Preguntas Metabolismo (Catabolismo)

7.- ¿Qué es el ATP? ¿Qué misión fundamental cumple en los organismos? ¿En qué se parece químicamente a los ácidos nucleicos? ¿Cómo lo sintetizan las células? (indicar dos procesos).

El ATP  es Adenosín-trifosfato, un nucleótido que actúa como molécula de reserva energética inmediata. Su función principal en los organismos es almacenar y ceder la energía que hay en sus enlaces, siendo esta 7,3 kcal/mol. El ATP y los ácidos nucleicos están ambos formados por nucleótido, teniendo ambos un nucleósido (pentosa + base nitrogenada) y un ácido fosfórico mediante un enlace éster fosfórico.

La síntesis de ATP se realiza de dos formas en la célula. Mediante la fosforilación a nivel de sustrato por la energía que se libera al romperse un enlace (rico en energía) de una biomolécula. Y mediante reacción enzimática con ATP-sintetasas al ser atravesadas estas por un flujo de protones generan ATP en las crestas mitocondriales y en los cloroplastos.

12.- Define en no más de cinco líneas el concepto de "Metabolismo", indicando su función biológica.

El metabolismo es el conjunto de todas las reacciones químicas del interior de las células de un organismo donde se produce en ellas la transformación de biomoléculas (ya sean orgánicas o inorgánicas) en otras y obteniendo así materia y energía para otras reacciones o para el resto del organismo. Y su función biológica es la realización de las funciones vitales (nutrición, reproducción y relación).

13.- Indique qué frases son ciertas y cuáles son falsas. Justifique la respuesta:

a) Una célula eucariótica fotoautótrofa tiene cloroplastos pero no tiene mitocondrias.

Verdadera. Una célula eucariótica fotoautótrofa siendo esta una célula de una planta, solo posee los cloroplastos como orgánulo transductor de energía y no mitocondrias.

b) Una célula eucariótica quimioheterótrofa posee mitocondrias pero no cloroplastos.

Verdadera. Los organismos heterótrofos poseen mitocondrias como orgánulos transductor de energía, siendo estos los animales, algunos hongos y protozoos.

c) Una célula procariótica quimioautótrofa no posee mitocondrias ni cloroplastos.

Verdadera. Las células procariotas quimiautótrofas no poseen mitocondrias ni cloroplastos, ya que realizan todas sus reacciones en el citoplasma.

d) Las células de las raíces de los vegetales son quimioautótrofas.

Verdadera. Las raíces de los vegetales se encargan de coger los materiales del medio químicamente (sustancias inorgánicas), por lo que son quimioautótrofas.

17.- Explica brevemente si la proposición que sigue es verdadera o falsa. El ATP es una molécula dadora de energía y de grupos fosfatos.

Verdadera. Cuando el ATP se hidroliza y se rompe un enlace (enlace éster-fosfórico) se produce ADP, soltando un grupo fosfato y energía (7,3 kcal/mol).

20.- Esquematiza la glucólisis:

a) Indica al menos, sus productos iniciales y finales.

b) Destino de los productos finales en condiciones aerobias y anaerobias.

c) Localización del proceso en la célula.

Fuente propia

21.- Una célula absorbe n moléculas de glucosa y las metaboliza generando 6n moléculas de CO2 y consumiendo O2 ¿Está la célula respirando? ¿Para qué? ¿Participa la matriz mitocondrial? ¿Y las crestas mitocondriales?

Sí está respirando, ya que en la respiración (ciclo de Krebs y cadena transportadora de electrones) se genera CO2 y en la cadena transportadora de electrones se consume O2. Su función es obtener principalmente energía. La matriz mitocondrial participa al realizarse allí el ciclo de Krebs y en las crestas mitocondriales se realiza la cadena transportadora de electrones (en una célula eucariota heterótrofa9.

22.- ¿Qué ruta catabólica se inicia con la condensación del acetil-CoA y el ácido oxalacético, y qué se origina en dicha condensación? ¿De dónde provienen fundamentalmente cada uno de los elementos? ¿Dónde tiene lugar esta ruta metabólica?

El ciclo de Krebs se inicia con la unión del Acetil-CoA con el ácido oxalacético, originando ácido cítrico. El Acetil-CoA Procede de la unión del acetato con el Co-A y anteriormente del ácido pirúvico de la glucólisis y el ácido oxalacético proviene del maltato. Esta ruta metabólica sucede cuando el ácido pirúvico entra del citosol a la mitocondria, concretamente a la matriz mitocondrial de la mitocondria, donde tiene lugar el ciclo de Krebs.

27.- Describa el proceso de transporte electrónico mitocondrial y el proceso acoplado de fosforilación oxidativa. Resuma en una reacción general los resultados de ambos procesos acoplados. A la luz de lo anterior, ¿Cuál es la función metabólica de la cadena respiratoria? ¿Por qué existe la cadena respiratoria? ¿Dónde se localiza?

Por el proceso se genera un gradiente de protones, una fuerza protón-motriz mediante la cual el poder reductor (NADH y FADH2) pasan a la cadena de transporte de una fase reducida a la fase oxidada, perdiendo protones al pasar del espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial gracias a una enzima que deja pasar esos H+  y generando así un movimiento donde obtengo electrones para fosforilar. Los 4 complejos son los encargados de generar los protones y la ubiquinona y el citocromo se pasan los electrones. Al pasar del espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial se crea una energía mecánica que hace rodar la ATP-sintetasa, sintetizando así ATP (fosforilación oxidativa). La función metabólica de la cadena respiratoria es obtener una gran energía a través del poder reductor y del flujo de electrones. Existe porque sin ella no se generaría la energía necesaria que nuestro organismo precisa. Sucede en las crestas mitocondriales. 

29.- ¿Cómo se origina el gradiente electroquímico de protones en la membrana mitocondrial interna?

Se origina tras pasar de la fase reducida a la fase oxidada del poder reductor, perdiendo así un protón, que al dejarlo pasar una enzima del espacio intermembranoso a la matriz mitocondrial se genera un movimiento.

32.- Existe una clase de moléculas biológicas denominadas ATP, NAD, NADP:

a) ¿Qué tipo de moléculas son? (Cita el grupo de moléculas al que pertenecen) ¿Forman parte de la estructura del ADN o del ARN?

El ATP es un nucleótido que sirve de moneda energética inmediata, el NAD y el NADP son poder reductor en la fase oxidada. No forman parte del ADN ni del ARN.

b) ¿Qué relación mantienen con el metabolismo celular? (Explícalo brevemente).

Gracias a ellos de obtienen grandes cantidades de energía necesaria para nuestro organismo, principalmente en la cadena transportadora de electrones.

34.- Balance energético de la degradación completa de una molécula de glucosa.

-GLUCÓLISIS:

 2 ATP (4 obtenidos – 2 gastados = 2)

1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP

1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP

-CICLO DE KREBS:

3 NADH x 2 vueltas = 6 NADH x 3 = 18 ATP

1 FADH2 x 2 vueltas = 2 FADH2 x 2 = 4 ATP

1 GTP x 2 vueltas = 2 ATP

-CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES:

1 ATP x 2 vueltas = 2 ATP

TOTAL: 38 ATP (36 ATP en las eucariotas al gastar 2 ATP al entrar a la mitocondria)

Fuente propia

37.- Indique el rendimiento energético de la oxidación completa de la glucosa y compárelo con el obtenido en su fermentación anaerobia. Explique las razones de esta diferencia.

·         RESPIRACIÓN CELULAR(proceso aerobio)

-GLUCÓLISIS:

 2 ATP (4 obtenidos – 2 gastados = 2)

1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP

1 NADH x 2 vueltas= 2 NADH x 3 = 6 ATP

-CICLO DE KREBS:

3 NADH x 2 vueltas = 6 NADH x 3 = 18 ATP

1 FADH2 x 2 vueltas = 2 FADH2 x 2 = 4 ATP

1 GTP x 2 vueltas = 2 ATP

-CADENA TRANSPORTADORA DE ELECTRONES:

1 ATP x 2 vueltas = 2 ATP

TOTAL: 38 ATP (36 ATP en las eucariotas al gastar 2 ATP al entrar a la mitocondria)

·         FERMENTACIÓN(proceso anaerobio)

-GLUCÓLISIS:

 2 ATP (4 obtenidos – 2 gastados = 2)

TOTAL: 2 ATP

Esta diferencia es debida a que la única producción de energía que hay en la fermentación solo se produce en la glucólisis, por eso es muy escasa, al contrario que la respiración celular de la glucosa donde se produce energía en dicho proceso además de en el ciclo de Krebs y en la cadena transportadora de electrones. La respiración anaerobia se produce al completo en el citosol y el último aceptor es una molécula orgánica, al contrario que en la aerobia que se produce en el citosol, matriz mitocondrial y crestas mitocondriales. La función principal de la fermentación no es la producción de ATP, es hace que el NADH vuelva a su fase oxidada (NAD+) ya que lo necesito así para catalizar de nuevo la glucólisis y que no haya una saturación.

38.- ¿En qué orgánulos celulares tiene lugar la cadena de transporte de electrones, uno de cuyos componentes son los citocromos? ¿Cuál es el papel del oxígeno en dicha cadena? ¿Qué seres vivos y para qué la realizan?

La cadena de transporte de electrones tiene lugar en las mitocondrias (células eucariotas animales) y en los cloroplastos (células eucariotas vegetales). El papel del oxígeno es ser el último aceptor de electrones, recogiendo este movimiento de electrones y generando todo el ATP. La cadena transportadora de electrones la realizan las células eucariotas y las procariotas (respiración aerobia) pero no en la fermentación (respiración anaerobia). Su función principal es convertir todo el poder reductor almacenado en la célula en moneda energética ATP.

39.- En el ciclo de Krebs o de los ácidos tricarboxílicos:

-¿Qué tipos principales de reacciones ocurren?

-¿Qué rutas siguen los productos liberados?

La reacción principal del ciclo de Krebs es la oxidación de una molécula, partiendo del ácido oxalacético uniéndose al Acetil-CoA y formando el ácido cítrico de 6 átomos de carbono, oxidándose este en muchas más reacciones hasta llegar al ácido oxalacético de nuevo. Se produce el coenzima CoA-SH, 2 CO2, 3NADH, FADH2 y GTP. El coenzima se utilizará de nuevo para convertir el Acetato en Acetil-CoA para que este pueda entrar a la mitocondria (ya que en forma de ácido pirúvico no puede atravesar la membrana). El poder reductor NADH se almacenará en la célula para poder convertirlo posteriormente en ATP en la cadena transportadora de electrones (cada 1NADH son 3ATP), lo mismo ocurrirá con el poder reductor FADH2 (cada FADH2 SON 2ATP). Y finalmente el GTP es igual que el ATP con respecto al nivel de rendimiento.

42. Importancia de los microorganismos en la industria. Fermentaciones en la preparación de alimentos y bebidas. Fermentaciones en la preparación de medicamentos.

Hay una gran cantidad de bacterias que participan en los productos industriales, teniendo estas una respiración anaerobia (fermentación). Tanto la fermentación alcohólica como la láctica o la pútrida están relacionadas con los alimentos o las bebidas, produciendo alcohol, leche o sus derivados y para producir sabores típicos del queso o vinos, respectivamente.

43. Fermentaciones y respiración celular. Significado biológico y diferencias.

La función principal de las fermentaciones es convertir de nuevo el NADH en su fase oxidada (NAD+) que se volverá a necesitar para catabolizar la glucólisis. Sin embargo, la respiración celular sirve principalmente para oxidar al máximo la molécula y obtener así la mayor cantidad de energía posible (36-38ATP), debido mayoritariamente a la cadena transportadora de electrones (la fermentación produce solamente 2ATP al no tener). Con respecto al lugar de las reacciones ambas se producen en el citosol, pero una parte de la respiración celular de las células eucariotas se produce también en las mitocondrias (en caso de célula procariota se produciría en la membrana plasmática). La fosforilación de las fermentaciones es a nivel de sustrato al contrario  que la de la respiración celular, que es oxidativa. Por último, se diferencian en la última molécula aceptora de electrones, ya que en la respiración celular es inorgánica (generalmente el O2) y en la fermentación es orgánica (una de ellas el ácido pirúvico).

45.

A) la figura representa esquemáticamente las actividades más importantes de una mitocondria. Identifique las sustancias representadas por los números 1 a 6.

B) La utilización de la energía liberada por la hidrólisis de determinados enlaces del compuesto 4 hace posible que se lleven a cabo reacciones energéticamente desfavorables. Indique tres procesos celulares que necesiten el compuesto 4 para su realización.

C) En el esquema, el compuesto 2 se forma a partir del compuesto 1, que a su vez, proviene de la glucosa. ¿Sabría indicar otra sustancia a partir de la cual se pueda originar el compuesto 2?

a) El 1 es el ácido pirúvico

El 2 es el Acetil-CoA procedente del ác. Pìrúvico

El 3 es el ADP ya que se une con un grupo P

El 4 es el ATP formado por la unión del ADP + grupo fosfato

El 5 es el NADH procedente del NAD+

El 6 es el O2, siendo el último aceptor de electrones y produciendo generalmente H2O.

b) La glucólisis necesita 2 ATP para poder convertir la glucosa (C6H12O6) en dos ácidos pirúvicos. También se utiliza para el movimiento muscular, la transmisión del impulso nervioso y para la síntesis del ADN y el ARN.

c) El compuesto 2 es el Acetil-CoA formado a partir del piruvato, pero entre la reacción hay un paso intermedio, donde el ácido pirúvico se convierte en acetato para pasar (gracias a la coenzima CoA-SH y el NAD+) al Acetil-CoA. Por lo tanto el compuesto 2 también proviene del ácido acético.

48.

a) El esquema representa una mitocondria con diferentes detalles de su estructura. Identifique las estructuras numeradas 1 a 8.

b) Indique dos procesos de las células eucariotas que tengan lugar exclusivamente en las mitocondrias y para cada uno de ellos establezca una relación con una de las estructuras indicadas en el esquema.

c) Las mitocondrias contienen ADN. Indique dos tipos de productos codificados por dicho ADN.

a) El 1 es la matriz mitocondrial

El 2 es una cresta mitocondrial

El 3 son  mitorribosomas

El 4 es la membrana interna

El 5 es la membrana externa

El 6 es el espacio intermembranoso

El 7 es la ATP-sintetasa

El 8 son los grandes complejos proteicos de las crestas mitocondriales (I, II, III y IV)

b) En las células eucariotas en la respiración celular, el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones ocurren en las mitocondrias. Más concretamente ocurre en la matriz celular en ciclo de Krebs y en las crestas mitocondriales la cadena transportadora de electrones.

c) El ADN contiene glúcidos (pentosa) útiles para la glucólisis, el ácido  fosfórico útil para crear ATP y las bases nitrogenadas las codifica para sintetizar nuevos nucleótidos o sustancias que luego son excretadas.

Valoración Bloggs

En referencia al blog de Andrés Quesada, he podido observar:

• Pregunta 1: Considero que debería dar más ejemplos a sus respuestas, no solo quedándose con el nombre de lo preguntado, sin embargo creo que está todo bien respondido.

• Pregunta 2: Lo ha hecho todo muy bien, pero le faltarían detalles en el apartado b).

• Pregunta 3: En el segundo apartado no ha explicado porqué relaciona cada imagen con esos intervalos de la gráfica. En el a) todo bien y detallado.

• Pregunta 4: En la primera pregunta del a) solo lo ha mencionado sin dar explicación, pero la segunda pregunta está súper bien explicada. En el b) todo bien.

• Pregunta 5: Todo bien detallado y el porqué.

• Pregunta 6: Todo muy bien.

Atendiendo al blog de Inés García:

• Pregunta 1: Correctamente explicada.

• Pregunta 2: En las dos primeras preguntas del a) solo lo ha mencionado sin apenas detalles. En el apartado b) ha puesto las razones, sin explicarlas, valiendo la pregunta 1 pto.

• Pregunta 3: Correctamente respondida.

• Pregunta 4: Bien hecho pero considera que la puntuación es muy alta respecto a la explicación dada.

• Pregunta 5: Bien respondida.

• Pregunta 6: Todo bien.

Con respecto al de Mª Ángeles Martínez:

• Pregunta 1: En mi punto de vista debería dar más ejemplos aunque está todo bien. La última pregunta del a) lo ha hecho muy detallado y correcto.

• Pregunta 2: El apartado a) lo ha hecho bien a mi parecer, pero en el b) se ha quedado muy corta ya que esta pregunta vale 1 pto y lo ha hecho muy resumido.

• Pregunta 3: Todo correcto, en mi opinión.

• Pregunta 4: En el a) solo ha mencionado sin explicar. Por el contrario en el b) lo ha detallado bien, adjuntando hasta una imagen.

• Pregunta 5: Todo bien explicado.

• Pregunta 6: El primer apartado de la a) solo ha nombrado los procesos, sin explicación. Todo lo demás muy bien.

Actividades reproducción celular

ACTIVIDADES

1. A la vista de la imagen, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué etapa de la mitosis representa? [0’2].

¿Qué indican las flechas A, B y C? [0’3]. ¿Se trata de una célula animal o vegetal?, razone la respuesta [0’25].  Describa  detalladamente los fenómenos naturales que ocurren en esta etapa [0’25].

b) Describa los fenómenos celulares que tienen lugar  en  las  restantes  etapas  de  la  mitosis [0’75]. Explique cuál es el significado biológico de la misma [0’25].

a) Representa la Anafase de la mitosis ya que se puede apreciar que se están separando las cromátidas hermanas hacia los polos.

La A indica una cromátida, llamadas en este caso cromosomas anafásicos, la B representa el huso mitótico formado por los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos, la C es el surco que aparece en la célula al producirse la citocinesis por estrangulación.

Se trata de una célula animal ya que se puede observar que la división del citoplasma se está produciendo por estrangulación a partir del surco de división en mitad de la célula. Si fuera vegetal se produciría pluripartición, división múltiple o esquizogonia.

Cuando en la anafase se separan las cromátidas hermanas hacia los polos opuestos de la célula madre, se empieza a producir la citocinesis. Esta se produce por estrangulación (ya que es animal), en el medio de la célula madre aparece una invaginación de la membrana plasmática (surco), que está recubierto por dentro de microfilamentos que forman un anillo contráctil que se va estrechando. La hendidura que se produce se va acentuando hasta que finalmente se parte el citoplasma y se forman las dos células hijas separadas por completo.

b) -En la Profase las dos fibras de ADN de cada cromosoma se enrollan sobre sí mismas, formando así las dos cromátidas unidas por el centrómero (cromosoma profásico). Aquí desaparecen los nucléolos ya que el ADN que regula la transcripción queda empaquetado en los cromosomas. También se forman dos centrosomas en la célula por duplicación existente, alejándose a los polos de la célula impulsados por el alargamiento de los microtúbulos (microtúbulos polares o fibras polares) sin llegar estos a ambos centrosomas. Este alargamiento se produce debido a la adición de la tubulina en el extremo más alejado del centrosoma. Por último el núcleo se hincha por la entrada de agua hasta que se fragmenta la envoltura nuclear y se separa la lámina fibrosa y, en consecuencia, el nucleoplasma se dispersa en el citosol. En el medio de los cromosomas de ADN, a la altura del centrómero, se forma una estructura proteica (cinetocoro o placa cinetocórica) que puede capturar microtúbulos llamados cinetocóricos o fibras cinetocóricas.

-En la Metafase los cromosomas se sitúan en el medio de la célula unidos a las fibras del huso acromático o mitótico (los dos centrosomas, los microtúbulos polares y los cinetocóricos) por el centrómero, formando así la placa ecuatorial. En esta fase los cromosomas están enrollados al máximo y se observan las dos cromátidas perfectas (cromosomas metafásicos).

-En la Telofase ocurre lo contario que la profase cuando las cromátidas llegan a los polos. Los cromosomas se desenrollan haciéndose cada vez menos visibles y el nucléolo se formará con el cromosoma que desapareció. La membrana plasmática se forma a partir del RE y en el centro de la célula madre se produce el estrangulamiento, dando lugar a las dos células hijas.

El significado biológico de la mitosis es que perpetua la especie y formando parte de la creación de nuevas células diploides para el crecimiento o renovación de las otras células del organismo.

2. A la vista del esquema responda razonadamente a las siguientes preguntas:

a) Indique qué momento del ciclo celular representan los esquemas arriba indicados [0’3], lo que señalan los números [0’3], y describa los fenómenos celulares que ocurren en A, B y C [0’4].

b) Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal [0’2]. Indique, razonando la respuesta, dos características en las que se basa [0’8].

a) Los esquemas arriba indicados representan la división celular, más concretamente la profase de la mitosis.

El 1 indica los cromosomas enrollados sobre sí mismos, con las dos cromátidas hermanas y el centrómero, el 2 son los centriolos situados a los polos de la célula y en el interior del centrosoma y el 3 son los microtúbulos polares  o fibras polares.

En la A se encuentra el ADN de cada cromosoma desorganizado en el núcleo de la célula, se forman dos centrosomas debido a la duplicación existente. En la B se empiezan a enrollar los cromosomas sobre sí mismos y los centrosomas se alejan hacia los polos de la célula debido al alargamiento de los microtúbulos 8microtúbulos polares o fibras polares). En la C ya se empiezan a diferenciar los cromosomas de ADN con sus dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero ya que el material genético se ha enrollado más sobre sí mismo.

b) Los dibujos corresponden a una célula animal, reconocible por la forma de separación de las dos células hijas mediante el proceso de estrangulación y porque hay centriolos.

La célula madre se está separando mediante la invaginación de la membrana plasmática formando así un surco en mitad de la célula. Así se divide el citoplasma a partes iguales en las dos células hijas. En el interior de este surco se forma un anillo contráctil que se va estrechando, de manera que la hendidura se va acentuando hasta que el citoplasma se parte y se separan las células.

Por otro lado se aprecian los centriolos en el interior de los centrosomas, característica de las células animales (las células vegetales solo poseen centrosoma) que poseen esos dos elementos como Centro Organizador de Microtúbulos, encargado de generar los microtúbulos que se unen al citocentro de los cromosomas.

3. En relación con la figura adjunta conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué representa la gráfica 1? [0’4]. Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G [0’6].

b) ¿Qué  función  tiene el cambio en el contenido  de ADN que se representa  en la gráfica 1? [0’4]. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué fases, desde la C a la G, de la gráfica 1 encontraría las estructuras cromosómicas (1 a 4) que se muestran en la figura 2? [0’6]. 

a) La gráfica 1 representa la cantidad de ADN en el ciclo celular por unidades y por otro lado el tiempo que se tarda. La gráfica finaliza representando la meiosis, sabiendo esto ya que comenzamos con una cantidad de ADN que se duplica, luego disminuye a la mitad y finalmente vuelve a quedarse en la mitad del contenido (células de número "n" de cromosomas).
En el intervalo A la célula parte de una cantidad de 2 unidades de ADN. En el segundo vemos como progresivamente va aumentando la cantidad de ADN, estando en el intervalo C el doble de contenido de ADN que en el A. Poco después el ADN vuelve a disminuir hasta llegar al intervalo C de dos unidades, debido a que las células formada tiene la mitad del material genético que la de la fase C (primera división meiótica). Finalmente en F vuelve a bajar la cantidad de ADN hasta llegar a la mitad que en E, quedando finalizada la segunda división meiótica.

b) La función es que la célula hija que se vaya a reproducir tenga la misma cantidad de ADN que la célula madre, siendo idéntica a ella y permitiendo que se puedan realizar en la célula el tipo de división (mitótica o meiótica) que se requiera.
1C,2G,3D,4F.
En la foto 1 vemos que el ADN estáduplicado, por lo tanto hay el doble de ADN que en las demás fases correspondiendo a la fase C, más concretamente a la fase S de la interfase (ya que en esta hay una duplicación del ADN). La foto 2 es la última fase de la segunda división meiótica ya que el número de cromosomas es "n", por lo tanto es dos veces inferior al de una célula cuando posee los cromosomas "2n" y esta dos veces inferior a cuando hay una duplicación del ADN en la interfase, por eso la he asociado con el último intervalo de la gráfica, el G. La foto 3 representa la profase de la primera división meiótica, en la que hay una recombinación genética entre los cromosomas homólogos, esta la he colocado en la fase D debido a que aquí se va a separar el par bivalente, reduciéndose a la mitad el contenido de ADN. En la imagen 4 se puede observar solo un cromosoma y además con el material entrecruzado anteriormente, esto podemos decir que sería una célula "2n" que se ha formado al finalizar la primera división meiótica, ya que se separan los cromosomas homólogos con el material genético intercambiado y el número de cromosomas se ha reducido a la mitad desde la duplicación del contenido de ADN de la fase S de la interfase, por es arazón la imagen pertenece al intervalo F de la gráfica.

4.  En relación con el esquema adjunto, que representa tres fases (1, 2 y 3) de distintos procesos de división celular de un organismo con una dotación cromosómica 2n = 4, conteste las siguientes cuestiones:

a) Indique de qué fases se trata y en qué tipo de división se da cada una de ellas [0’5]. ¿Qué representan en cada caso las estructuras señaladas con las letras A, B, C, y D? [0’5.

b)   ¿Cuál   es   la   finalidad   de   los   distintos   tipos   de   división   celular?   [0’4].   Dibuje esquemáticamente el proceso de división completo del que forma parte la fase 2 identificando las distintas estructuras [0’6].

a) La fase 1 es la Metafase I de la primera división meiótica de la meisos, la fase 2 es la Anafase de la mitosis y la fase 3 es la Anafase II de la segunda división meiótica de la meiosis.

La letra A dos cromosomas homólogos, los cuales pertenecen al mismo caracter y en ellos se ha producido una recombinación genética mediante entrecruzamiento en el proceso de sinapsis. La D son los microtúbulos cinetocóricos que se encargan se unirse al cinetocoro que hay a la altura del centrómero en el centro de las dos cromátidas hermanas y se encargan de separar los cromosomas homólogos (figura 1) o las cromátidas hermanas (figura 2). La B son las dos cromátidas hermanas separadas de un mismo cromosoma y que poseen la misma información genética. La C son también dos cromátidas hermanas unidas al huso mitótico por el cinetocoro pero que, con respecto a la información genética, no es la misma ya que anteriormente se ha producido un intercambio de fragmentos de ADN con otro cromosoma homólogo.

b) Hay dos tipos de división celular: la mitosis y la meiosis. La mitosis tiene como finalidad obtener dos células hijas (2n) idénticas a la célula madre(2n), con la misma información genética solo que más pequeñas. La meiosis tiene como finalidad obtener 4 células hijas con la mitad de la información genética (n) que la célula madre y también con una recombinación de la información del ADN de los cromosomas homólogos.

La siguiente imagen es el proceso de división celular completo del que forma parte la Anafase (figura 2) y he añadido las distintas estructuras en cada fase.

(Fuente propia)

5. A la vista de las gráficas, conteste las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué proceso se representa en la gráfica A? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5].

b) ¿Qué proceso se representa en la gráfica B? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5]. 

a) La gráfica A representa el ciclo celular, estando en el todas las distintas fases de la interfase y la fase M (mitosis) y posteriormente el comienzo de una nueva interfase con la nueva célula formada.

La interfase consta de  tres etapas, siendo estas la G1, la S y por último la G2. Después de que cada célula haya hecho su interfase, se produce generalmente (como podemos observar en la gráfica A) la división celular mitosis (una sola fase M) y después, al formarse dos células hijas, de nuevo se producirían todas la etapas de la interfase.

En la etapa G1 ocurren procesos biosintéticos del material celular. El ADN posee un número “n” de cromátidas, sucede también un proceso de diferenciación celular. Algunas células no llegan al punto R, en el cual es imposible impedir las demás fases, pero si no lo consiguen se quedarían las células en la fase G0 8ª no ser por el efecto de activadores mitóticos) y no habría más cambio en el ADN ni en la célula, durando esto 11 horas. En la etapa S se produce una duplicación de ADN, se condensa para formar cromosomas con dos cromátidas hermanas unidas mediante un centrómero, durando esto 8 horas. En la etapa G2 se acaba finalmente la síntesis del ADN, finalizando con la formación de los cromosomas con números “2n”, durando esta fase 4 horas. En la fase M el ADN se enrolla sobre sí mismo en los cromosomas (quedando empaquetado en su interior el ADN que regula la transcripción), se disponen estos en la placa ecuatorial unidos al huso mitótico por el cinetocoro, se separan las cromátidas hermanas y los cromosomas se van desespiralizando, lo que posibilita la transcripción y la formación de los nucléolos a partir de las regiones organizadoras de los nucléolos del ADN. Produce células de número “2n” que nuevamente hacen que vuelva a producirse la interfase.

b) La gráfica B representa el ciclo celular, estando una fase de la interfase y luego dos fases M, siendo estas la primera y la segunda división meiótica.

Hay dos fases M (I y II) y la división celular meiótica consta de dos divisiones y, después de haberse producido la reproducción de la célula madre en dos células hijas, no vuelve a ocurrir una interfase, tal y como indica la gráfica.

En la etapa S se produce una duplicación de ADN, se condensa para formar cromosomas con dos cromátidas hermanas unidas mediante un centrómero, durando esto 8 horas. En la fase M 1 el ADN se enrolla y condensa formando los cromosomas (ya duplicados pero no separados). Estos se asocian con su homólogo y se produce un entrecruzamiento de la información genética, que después se separan. En la fase M 2 el ADN se enrolla sobre sí mismo en los cromosomas (quedando empaquetado en su interior el ADN que regula la transcripción), se disponen estos en la placa ecuatorial unidos al huso mitótico por el cinetocoro, se separan las cromátidas hermanas y los cromosomas se van desespiralizando, lo que posibilita la transcripción y la formación de los nucléolos a partir de las regiones organizadoras de los nucléolos del ADN. Produce células de número “n” que no precisan interfase.

6. En relación con las figuras adjuntas, responda las siguientes cuestiones:

a) Nombre los procesos señalados con las letras A y B [0’4]. ¿Qué fase se señala con el número 1? [0’1]. Describa lo que ocurre en esta fase [0’5].

b) Enumere cinco diferencias entre los procesos A y B [0’5]. Indique la importancia biológica de ambos procesos [0’5].

a) La figura A representa el proceso de división celular de la meiosis con la primera división meiótica [profase I (leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis), metafase I, anafase I y telofase I] y con la segunda división meiótica [profase II, metafase II, anafase II y telofase II] y la figura B representa el proceso de división celular de la mitosis [profase, metafase, anafase y telofase].

El número 1 señala la Profase I, en el cual se asocian los cromosomas homólogos produciéndose entre ellos un intercambio de la información genética mediante el proceso de sinapsis que sucede a lo largo de todas las fases anteriormente mencionadas. Esto se produce gracias a que los nódulos de recombinación generan los entrecruzamientos entre las parejas de cromosomas que designan el mismo caracter. Finalmente la condensación de estos cromosomas aumenta por lo cual cada par bivalente se distingue a la perfección.

b)

1-De una sola célula madre se reproducen 4 células hijas en el proceso A, pero solamente 2 en el proceso B.

2-Las células hijas que se reproducen son “n” en el primer caso A y en el caso B son “2n” cuando la célula madre de ambas es “2n”.

3-El primer proceso es mucho más largo y comprende más fases que el segundo proceso.

4-La figura A es un proceso de división asexual y la figura B es un proceso de división sexual.

5-En la meiosis (A) hay recombinación del ADN de los cromosomas homólogos, al contrario que en la mitosis (B) que no hay.

El primer proceso es muy importante biológicamente ya que gracias a él se reproducen las especies al generar con él los gametos femeninos y masculinos, que darán lugar a un cigoto tras la fecundación de animales y algunas algas. El segundo proceso es también igual de importante ya que con él se crean nuevas células en nuestro organismo que hace que las especies evolucionen y crezcan.