniendo en cuenta la forma en que se produce el apareamiento entre las bases nitrogenadas, se puede deducir que, en cada molécula, el porcentaje de timina (T) será igual al de adenina (A) y el de citosina (C) igual al de guanina (G). Además, como entre las cuatro bases se debe completar el 100%, se pueden determinar los porcentajes desconocidos (I correcta). La tabla se podría completar de la siguiente forma: Molécula de ADN 1 2 3 A (%) G (%) C (%) T (%) 14 14 23 36 36 27 36 36 27 14 14 23 Donde se puede observar que efectivamente las dos primeras moléculas tienen la misma composición (II correcta). En relación con la temperatura de desnaturalización, esta es mayor cuanto mayor es el porcentaje de bases G-C, ya que entre este par se forman 3 puentes de H, a diferencia de los 2 que se forman entre A y T. Por lo tanto, se necesita mayor cantidad de energía para romper los puentes de hidrógeno, que estarán presentes en mayor número. Por ello, podemos deducir que la temperatura de desnaturalización de la molécula 3, es menor que las de las moléculas 1 y 2 (III incorrecta). 11. D El esquema muestra la síntesis proteica (etapa de traducción), proceso que comienza en el núcleo con la formación de ARN mensajero a partir del ADN (etapa de transcripción); este sale del núcleo pasando al citoplasma de las células, donde participan ribosomas, ARN mensajero y ARN de transferencia. Normalmente las proteínas de la célula y de membrana son sintetizadas por ribosomas libres en el citoplasma, en cambio las proteínas de exportación se forman en los ribosomas adheridos al retículo endoplasmático rugoso. También es posible encontrar ribosomas en mitocondrias y en cloroplastos, organelos que poseen su propio genoma y que producen algunas proteínas. 12. D La teoría celular plantea que todos los organismos están formados por células. Sin embargo, no necesariamente se trata de “un conjunto” de células. Esto se cumple para los organismos multicelulares, pero no para los organismos unicelulares, que constan de una sola, por eso la primera afirmación es incorrecta. Otro de los postulados de la teoría celular es que la célula es la unidad funcional de la célula. Como la fisiología hace referencia a las funciones de los seres vivos, es correcto afirmar que la célula es la unidad fisiológica de los seres vivos (II correcta). Un tercer postulado de la teoría celular es que la célula es la unidad de origen, es decir, que las células se originan de otras prexistentes, por lo tanto, la opción III es correcta. 13. A La principal estructura diferenciadora entre células eucariontes y procariontes es el núcleo. Este compartimento solo se encuentra presente en las células eucariontes. Las demás estructuras, aunque pueden presentar diferencias entre los dos tipos de células, están presentes en ambas. 14. E En la figura se observa una célula que presenta el material genético libre, no delimitado por una membrana. Por lo tanto, se trata de una célula procarionte y estas no se dividen por mitosis (proceso de división del núcleo) sino por fisión binaria. Sí existen células procariontes que realizan fotosíntesis, como las cianobacterias, y no tenemos la información necesaria para afirmar que la célula del esquema no la pueda llevar a cabo. Se pueden observar ribosomas, por lo que también habrá síntesis de proteínas, un proceso requerido por toda célula. El material genético también debe replicarse para que la célula pueda posteriormente dividirse. Y, por último, las células procariontes, aunque no forman tejidos, sí pueden establecer colonias e interactuar con otras células. 15. C Las tres células se clasifican como eucariontes, es decir, que presentan compartimentos membranosos u organelos, algunos de los cuales se encuentran en las tres mientras que otros son exclusivos para algunas de ellas. El organelo que está presente tanto en las células animales (neuronas, hepatocitos) como en las vegetales, es la mitocondria, por su gran importancia en el metabolismo celular. Cloroplastos, pared celular y vacuola central son exclusivos de la célula vegetal, mientras que los centriolos son exclusivos de la célula animal. 16. C La célula X corresponde a una célula vegetal, ya que carece de centriolos y presenta leucoplastos, un tipo de plastidios incoloros que almacenan almidón, proteínas y aceites, y que están solamente en plantas y algas. La célula Y representa a una célula animal, debido a la presencia de centriolos, organelo cuya función está asociada a la formación de cilios y flagelos, propios de la célula animal y no vegetal; además se le suma la ausencia de leucoplastos y de vacuola central. 17. A Los tres tipos de fibras representadas en la imagen son: microfilamento (1), filamento intermedio (2) y microtúbulo (3). Los microfilamentos están formados por actina (B incorrecta), una proteína globular, y entre sus funciones está la de formar el anillo contráctil que divide la célula animal en dos, durante el proceso de citocinesis o citodiéresis (A correcta). Los microtúbulos, están formados por tubulina (D incorrecta), que también es una proteína globular, sin embargo, los filamentos intermedios están compuestos por una proteína fibrilar (E incorrecta). Durante la mitosis, los microtúbulos forman el huso mitótico (C incorrecta). 18. A En el enunciado se señala que la sordera no sindrómica congénita puede originarse por una mutación en una proteína que forma parte de una estructura de unión entre células y que esta mutación altera el movimiento de iones K+ entre células. Las uniones comunicantes son un tipo de unión entre células, que permiten el movimiento de iones y otras moléculas pequeñas a través de la formación de un canal proteico. Este tipo de unión es consistente con la causa de la enfermedad, pues a través de ella podrían moverse iones K+ de una célula a otra, mientras que una mutación en una proteína que forme parte de esta unión impediría que se forme apropiadamente el canal, afectando el movimiento de los iones (alternativa A correcta). Las zónulas oclusivas, permiten el sellado entre células, mientras que desmosomas y zonas adherentes permiten el anclaje entre células o entre una célula y la matriz extracelular. Ninguna de estas estructuras de adhesión permite el paso de moléculas entre células (alternativas B, C y D incorrectas). Las microvellosidades no son estructuras de unión intercelular, sino prolongaciones de la membrana plasmática que aumentan la superficie de absorción (alternativa E incorrecta). 19. A Al colocar una célula animal en un medio hipertónico (con mayor concentración de soluto que el medio intracelular), esta pierde agua hacia el medio (alternativa A correcta). La alternativa B no es correcta porque el volumen de una célula animal aumentaría al ser puesta en un medio hipotónico; en un medio hipertónico, el volumen disminuye. La alternativa C es incorrecta, porque la plasmólisis solo ocurre en las células vegetales. La alternativa D tampoco es correcta porque los fenómenos de turgencia solo ocurren en las células vegetales y en medios hipotónicos. Por último, la alternativa E es incorrecta porque en la situación planteada se produce osmosis, que es un movimiento de agua, no de solutos. 20. E El medio hipotónico es aquel que presenta una menor concentración de solutos en comparación con el medio intracelular. Por lo cual, al sumergir una célula dentro de un recipiente con dicha solución, el agua tenderá a ingresar a la célula. En el gráfico se representa el cambio en la variable volumen celular a través del tiempo. Como se trata de un medio hipotónico, se espera que el volumen celular vaya en aumento debido al ingreso de agua. La curva de la alternativa E es la correcta, ya que es la única en la que se observa un aumento progresivo del volumen, que debería tener lugar hasta que se igualen las concentraciones entre ambos medios. 21. B Habilidades de pensamiento científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. El tubo 1, que contiene saliva mantenida a temperatura ambiente y pH aproximadamente neutro, tendrá la amilasa con su conformación espacial y función intactas. Por lo tanto, la enzima actúa sobre el almidón y cataliza su degradación al disacárido maltosa. Al no haber almidón en la solución, el lugol no la teñirá (opción I incorrecta). En el segundo tubo, donde la saliva fue sometida a elevada temperatura, es esperable que la enzima se desnaturalice y pierda su función. Por lo tanto, la reacción de descomposición del almidón no tendrá lugar a una velocidad apreciable y el lugol teñirá la solución de color azul-violeta (opción II correcta). Algo similar ocurrirá en el tubo con pH = 9: la enzima será desnaturalizada y perderá su función, el almidón no será descompuesto y al agregar lugol, se teñirá la solución (opción III incorrecta). 22. D El sitio alostérico es un sitio receptor en la enzima, donde se une una molécula distinta del sustrato. La unión induce un cambio conformacional en la enzima, alterando la afinidad de la misma por su sustrato en el sitio activo. En la figura, la unión de Thr en el sitio alostérico inhibe la unión de Asp, impidiendo la acción enzimática. Esto permite regular la actividad de la enzima en función de la concentración del producto final de la cadena de reacciones (Thr), de manera que si esta es muy alta, se detenga la formación de más Thr (feedback negativo) (opción I correcta). El efecto directo de la inhibición de la enzima será que disminuya el producto 1 (opción III correcta), impidiendo que prosiga la cadena de reacciones. Thr no puede considerarse un sustrato de la enzima, a pesar de unirse a esta, puesto que no es objeto de su acción catalítica, solo altera la afinidad de la enzima por Asp, su sustrato (opción II incorrecta). 23. D El proceso 1 corresponde a uno de los pasos de la fermentación alcohólica. Este proceso es anaeróbico y el piruvato puede seguir esta vía en ausencia de O2 (alternativa A incorrecta). La conversión de piruvato en lactato en ausencia de O2 se denomina fermentación láctica (alternativa B incorrecta) y no produce ATP (alternativa C incorrecta). Este proceso permite recuperar el NAD+ para ser utilizado en la glucólisis, proceso que sí produce ATP. El proceso 3 corresponde a la acetilación, el primer paso en la descomposición aeróbica del piruvato. Por lo tanto, el proceso sí requiere O2 (alternativa D correcta) y no corresponde a la glucólisis (alternativa E incorrecta). El proceso de glucólisis es el que da origen a la molécula de piruvato a partir de glucosa, por lo que no aparece en el diagrama. 24. C Algunos tipos de células que quedan permanente fuera del ciclo celular, por presentar un grado de diferenciación muy alto son: las neuronas, los glóbulos rojos y las células musculares. Los glóbulos rojos maduros (ex reticulocitos) pierden el núcleo, por lo que no pueden experimentar mitosis ni transmitir su material genético a células hijas. En la piel, existe una línea de células germinales que se reproducen continuamente y dan origen a los distintos tipos de células especializadas. El hígado, tiene una gran capacidad de regeneración, y a diferencia de otros tejidos, que dependen de una línea de células no diferenciadas para producir nuevas células, las del hígado, incluyendo a los hepatocitos, puede experimentar un proceso de desdiferenciación y retomar la división celular. Las células del epitelio del intestino y los espermatogonios, permanecen en el ciclo celular, dividiéndose continuamente. 25. D Durante la anafase mitótica, se separan las cromátidas hermanas, para constituirse cada una en un cromosoma simple. Por esta razón, si existe un número diploide de cromosomas igual a 20, están formados por 40 cromátidas hermanas, que en la anafase se separan y aparecen como cromosomas simples (opción I correcta). Cada cromátida es una molécula de ADN, entonces el número total de cadenas es 40 (opción II correcta). La opción III es incorrecta, ya que si en la célula hay 20 cromosomas en estado diploide (dos juegos cromosómicos), estos entran en anafase como cromosomas dobles, es decir, con 40 cromátidas en total. 26 D En el ciclo celular, específicamente en la interfase, el material genético sufre modificaciones en su cantidad, pues se prepara para ingresar a la etapa de división celular. Es en la etapa S, donde el material genético se duplica y por lo tanto, la dotación cromosómica es 2n (asociada directamente al tipo de célula, que en este caso es diploide) y la cantidad de cadenas es 4c, debido a la duplicación del ADN; este estado se mantiene durante G2 y durante el inicio de la mitosis, hasta que se forman dos nuevas células cada una con 2n cromosomas y 2c de ADN. 27 B El diagrama de la pregunta muestra una célula que tiene su material genético condensado, formando cromosomas. Cada cromosoma tiene dos cromátidas, es decir, está duplicado (B correcta). Los centriolos se ubican juntos, cerca de uno de los polos de la célula, no en los dos polos, por lo que es incorrecta la alternativa A. La alternativa C también es incorrecta, porque el citoplasma no se está dividiendo (proceso denominado citodiéresis). Lo que se observa, es la desintegración de la membrana nuclear o carioteca (E incorrecta), por lo que la célula se encontraría en la etapa de profase. La alineación de los cromosomas en el ecuador de la célula se produce en metafase, por lo que la alternativa D también es incorrecta. 28 C Habilidades de pensamiento científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. A partir de la información del texto y del diagrama es posible afirmar que los gametos, ovocito y espermatozoide, tienen una dotación cromosómica de n. Los individuos adultos, el cigoto y el feto tienen un dotación cromosómica 2n. Al unirse el ovocito y el espermatozoide en la fecundación, se reestablece el número de cromosomas completo de la especie, tal como se aprecia en el diagrama de la figura. 29 D Existen dos eventos que afectan la variabilidad genética de los gametos durante la meiosis: el crossing over y la permutación cromosómica. El primero, corresponde a la recombinación de genes entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos (D correcta) y ocurre durante la etapa de paquinema, en la profase I de la meiosis (B incorrecta). En la etapa siguiente, llamada diplonema (profase I), se aprecian los llamados quiasmas, puntos de unión entre cromosomas homólogos, que parecen ser manifestaciones físicas de que ha ocurrido el entrecruzamiento o crossing over (C incorrecta). Por su parte, la permutación cromosómica consiste en el ordenamiento al azar de los cromosomas homólogos a ambos lados del ecuador de la célula (E incorrecta). Esto ocurre durante la metafase I de la meiosis, ya que en metafase II no hay apareamiento de cromosomas homólogos (A incorrecta). 30 C Durante la diferenciación de las espermátidas o espermiohistogénesis, los espermatozoides desarrollan sus características especializadas para la fecundación del ovocito. Entre ellas se encuentran la pérdida de gran parte del citoplasma, la formación del acrosoma por parte del aparato de Golgi (II correcta) y el desarrollo del flagelo (I correcta). No ocurre pérdida de las mitocondrias, ya que estas son necesarias para sostener el movimiento del flagelo (III incorrecta).