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2º BACHILLERATO SOLUCIONARIO Biología Introducción En este documento se encuentran las soluciones a las actividades propuestas en las prácticas, con la finalidad de que usted mismo/a se autocorrija. Si se le plantea alguna duda que no pueda resolver por sí mismo/a, no olvide que puede contar con la ayuda de la acción tutorial que se ha establecido para este módulo. La célula, unidad de vida 3 1 1 2 3 4 2 Componentes químicos de la materia viva Defina los siguientes términos: a) Bioelementos: son los elementos que se encuentran presentes en la materia viva. b) Biomoléculas: son las moléculas que forman parte de los seres vivos. c) Oligoelementos: son bioelementos que se encuentran en cantidades inferiores al 0,1%. Indique la clasificación de los principios inmediatos. - 3 Inorgánicos: agua y sales minerales. Orgánicos: glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Responda a las siguientes preguntas: a) ¿Cuáles son los elementos más abundantes en la materia viva? Los bioelementos primarios: C, H, O, N, P Y S. b) ¿Cuál es el elemento fundamental de los seres vivos? El carbono. c) Nombre dos tipos de enlaces intermoleculares. Puentes de hidrógeno y fuerzas de Van der Waals. 2 1 Señale dos propiedades físico-químicas del agua e indique su importancia biológica. - 4 El agua y las sales minerales Elevada fuerza de cohesión. Esto hace que tenga función estructural, dando volumen y forma a las células. Elevado calor específico y de vaporización. Por ello, tiene función termorreguladora. Elevada constante dieléctrica. Por ello, tiene función disolvente. Mayor densidad en estado líquido, permitiendo la vida bajo el hielo. La célula, unidad de vida 2 ¿Qué es la ósmosis? ¿Qué efectos osmóticos se producen cuando células animales o vegetales se enfrentan a medios con diferente concentración salina? Es el paso de agua, a través de una membrana semipermeable, desde un medio más diluido a un medio más concentrado, hasta que ambos se igualen. - Si el medio es hipotónico, el agua entra en la célula, provocando que esta se hinche, fenómeno conocido como turgencia celular. - Si el medio es hipertónico, el agua sale de la célula, provocando que esta se arrugue, pudiendo llegar a la plasmólisis. - En un medio isotónico la célula no sufre deformación alguna. 3 Explique el papel de las sales minerales disueltas en el control del pH. Algunas sales minerales disueltas tienen efecto tampón, es decir, que son amortiguadoras del pH; ya que, dependiendo del medio, pueden liberar o captar iones hidronio. 3 1 Los glúcidos. Monosacáridos Los hidratos de carbono son unas de las biomoléculas más relevantes de la célula. a. ¿Cuál es la unidad básica de los hidratos de carbono? Los monosacáridos. b. Nombre un hidrato de carbono que tenga función energética. La glucosa (o la sacarosa, fructosa o lactosa). c. Nombre otro que tenga función estructural. La ribosa o la desoxirribosa. d. La figura adjunta representa una aldosa y una cetosa. Identifique cada una de ellas. Glucosa: aldosa Fructosa: cetosa La célula, unidad de vida 5 2 3 4 5 Defina los siguientes términos: a. Hexosa: es un monosacárido que presenta seis átomos de carbono. b. Aldosa: es un monosacárido que presenta un grupo aldehído. c. Monosacárido: es un glúcido o azúcar que constituye la base del resto de los glúcidos. También se puede definir como polihidroxialdehído o polihidroxicetona. 4 1 Los glúcidos. Ósidos Los azúcares son compuestos orgánicos constituidos principalmente por Carbono, Hidrógeno y oxígeno. Coloque en la tabla adjunta, en la casilla correspondiente, cada una de las siguientes afirmaciones: Sólo se encuentra en los animales. Es una cetosa. Es el azúcar de mesa. Es una aldosa. Tiene función estructural. Tiene función de almacenamiento de azúcares. Es una hexosa. Es un disacárido. Es una pentosa. Sólo se encuentra en los vegetales. Compuestos Ribosa Fructosa 6 Afirmaciones Es una aldosa Es una pentosa Es una cetosa Es una hexosa Glucógeno Solo se encuentra en animales Celulosa Solo se encuentra en vegetales Sacarosa Es el azúcar de mesa La célula, unidad de vida Tiene función de almacenamiento de azúcares Tiene función estructural Es un disacárido 2 A partir de la fórmula de la α-D-glucosa que se muestra, escriba la del disacárido maltosa, que está formado por dos moléculas de α-D-glucosa (o lo que es lo mismo, α-D-glucopiranosa) unidas mediante un enlace O- glucosídico α (1- 4). 5 Los lípidos I 1 El siguiente esquema generaliza el transcurso de una de las reacciones que ocurren en el metabolismo celular: Triglicérido ácidos grasos + glicerina a. ¿Qué tipo de lípidos son los triglicéridos? ¿Qué funciones biológicas tienen este tipo de lípidos? Son lípidos saponificables. Su función es la de reserva energética. b. ¿Qué "transformación" sufren los triglicéridos para convertirse en ácidos grasos + glicerina? Hidrólisis. c. ¿Se capta o se desprende agua en el transcurso de esta reacción? Se capta agua. 2 3 Responda a las siguientes preguntas: a. ¿Qué es un ácido graso saturado? Es aquel que no presenta dobles enlaces en su cadena. La célula, unidad de vida 7 b. ¿Y un ácido graso insaturado? Es aquel que presenta uno o más dobles enlaces en su cadena. c. ¿Qué quiere decir que un lípido es saponificable? Que contienen ácidos grasos y que, por tanto, con él se puede fabricar jabón. 6 1 2 Los lípidos II La mayoría de los lípidos se caracteriza por tener una cabeza polar (es decir, hidrófila o hidrofílica) y una cola apolar (es decir, hidrófoba ó hidrofóbica). a) Este diseño es fundamental para que se pueda construir cierta estructura de la célula. ¿De qué estructura se trata? De la membrana plasmática o las membranas celulares. 3 b) En general, las colas apolares de los lípidos están compuestas por solo dos tipos de elementos químicos. ¿De qué elementos se trata? Carbono e hidrógeno. 2 ¿Qué son las hormonas? ¿Cuál es su naturaleza? Nombre algunos ejemplos. Son sustancias químicas segregadas por las glándulas endocrinas y que son transportadas por la sangre hasta un órgano diana donde realiza su función. Su naturaleza puede ser: - Lipídica: progesterona y testosterona. - Proteica: insulina y glucagón. 8 La célula, unidad de vida 7 1 2 3 4 5 6 7 8 2 Las proteínas I Conteste a las siguientes preguntas: a) ¿Qué son los aminoácidos? Son las unidades estructurales básicas de las proteínas. b) ¿Qué significa que tienen comportamiento anfótero? Que en disolución acuosa pueden ionizarse dependiendo del pH y, por eso, son amortiguadores del pH. c) ¿Qué son los aminoácidos esenciales? Son aquellos que no se pueden sintetizar y hay que tomarlos con la dieta. A partir de las fórmulas de los aminoácidos que se adjuntan, formule el tripéptido “ácido aspártico – serina – cisteína”. H H2N H C COOH H2N CH2 C H COOH H2N CH2OH SH Ácido aspártico Serina Cisteína H H C COOH CH2 COOH H2N C CO CH2 COOH HN C H CO CH2OH HN C COOH + 2H2O CH2 SH La célula, unidad de vida 9 8 1 Las proteínas II Una macromolécula puede contener tres niveles estructurales, tal como se esquematiza en el recuadro. a. ¿De qué macromolécula se trata? De una proteína. b. ¿En qué nivel de conformación estructural es funcionalmente activa? En el tercer nivel o estructura terciaria. c. ¿Qué consecuencias tendría para la macromolécula la reacción que la convierte del nivel 3 al 1? Supone la desnaturalización de la proteína y, consecuentemente, la pérdida de su función. 3 2 Las figuras 1 y 2 muestran la estructura de la lisozima, una enzima presente en las lágrimas. a. Explique qué nivel estructural representa cada figura y en qué consiste. Figura 1: es la estructura primaria, es decir, la secuencia de aminoácidos de la proteína. Figura 2: es la estructura terciaria con una disposición globular. La estructura terciaria es la disposición espacial de la estructura secundaria. b. ¿Cómo se denominan las unidades que aparecen en la figura 1? Aminoácidos. c. ¿Qué sucedería si la lisozima se sometiese a altas temperaturas? Se produciría su desnaturalización. 10 La célula, unidad de vida 9 1 Las enzimas La saliva es una secreción exocrina compleja. La cantidad de secreción es de 1 a 1,5 litros/día para una persona adulta; el PH oscila de 6,2 a 7,4; entre sus componentes está la enzima amilasa que cataliza la hidrólisis de polisacáridos. a. ¿Qué cantidad de enzima queda después de la reacción de hidrólisis? La misma que al inicio. b. ¿Cómo afecta la variación de PH a la enzima? Cada enzima tiene su pH óptimo de actuación. Por encima y por debajo de este pH, su velocidad de reacción va disminuyendo hasta un punto en el que se produce su desnaturalización. c. ¿Cuál es la naturaleza de la enzima? Proteica. d. ¿Qué es el centro activo de una enzima? Es el lugar por donde se une el sustrato a la enzima. e. ¿Qué se entiende por apoenzima? ¿Y por cofactor? La apoenzima es la parte proteica de una holoenzima y el cofactor la parte no proteica. 2 Las vitaminas son compuestos orgánicos relativamente sencillos que son imprescindibles para la vida. a) ¿Por qué es esencial incluirlas en la dieta de los seres humanos? Porque no somos capaces de sintetizarlas y son imprescindibles para el funcionamiento del organismo. b) Nombre un ejemplo de vitamina hidrosoluble y liposoluble. Hidrosoluble: Vitamina C o complejo B. Liposoluble: Vitamina A o D. La célula, unidad de vida 11 10 1 Los ácidos nucleicos. El ARN En una célula se pueden encontrar estos dos tipos de ácidos nucleicos. Complete la tabla resaltando las diferencias entre las dos macromoléculas. ADN Azúcar Ribosa Desoxirribosa Bases nitrogenadas A,G,C y T A,G,C y U bicatenaria monocatenaria Composición química Estructura Función 2 Contiene la información genética Síntesis de proteínas Escriba el dogma central de la biología molecular. ADN Replicación 11 1 ARN Transcripción ARN Traducción PROTEÍNAS Transcripción inversa Los ácidos nucleicos. El ADN Si un fragmento de un ácido nucleico bicatenario de una célula está constituido por un 20% de adenina: a. ¿Qué porcentaje hay de guanina, citosina, uracilo y timina en este fragmento? Guanina: 30% Citosina: 30% Uracilo: 0% Timina: 20% 12 La célula, unidad de vida b. ¿A qué tipo de ácido nucleico correspondería el fragmento? Al ADN. c. ¿Por qué tipo de glúcido (pentosa) está constituido este ácido nucleico formado? Por la Ribosa. d. ¿En qué lugar de la célula humana se podría localizar este fragmento de ácido nucleico? En el núcleo o en la mitocondria. 2 Los ácidos nucleicos son las principales moléculas portadoras de la información genética. a. Dada una cadena de ADN formada por la siguiente secuencia: AATGCTTGG, determine la secuencia de la hebra complementaria y del ARN mensajero transcrito a partir de la hebra complementaria. Cadena de ADN AATGCTTGG Hebra complementaria de ADN TTACGAACC ARN transcrito de la hebra complementaria A A U G C U U G G b. El modelo de la doble hélice del ADN tiene una serie de características, cítelas. Las dos hebras son complementarias, antiparalelas y su enrollamiento es plectonímico. 12 1 La célula Complete la siguiente tabla: Menor No No Mayor Sí Sí Antes Después No Circular No Sí Lineal Sí La célula, unidad de vida 13 2 La célula es la unidad funcional y morfológica de todo ser vivo. a. Identifique los componentes celulares numerados. 1. Núcleo 2. Retículo endoplasmático rugoso 3. Retículo endoplasmático liso 4. Aparato de Golgi 5. Mitocondria 6. Centrosoma o centríolos b. ¿A qué tipo de célula corresponde el dibujo? Célula eucariota animal. c. ¿Cuál es la principal función del orgánulo nº 4? Transporte, maduración y secreción de proteínas procedentes del retículo. d. ¿Cuál es la principal función del orgánulo nº 5? Realizar la respiración celular. 13 1 La membrana plasmática El transporte de ciertas moléculas a través de la membrana celular se esquematiza en el recuadro. a. ¿Cómo se denomina cada uno de los tres tipos indicados como 1, 2 y 3? 1: Transporte pasivo por difusión simple 2: Transporte pasivo por difusión facilitada 3: Transporte activo b. ¿Mediante qué mecanismo pueden atravesar la membrana celular en contra de gradiente las sustancias cargadas eléctricamente como el sodio o el potasio? La bomba de sodio – potasio. 14 La célula, unidad de vida 2 El esquema siguiente representa una actividad fisiológica propia de las células eucarióticas a. ¿De qué actividad se trata? De la digestión celular. b. Identifique las estructuras señaladas. 1. Endocitosis o fagocitosis 2. Lisosoma primario 3. Fagosoma 4. Lisosoma secundario 5. Exocitosis 6. Aparato de Golgi 7. Retículo endoplasmático c. Explique brevemente la relación entre las estructuras 6 y 7. En el retículo endoplasmático rugoso se sintetizan las proteínas que posteriormente pasarán, mediante vesículas, al aparato de Golgi donde terminarán su proceso de maduración. 14 1 El citoplasma y sus componentes La siguiente figura representa cierta estructura celular. a) ¿Cómo se llama? Centrosoma o centriolo. b) ¿Cómo se llaman los filamentos que se originan a partir de ella? Microtúbulos. c) Explique una de las funciones de estos filamentos. La formación del huso acromático durante la mitosis. 2 Los ribosomas son orgánulos muy importantes en el metabolismo celular. a. ¿De qué biomoléculas están compuestos los ribosomas? ARN ribosómico y proteínas. b. ¿Cuál es su función? La célula, unidad de vida 15 Participa en la síntesis de proteínas traduciendo el mensaje del ARNm. c. Nombre dos orgánulos celulares que contienen ribosomas en su interior. Mitocondrias y cloroplastos. d. ¿Qué es un polisoma? Es una estructura formada por varios ribosomas que están leyendo un mismo ARNm. 15 1 Orgánulos con membrana simple En la imagen se muestra una fotografía al microscopio electrónico (A) y un esquema (B) del mismo orgánulo citoplasmático. a) ¿De qué orgánulo se trata? Retículo endoplasmático rugoso. b) ¿Cuáles son sus componentes principales? Está formado por una serie de sáculos y vesículas con ribosomas adosados a su cara externa. c) ¿Cuál es la función de los numerosos gránulos que se observan? La síntesis de proteínas. 2 Indique la estructura y función de los lisosomas. ¿Qué diferencia hay entre un lisosoma primario y uno secundario? Los lisosomas son vesículas rodeadas de membrana que, en su interior, presentan una serie de enzimas hidrolasas para realizar la digestión celular. Un lisosoma primario es aquel que acaba de ser sintetizado por el aparato de Golgi y solo contiene hidrolasas en su interior. El lisosoma secundario se forma cuando este ha vertido sus enzimas en el fagosoma. 16 La célula, unidad de vida 16 1 Orgánulos con membrana doble En el siguiente esquema se representan dos orgánulos citoplasmáticos. Identifique cada uno de ellos y complete la siguiente tabla colocando un “SÍ” o un “NO” en cada casilla. Poseen tilacoides Poseen granas Poseen crestas Orgánulo A Mitocondria No No Sí Orgánulo B Cloroplasto Sí Sí Poseen estroma Poseen ADN Poseen ribosomas Presentes en células animales No Sí Sí Sí Sí Sí Sí Presentes en células vegetales Su metabolismo necesita luz Sí No Característica 17 1 No No Sí Sí El núcleo interfásico El núcleo es un orgánulo exclusivo de cierto tipo de células, en el que tienen lugar importantes procesos vitales para estas células. a. ¿En qué estructura del núcleo en reposo están contenidos los genes? En la cromatina b. Identifique a los componentes numerados del 1 al 5 en el dibujo de este orgánulo. 1. Poros de la membrana nuclear 2. Nucleoplasma 3. Membrana nuclear 4. Nucléolo 5. Cromatina c. ¿Cuál es composición química del nº 4 y del nº 5? ARN y proteínas. d. ¿En qué fase del ciclo celular está el núcleo de la figura? Interfase. La célula, unidad de vida 17 2 ¿En qué se diferencian la eucromatina de la heterocromatina? La eucromatina es cromatina difusa, poco condensada y funcionalmente activa, ya que en ella se realizará la transcripción. La heterocromatina es cromatina densa, en la que el ADN está más condensado y permanece funcionalmente inactivo. 18 1 El núcleo en división En un momento dado del ciclo celular y situados en el plano ecuatorial, se pueden encontrar estructuras densas y empaquetadas similares a la que se muestra en la imagen adjunta. a. ¿A qué estructura corresponde la imagen? Un cromosoma. b. Identifique los números señalados en la estructura. 1. Centrómero 2. Cromátida 3. Telómero c. ¿En qué momento del ciclo celular se ha tomado la imagen? En la fase M o fase de división. d. ¿A qué tipo de organización celular puede pertenecer esta estructura? A una célula eucariota. 2 La figura adjunta representa cierta estructura celular. a) ¿Qué estructura se representa en el punto 3? Un cromosoma. b) ¿Cuál es su principal función? Facilitar el reparto de la información genética. c) En el nivel 1, ¿cuál es su composición química? El ADN. 18 La célula, unidad de vida 19 1 La mitosis Especifique en qué fase de la mitosis se encuentra la célula en cada dibujo y explique qué ocurre en cada una de ellas. 1. Anafase: Las cromátidas se separan y se desplazan hasta polos opuestos. 2. Profase: - La cromatina se condensa para formar los cromosomas. - Los centríolos migran a polos opuestos, quedando unidos por las fibras del huso acromático. - Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. 3. Telofase: - Desaparece el huso acromático. - Se forma la membrana nuclear y el nucléolo. - Los cromosomas se desespiralizan, se descondensan y dejan de visualizarse. 4. Metafase: Los cromosomas se sitúan en el ecuador de la célula, quedando unidos a las fibras del huso por el centrómero. 20 1 La meiosis Una célula madre es una célula indiferenciada con capacidad de división y de producir linajes celulares especializados. a. Identifique los dos mecanismos de división celular que se ilustran como: Proceso I y Proceso II. - Proceso I: Mitosis. - Proceso II: Meiosis. b. ¿Qué dotación cromosómica tienen las células antes de someterse al proceso de división? Diploide. c. ¿Cómo serán las células hijas sometidas al Proceso I con respecto a la célula madre? Iguales, es decir, también diploides. La célula, unidad de vida 19 d. ¿Qué tipo de células sufrirá el proceso II? Células reproductoras. 21 1 El metabolismo celular Defina los siguientes términos: a) Metabolismo: es el conjunto de reacciones químicas que tienen lugar en el interior de la célula, cuya función es obtener energía que servirá para realizar las funciones vitales y para la síntesis de materia propia. b) Anabolismo: es la síntesis de moléculas orgánicas complejas a partir de otras más sencillas, para lo cual se necesita energía. c) Catabolismo: es la transformación de moléculas orgánicas complejas en otras más sencillas con desprendimiento de energía. d) ATP: es un nucleótido que actúa como molécula energética al ser capaz de almacenar o ceder energía en sus enlaces fosfóricos. 2 Complete el siguiente cuadro: Organismos según su metabolismo Quimioautótrofos Quimioheterótrofos 20 Fuente de energía Reacciones químicas Reacciones químicas Fotoautótrofos Luz Fotoheterótrofos Luz La célula, unidad de vida Fuente de carbono CO2 Orgánico CO2 Orgánico Ejemplos Bacterias nitrificantes... Animales, hongos, protozoos y bacterias Plantas, algas, cianobacterias... Bacterias purpúreas no sulfúreas 22 1 El catabolismo de los glúcidos I En el esquema adjunto se indican cuatro procesos bioquímicos importantes de las células eucariotas. a. ¿Cómo se denominan los procesos numerados del 1 al 4? 1. Glucólisis 2. Respiración aerobia 3. Fermentación láctica 4. Fermentación alcohólica b. Indique si son procesos anabólicos o catabólicos. Catabólicos. c. ¿En qué lugar celular se desarrolla cada uno de estos procesos? La glucólisis, fermentación láctica y fermentación alcohólica en el citosol. La respiración aerobia en la mitocondria. d. En ciertas condiciones, determinadas células humanas llevan a cabo el proceso nº 3. ¿En qué condiciones se produce el proceso? Las células musculares en condiciones anaerobias debido a un sobreesfuerzo. 2 La degradación de la glucosa es un proceso universal de obtención de energía por parte de las células. a) ¿Cuál es el destino del ATP obtenido en la degradación de la glucosa? Para realizar las funciones vitales o para la síntesis de materia propia (para el anabolismo). b) ¿Qué procesos metabólicos están implicados en la degradación aerobia de la glucosa? ¿Por qué se requiere oxígeno? Glucólisis, ciclo de Krebs, cadena transportadora de electrones y fosforilación oxidativa. El oxígeno se requiere como aceptor final de electrones. c) ¿Por qué en general los organismos anaerobios no obtienen tanta energía en este proceso como los organismos aerobios? Porque la glucosa no se degrada (no se oxida) completamente. La célula, unidad de vida 21 23 1 El catabolismo de los glúcidos II En el esquema adjunto se indica una serie de reacciones cíclicas que tienen lugar en el interior de un típico orgánulo celular. (C6, C5 y C4 son compuestos de 6, 5 y 4 átomos de carbono, respectivamente). a. ¿En qué orgánulo celular se producen estas reacciones? En la mitocondria. b. ¿Qué proceso metabólico se representa? ¿De dónde procede el Acetil-CoA que entra en el ciclo? El ciclo de Krebs. Del catabolismo de los glúcidos, lípidos o proteínas. c. Usando tus conocimientos de metabolismo celular, indica cuál es el destino de las diferentes moléculas producidas en el ciclo de la figura. NADH y FADH2: la cadena transportadora de electrones. CO2: el exterior. GTP: es lo mismo que ATP, por tanto, su destino será cualquier proceso que requiera energía. 24 1 El catabolismo de los lípidos Conteste las siguientes preguntas: a. ¿Cómo se denomina el catabolismo de los ácidos grasos? Beta oxidación. b. ¿Dónde tiene lugar este proceso? En la matriz mitocondrial. c. Si el ácido graso tiene 20 carbonos, ¿cuántas moléculas de acetil- CoA se obtienen en su degradación? ¿Y el cuántas de vueltas da en este proceso? 10 acetil Co-A. 9 vueltas. 22 La célula, unidad de vida 2 Complete, en la mitocondria de la parte inferior, el esquema resumen del catabolismo. Glúcidos Proteínas Ácido pirúvico Aminoácidos H20 O2 + Acetil-CoA -oxidación Ciclo de Krebs NADH + H FADH2 Cadena transportadora + NADH + H FADH2 ATP ADP + Pi CO2 Glicerina Ácidos grasos Acilglicéridos 25 1 El anabolismo autótrofo Se define a los cloroplastos como “orgánulos energéticos” que captan la energía fotónica y fabrican principios inmediatos necesarios para la vida de la célula. a. ¿Mediante qué proceso metabólico? La fotosíntesis. b. ¿Cuál es la fuente de carbono para la elaboración de estos principios inmediatos? El CO2 atmosférico. c. ¿De dónde procede la molécula de oxígeno que se desprende durante el proceso? De la fotólisis del agua. d. ¿Cómo se denominan las fases en que está dividido el proceso? Fases luminosa y oscura. La célula, unidad de vida 23 e. ¿Qué productos obtenidos en una fase se utilizan en la otra? El ATP y el NADPH. f. ¿Cuál es la molécula captadora de la energía solar? La clorofila. 2 La fotosíntesis es el principal proceso por el que obtienen energía los vegetales. a. Diga en qué orgánulo de las células vegetales tiene lugar este proceso. El cloroplasto. b. En la fase luminosa de la fotosíntesis vegetal se produce un bombeo de electrones que son finalmente cedidos al NADP+, que se transforma en NADPH. ¿De qué sustancia provienen estos electrones? ¿En qué se transforma esta sustancia cuando cede los electrones? - Del agua. - En oxígeno. c. Además de NADPH, el otro producto principal de la fase luminosa es el ATP. Ambos se usan luego en la fase oscura, es decir, en el Ciclo de Calvin. ¿Cuál es la finalidad de este ciclo? La síntesis de materia orgánica. 24 La célula, unidad de vida