JUNIO

1. Estructura del Cromosoma Metafásico y el Cariotipo

Pregunta: Realice un esquema de un cromosoma metafásico, señalando sus elementos estructurales. Explíquelos brevemente. ¿Qué es el cariotipo?

Elementos Estructurales del Cromosoma Metafásico:

• Centrómero: Región constreñida del cromosoma, de posición variable, que mantiene unidas las cromátidas hermanas. Es el punto de anclaje del cromosoma al huso mitótico durante la división celular y divide al cromosoma en dos brazos.
• Cromátida: Cada una de las dos partes simétricas e idénticas de un cromosoma metafásico, resultantes de la duplicación del ADN. Cada cromátida está constituida por una molécula de ADN y permanece unida a su cromátida hermana por el centrómero.
• Brazos: Cada una de las porciones en que el centrómero divide al cromosoma. Pueden ser de igual o diferente longitud.
• Telómero: Extremos especializados de los brazos de los cromosomas. Protegen la integridad del ADN cromosómico y están implicados en el envejecimiento celular.
• Cinetocoros: Estructuras proteicas en forma de disco que se sitúan a ambos lados del centrómero en cada cromátida. Son los sitios donde se anclan los microtúbulos del huso mitótico para la separación de las cromátidas.
• Satélite: Porción esférica de ADN y proteínas, presente en algunos cromosomas, situada en un extremo del brazo y separada del resto por una constricción secundaria. Contiene genes para el ARN ribosómico.
• Bandas: Segmentos del cromosoma que aparecen como franjas claras y oscuras tras una tinción específica. El patrón de bandas es característico de cada cromosoma y de su homólogo, permitiendo la identificación de cromosomas y la detección de anomalías cromosómicas.

¿Qué es el Cariotipo?

El cariotipo es el conjunto completo de cromosomas de una especie o de un individuo, ordenados y clasificados según su tamaño, forma y patrón de bandas. Dentro de este conjunto, se distinguen:

• Cromosomas somáticos (autosomas): Comunes en ambos sexos de una misma especie e implicados en el desarrollo y funcionamiento del cuerpo.
• Cromosomas sexuales (gonosomas): Son los que determinan el sexo del individuo (por ejemplo, XX en mujeres y XY en hombres en mamíferos).

2. Tipos de Fermentación y su Importancia Biológica

Pregunta: Indique cuántos tipos de fermentación existen, explíquelos brevemente y proporcione un ejemplo de cada uno de ellos.

La fermentación es un proceso metabólico de degradación anaeróbica de la glucosa (u otras moléculas orgánicas) que ocurre en ausencia de oxígeno. Su finalidad principal es la obtención de energía en forma de ATP y la regeneración del NAD⁺, necesario para que la glucólisis continúe. A diferencia de la respiración celular, el aceptor final de electrones no es el oxígeno, sino una molécula orgánica que se reduce, originando el producto final característico de cada tipo de fermentación. La degradación de la glucosa no es completa, y el rendimiento energético es bajo, típicamente de dos moléculas de ATP por molécula de glucosa.

Los organismos que realizan la fermentación pueden ser:

• Anaerobios estrictos: Solo pueden realizar la fermentación y mueren en presencia de oxígeno.
• Anaerobios facultativos: Pueden realizar la fermentación en ausencia de oxígeno, pero en su presencia, optan por la respiración celular, que es energéticamente más eficiente.

Principales Tipos de Fermentación:

• Fermentación Láctica:
  • Descripción: El ácido pirúvico, producto de la glucólisis, se reduce directamente a ácido láctico.
  • Organismos: Realizada por bacterias lácticas (como Lactobacillus y Streptococcus) y también por células musculares en condiciones de ejercicio intenso y falta de oxígeno.
  • Ejemplo: Producción de yogur, queso, kéfir y otros productos lácteos fermentados. En humanos, causa la fatiga muscular durante el ejercicio anaeróbico.
• Fermentación Alcohólica:
  • Descripción: El ácido pirúvico se descarboxila para formar acetaldehído, que luego se reduce a etanol. Se libera dióxido de carbono (CO₂) como subproducto.
  • Organismos: Realizada principalmente por levaduras (como Saccharomyces cerevisiae) y algunas bacterias.
  • Ejemplo: Elaboración de cerveza, vino, pan (el CO₂ hace que la masa suba) y biocombustibles como el bioetanol.

Estos procesos son fundamentales en la producción de diversos alimentos y bebidas, donde los organismos responsables son principalmente bacterias y hongos.

3. Fosforilación Oxidativa: Producción de Energía Celular

Pregunta: Explique brevemente el proceso de fosforilación oxidativa e indique:

1. Con qué compuesto empieza y con cuál acaba.
2. Dónde tiene lugar.
3. Qué se genera.
4. Para qué sirve.

La fosforilación oxidativa es el proceso metabólico final de la respiración celular aeróbica, donde la energía liberada por la transferencia de electrones a través de una cadena de transporte se utiliza para sintetizar ATP. Los electrones de las moléculas de NADH + H⁺ y de FADH₂ (generados en etapas previas como la glucólisis y el ciclo de Krebs) son transportados por una cadena de transporte electrónico, formada por una serie de complejos proteicos. A medida que los electrones avanzan por la cadena, se libera energía que se utiliza para bombear protones (H⁺) desde la matriz mitocondrial al espacio intermembrana, creando un gradiente electroquímico de protones. Finalmente, los electrones son aceptados por el O₂, que se reduce a H₂O. La energía almacenada en el gradiente de protones es utilizada por la ATP sintasa para fosforilar ADP a ATP.

1. Comienza con: Los electrones de las moléculas de NADH y FADH₂. Finaliza con: La formación de ATP y agua (H₂O).
2. Tiene lugar en: La membrana interna de las mitocondrias (específicamente en las crestas mitocondriales).
3. Se generan: Grandes cantidades de ATP (la principal moneda energética celular) y agua (H₂O).
4. Sirve para: Obtener la mayor parte de la energía (ATP) necesaria para las funciones vitales de la célula en organismos aerobios.

SEPTIEMBRE

1. Glucólisis: El Inicio del Metabolismo de la Glucosa

Pregunta: Describa brevemente el proceso de glucólisis e indique:

1. Con qué compuesto empieza y con cuál acaba.
2. Dónde tiene lugar.
3. Qué se genera.
4. Para qué sirve.

La glucólisis es un proceso catabólico fundamental que ocurre en el citosol de la célula y representa la primera etapa en la degradación de la glucosa para la obtención de energía. Durante este proceso, una molécula de glucosa (de seis carbonos) se degrada a través de una serie de diez reacciones enzimáticas, dando lugar a dos moléculas de ácido pirúvico (de tres carbonos), así como a la producción neta de ATP y NADH. Este proceso se divide en dos fases principales:

• Fase de inversión de energía: La glucosa se fosforila y se transforma en fructosa-1,6-bifosfato, consumiendo 2 moléculas de ATP.
• Fase de liberación de energía: La fructosa-1,6-bifosfato se escinde en dos moléculas de tres carbonos (gliceraldehído-3-fosfato y dihidroxiacetona fosfato, que se interconvierte en gliceraldehído-3-fosfato). Estas moléculas se oxidan y se transforman finalmente en ácido pirúvico, generando 4 moléculas de ATP (por fosforilación a nivel de sustrato) y 2 moléculas de NADH.

1. Comienza con: Glucosa. Finaliza con: Dos moléculas de ácido pirúvico.
2. Tiene lugar en: El citosol de la célula.
3. Se generan: Dos moléculas de ácido pirúvico, un rendimiento neto de 2 ATP y 2 NADH.
4. Sirve para: Proporcionar energía (ATP) y poder reductor (NADH) para el funcionamiento celular, siendo el primer paso en la degradación de la glucosa tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas.

2. Flujo de la Información Genética y el Código Genético

Pregunta: Realice un esquema sobre el flujo de la información genética. Diga en qué consiste cada uno de los procesos biológicos implicados en este flujo. Explique cuál es el código genético y cuáles son sus características.

Procesos Biológicos del Flujo de la Información Genética:

• Replicación: Proceso mediante el cual una molécula de ADN se duplica para formar dos copias idénticas. Su función es asegurar que, tras la división celular, las células hijas reciban una copia exacta de la información genética. Tiene lugar en el núcleo celular durante la fase S de la interfase del ciclo celular.
• Transcripción: Proceso en el que se sintetiza una molécula de ARN (generalmente ARNm) complementaria a una de las cadenas de ADN. La información genética del ADN se transcribe a una molécula de ARN.
• Retrotranscripción: Proceso inverso a la transcripción, donde se sintetiza una molécula de ADN a partir de una molécula de ARN. Es catalizado por la enzima retrotranscriptasa y es característico de algunos virus (retrovirus).
• Traducción: Proceso en el que la secuencia de nucleótidos de una molécula de ARNm se utiliza para sintetizar una cadena polipeptídica (proteína). Tiene lugar en los ribosomas, donde los ARNt transportan los aminoácidos correspondientes a cada codón del ARNm.

El Código Genético y sus Características:

El código genético es el conjunto de reglas que establece la correspondencia entre los tripletes de nucleótidos (codones) del ARNm y los aminoácidos que forman las proteínas. Es el lenguaje universal de la vida que permite traducir la información genética del ADN a la secuencia de aminoácidos de una proteína.

Sus características principales son:

• Universal: Es prácticamente el mismo en todos los organismos, desde bacterias hasta humanos, lo que sugiere un origen evolutivo común.
• Degenerado (o redundante): La mayoría de los aminoácidos están codificados por más de un codón. Esto significa que diferentes tripletes de nucleótidos pueden especificar el mismo aminoácido, lo que proporciona cierta protección contra mutaciones puntuales.
• Sin solapamientos: Los codones se leen de forma consecutiva, uno tras otro, sin que haya superposición entre ellos. Cada nucleótido forma parte de un único codón.
• No ambiguo: Cada codón específico codifica para un único aminoácido. Aunque un aminoácido pueda ser codificado por varios codones (degeneración), un codón nunca codifica para más de un aminoácido.
• De lectura continua: No hay “comas” o espacios entre los codones; la lectura se realiza de forma continua desde un punto de inicio hasta un codón de terminación.

3. Fases de la Mitosis: La División Celular Somática

Pregunta: Explique brevemente las diferentes fases de la mitosis.

La mitosis es un proceso de división celular en el que una célula madre se divide para producir dos células hijas genéticamente idénticas. Antes de que comience la mitosis, durante la interfase (específicamente en la fase S), los orgánulos celulares y los cromosomas se han duplicado, permaneciendo estos últimos unidos por el centrómero. La mitosis se divide en cuatro fases principales:

Profase:

• Los cromosomas duplicados comienzan a condensarse y se hacen visibles bajo el microscopio como estructuras compactas.
• La envoltura nuclear se desintegra, y el nucleolo desaparece.
• Los centrosomas (que contienen los centriolos, duplicados en interfase) migran hacia polos opuestos de la célula.
• Se inicia la formación del huso mitótico, una estructura de microtúbulos que se extiende entre los centrosomas.

Metafase:

• Los cromosomas alcanzan su máxima condensación.
• Se alinean en el plano ecuatorial de la célula, formando la llamada placa metafásica o ecuatorial.
• Los cinetocoros de cada cromátida hermana se unen a los microtúbulos del huso mitótico que provienen de polos opuestos.

Anafase:

• Los centrómeros de cada cromosoma se dividen, separando las cromátidas hermanas.
• Cada cromátida, ahora considerada un cromosoma individual, es arrastrada por los microtúbulos del huso hacia polos opuestos de la célula.
• Simultáneamente, los demás orgánulos celulares comienzan a distribuirse hacia los futuros polos de las células hijas.

Telofase:

• Los cromosomas llegan a los polos opuestos de la célula y comienzan a descondensarse, volviéndose menos visibles.
• Se forma una nueva envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas en los polos, y los nucleolos reaparecen.
• El huso mitótico se desorganiza.

Tras la telofase, se lleva a cabo la Citocinesis, que es la división física del citoplasma de la célula madre para formar dos células hijas separadas. En células animales, esto ocurre mediante la formación de un anillo contráctil que estrangula la célula; en células vegetales, se forma una placa celular en el centro.

4. Enzimas Clave en la Replicación del ADN

Pregunta: Indique cuáles son las enzimas implicadas en el proceso de replicación del ADN explicando brevemente su función.

La replicación del ADN es un proceso complejo que requiere la acción coordinada de varias enzimas y proteínas. Las principales enzimas implicadas son:

• ADN Polimerasa: Son las enzimas encargadas de sintetizar nuevas cadenas de ADN. Incorporan desoxirribonucleótidos complementarios a la cadena molde de ADN, siempre en sentido 5′ → 3′. También poseen actividad exonucleasa para corregir errores (actividad de prueba de lectura).
• Helicasa: Enzimas que se encargan de desenrollar la doble hélice del ADN, rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas de las dos cadenas. Esto crea las horquillas de replicación y permite que las cadenas actúen como moldes.
• Ligasa: Enzimas que catalizan la formación de enlaces fosfodiéster para unir fragmentos de ADN adyacentes. En el proceso de replicación, son cruciales para unir los fragmentos de Okazaki en la cadena rezagada.
• Topoisomerasa: Enzimas que alivian las tensiones de superenrollamiento que se generan en la doble hélice del ADN debido al desenrollamiento producido por la helicasa. Lo hacen cortando y volviendo a unir las cadenas de ADN.
• Primasa (ARN Polimerasa): Sintetiza pequeños fragmentos de ARN (cebadores o primers) que proporcionan un extremo 3′-OH libre para que la ADN polimerasa pueda iniciar la síntesis de la nueva cadena de ADN.