Biomoléculas: ejercicios de la PAU de Biología de Andalucía resueltos

Planteamiento La estructura circular que se tiñe con un colorante de ADN es una molécula de ADN, y al final hay dos copias iguales de ella antes de que la célula se divida.

1. Se forman nuevas hebras a partir de las existentes y el resultado son dos moléculas idénticas a la original: es la copia del ADN.

Planteamiento Hay que fijarse en dónde está el ADN, en su forma y en cómo se replica.

1. El ADN está en el citosol: la célula no tiene un núcleo rodeado de membrana que lo separe del citoplasma.

2. La molécula de ADN es circular, como el cromosoma bacteriano (los eucariotas tienen varios cromosomas lineales dentro del núcleo).

3. La replicación empieza en un único punto (un solo origen de replicación), mientras que en los cromosomas eucariotas hay muchos orígenes.

Planteamiento La replicación empieza en un punto concreto de la molécula, el origen de replicación, donde se separan las dos hebras y se forma una burbuja.

1. El lugar por donde “se abre” la estructura es el origen de replicación: allí la helicasa rompe los puentes de hidrógeno entre las bases y separa las dos hebras.

2. A cada lado de la burbuja queda una horquilla de replicación. Las dos horquillas avanzan en sentidos opuestos alrededor del círculo: son los “dos puntos que se van alejando”.

Planteamiento La ADN polimerasa solo sintetiza ADN en sentido $5^\prime\rightarrow 3^\prime$ (añade nucleótidos al extremo $3^\prime$), y las dos hebras molde son antiparalelas.

1. Una de las hebras nuevas crece en el mismo sentido en que avanza la horquilla: la polimerasa puede ir añadiendo nucleótidos sin parar, de forma continua. Es la hebra conductora (adelantada).

2. La otra hebra nueva tendría que crecer en sentido contrario al avance de la horquilla. Como la polimerasa no puede sintetizar en sentido $3^\prime\rightarrow 5^\prime$, la hace a trozos: cada vez que la horquilla abre un tramo, la primasa pone un cebador de ARN y la polimerasa sintetiza un fragmento corto, el fragmento de Okazaki.

3. Después se quitan los cebadores, se rellena el hueco con ADN y la ADN ligasa une los fragmentos: por eso se ven “pequeños fragmentos que luego se fusionan”. Es la hebra retardada (rezagada).

Planteamiento La estructura circular es ADN, un polímero de nucleótidos.

1. Sus monómeros son los desoxirribonucleótidos (con las bases A, T, G y C).

2. La hidrólisis completa de un desoxirribonucleótido rompe el enlace N-glucosídico y el enlace éster con el fosfato y deja sus tres componentes:

   $\text{desoxirribonucleótido}$${}+2\,\mathrm{H_2O}$${}\rightarrow \text{base}$${}+\text{desoxirribosa}$${}+\mathrm{H_3PO_4}$

Planteamiento La figura muestra los complejos I, II, III y IV, la coenzima Q y el citocromo c bombeando protones, y una proteína por la que vuelven los protones: es la cadena respiratoria con la ATP sintasa.

1. Estos complejos están en una membrana de un orgánulo con doble membrana: la mitocondria.

2. Los complejos están insertados en la membrana interna, plegada en crestas.

Planteamiento De fuera hacia dentro, una mitocondria tiene: membrana externa, espacio intermembrana, membrana interna y matriz. Los protones se bombean hacia el espacio intermembrana (zona 3).

1. 1, por encima de la membrana externa: el citosol.

2. 2: la membrana mitocondrial externa. 3: el espacio intermembrana, al que se bombean los $\mathrm{H^+}$.

3. 4: la membrana mitocondrial interna, con los complejos. 5: la matriz mitocondrial, donde se oxidan $\mathrm{NADH}$ y $\mathrm{FADH_2}$.

Planteamiento Los electrones entran en la cadena desde coenzimas reducidas: el $\mathrm{NADH}$ los cede al complejo I y el $\mathrm{FADH_2}$ al complejo II. El último aceptor es el oxígeno, en el complejo IV.

1. A, que entra por el complejo I, es el $\mathrm{NADH}$, que se oxida a $\mathrm{NAD^+}$:

   $\mathrm{NADH}\rightarrow\mathrm{NAD^+}+\mathrm{H^+}+2\,e^-$

2. B, que entra por el complejo II, es el $\mathrm{FADH_2}$, que se oxida a $\mathrm{FAD}$.

3. C, que sale del complejo IV, es el agua: el oxígeno recoge los electrones y protones de la matriz.

   $\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2}+2\,e^-+2\,\mathrm{H^+}\rightarrow\mathrm{H_2O}$

4. D: en los cuatro complejos ocurre el transporte de electrones (cadena respiratoria), que bombea protones al espacio intermembrana.

5. E: los protones vuelven a la matriz a través de la ATP sintasa, y su energía sirve para unir ADP y fosfato: es la fosforilación oxidativa.

Planteamiento El $\mathrm{NADH}$ y el $\mathrm{FADH_2}$ se forman sobre todo en la matriz mitocondrial (zona 5).

1. En la matriz ocurren el ciclo de Krebs, la β-oxidación de los ácidos grasos y la descarboxilación oxidativa del piruvato, que producen $\mathrm{NADH}$ y $\mathrm{FADH_2}$.

Planteamiento La ATP sintasa forma ATP a partir de ADP y fosfato.

1. La molécula es el ATP (adenosín trifosfato), un nucleótido.

   $\mathrm{ADP}+\mathrm{P_i}\rightarrow\mathrm{ATP}+\mathrm{H_2O}$

2. Sus componentes: la base nitrogenada adenina, la pentosa ribosa y tres grupos fosfato.

Planteamiento Aparecen la luz, los fotosistemas PSII y PSI, la rotura de una molécula que libera $\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2}$ y una ATP sintasa: es la fase luminosa de la fotosíntesis, en la membrana del tilacoide.

1. A se rompe junto al PSII y da $\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2}$, 2 B y electrones: es el agua (fotólisis del agua), y B son protones.

   $\mathrm{H_2O}\rightarrow\tfrac{1}{2}\,\mathrm{O_2}+2\,\mathrm{H^+}+2\,e^-$

2. Los electrones llegan al final de la cadena, tras el PSI, y reducen C a D: C es el $\mathrm{NADP^+}$ y D, el $\mathrm{NADPH}$.

3. En la ATP sintasa, los protones (B) pasan a favor de gradiente y se une $\mathrm{P_i}$ a E para dar F: E es el ADP y F, el ATP.

4. Los protones se acumulan en el lado donde se rompe el agua (G): es el lumen (espacio intratilacoidal). El lado donde se forman el $\mathrm{NADPH}$ y el ATP (H) es el estroma.

5. El ATP se forma gracias a la energía de la luz, a través del gradiente de protones: es la fotofosforilación.

Planteamiento Los lípidos saponificables tienen ácidos grasos unidos por enlace éster (con una base forman jabones); los insaponificables no tienen ácidos grasos.

1. Saponificables: los acilglicéridos (triacilglicéridos), función energética, de reserva; los fosfolípidos, función estructural, forman la bicapa de las membranas; las ceras, función protectora e impermeabilizante (en hojas, plumas o pelo).

2. Insaponificables: los esteroides, como el colesterol, función estructural en las membranas animales (también hay esteroides hormonales y vitaminas, como la D); los terpenos, como los carotenoides, función de pigmentos fotosintéticos (también hay vitaminas terpénicas, como la A).

Planteamiento La figura muestra una doble hebra de ADN que se separa, a cada hebra se une un fragmento corto y luego se completa una hebra nueva: es un ciclo de copia de ADN en el tubo de ensayo.

1. Repetida muchas veces, esta secuencia de pasos multiplica un fragmento de ADN: es la PCR.

Planteamiento A es la doble hebra de partida; B, una de las piezas sueltas que se van incorporando a las hebras nuevas.

1. A: la molécula de ADN de doble cadena que se quiere copiar (el ADN molde).

2. B: un desoxirribonucleótido (en el tubo se añaden como desoxirribonucleótidos trifosfato, dNTP), el monómero con el que se construyen las hebras nuevas.

Planteamiento Cada ciclo de la PCR tiene tres fases a distintas temperaturas, y el ciclo se repite muchas veces.

1. Fase 1, desnaturalización: se calienta la mezcla (unos $94$–$95\ ^\circ\mathrm{C}$) y se rompen los puentes de hidrógeno entre las bases: las dos hebras del ADN se separan.

2. Fase 2, hibridación o alineamiento de los cebadores: se baja la temperatura (unos $50$–$65\ ^\circ\mathrm{C}$) y los cebadores, fragmentos cortos de ADN de una sola hebra, se unen por complementariedad de bases a los extremos de la secuencia que se quiere copiar en cada hebra molde.

3. Fase 3, extensión (síntesis de ADN): a unos $72\ ^\circ\mathrm{C}$, la Taq polimerasa añade desoxirribonucleótidos al extremo $3^\prime$ de cada cebador, complementarios de la hebra molde, y sintetiza la hebra nueva en sentido $5^\prime\rightarrow 3^\prime$. Al terminar hay dos dobles hebras donde había una, y el ciclo vuelve a empezar.

Planteamiento Las dos hebras de la doble hélice se mantienen unidas por puentes de hidrógeno entre bases complementarias; los nucleótidos de cada hebra están unidos por enlaces covalentes.

1. Se rompen los puentes de hidrógeno entre las bases (A con T y G con C), que son enlaces débiles y se rompen con el calor.

2. Permanecen intactos los enlaces fosfodiéster (enlace nucleotídico) que unen los nucleótidos dentro de cada cadena, porque son covalentes y mucho más fuertes.

Planteamiento La fase 3 la cataliza una ADN polimerasa, que tiene que resistir las temperaturas de la fase 1 en todos los ciclos.

1. Es la Taq polimerasa, una ADN polimerasa de la bacteria termófila Thermus aquaticus.

2. Es termoestable: no se desnaturaliza al calentar a unos $95\ ^\circ\mathrm{C}$ en cada ciclo, como les ocurriría a otras ADN polimerasas.

Planteamiento El yogur se hace con bacterias lácticas (por ejemplo, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus), que acidifican la leche.

1. Las bacterias hidrolizan la lactosa a glucosa y galactosa y las degradan hasta piruvato (glucólisis) y lo reducen a ácido láctico, sin oxígeno: es la fermentación láctica. El ácido láctico baja el pH del medio.

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}\rightarrow 2\,\mathrm{CH_3{-}CHOH{-}COOH}$

2. Son bacterias: su organización celular es procariota.

Planteamiento La estructura de las proteínas depende de enlaces débiles, entre ellos los iónicos, que cambian con el pH.

1. Al bajar el pH cambian las cargas de los grupos ácidos y básicos de las proteínas de la leche (sobre todo la caseína) y se rompen los enlaces que mantienen su conformación: se desnaturalizan.

2. Cerca de su punto isoeléctrico las caseínas pierden la carga neta, dejan de repelerse, se agregan y coagulan: la leche se espesa y forma el gel del yogur.

Planteamiento La lactosa es un disacárido.

1. Sus monómeros son la galactosa y la glucosa.

2. Están unidos por un enlace O-glucosídico, de tipo $\beta(1\rightarrow 4)$, entre el carbono 1 de la galactosa y el 4 de la glucosa. Su hidrólisis los separa:

   $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}$${}+\mathrm{H_2O}$${}\rightarrow \text{galactosa}$${}+\text{glucosa}$

Planteamiento Muchos alimentos se elaboran con fermentaciones, y los microorganismos también se usan en medio ambiente, industria y salud.

1. Alimentos: el pan, con fermentación alcohólica de las levaduras (el $\mathrm{CO_2}$ hace subir la masa); el queso, con fermentación láctica de bacterias. Otros ejemplos: el vino y la cerveza (fermentación alcohólica) o el vinagre (fermentación acética, una oxidación aerobia del etanol).

2. Procesos que no producen alimentos: la depuración de aguas residuales; la obtención de antibióticos (por ejemplo, la penicilina, de hongos Penicillium); otros ejemplos: la producción de insulina por bacterias modificadas genéticamente, la biorremediación de vertidos o el control biológico de plagas.

Planteamiento Una inmunoglobulina tiene forma de Y: dos cadenas pesadas, largas, que forman el tronco y la parte interior de los brazos, y dos cadenas ligeras, cortas, en la parte exterior de los brazos.

1. 1 rodea la cadena corta de un brazo: cadena ligera. 2 rodea la cadena larga que va del brazo al tronco: cadena pesada.

2. 3 rodea el tronco y la parte de los brazos próxima a él, que es igual en todos los anticuerpos de una misma clase: región constante.

3. 4 rodea la punta del brazo, distinta en cada anticuerpo y donde se une el antígeno: región variable.

4. Las cadenas ligeras y pesadas (y las dos pesadas entre sí) se unen por enlaces covalentes entre dos cisteínas: puentes disulfuro.

Planteamiento Cada clase de inmunoglobulina tiene un papel.

1. Reacción alérgica: la IgE, unida a los mastocitos, desencadena la liberación de histamina.

2. Secreciones mucosas (saliva, lágrimas, leche, mucosas): la IgA.

3. Primer contacto con el antígeno (respuesta primaria): la IgM, la primera que se produce.

4. Respuesta secundaria: la IgG, producida por las células de memoria en gran cantidad.

Planteamiento El tipo de reacción depende de cómo está el antígeno: en una célula, disuelto, como toxina o sobre un patógeno.

1. Precipitación: el anticuerpo se une a antígenos solubles y forma complejos insolubles que precipitan.

2. Aglutinación: el anticuerpo une antígenos situados en la superficie de células o partículas y las agrupa en grumos.

3. Neutralización: el anticuerpo se une a una toxina o a un virus y bloquea su acción.

4. Opsonización: el anticuerpo recubre al patógeno y facilita que lo fagociten los macrófagos y neutrófilos.

5. En la prueba del grupo sanguíneo, los anticuerpos anti-A o anti-B se unen a los antígenos de la membrana de los glóbulos rojos y los agrupan en grumos visibles: es una aglutinación.

Planteamiento Las inmunoglobulinas están formadas por cadenas de aminoácidos con algunos glúcidos unidos.

1. Son glucoproteínas (proteínas).

2. Su estructura tridimensional se mantiene con cuatro tipos de enlaces no covalentes entre las cadenas laterales de los aminoácidos: puentes de hidrógeno, enlaces iónicos (interacciones electrostáticas), interacciones hidrofóbicas y fuerzas de Van der Waals. (Los puentes disulfuro también intervienen, pero son covalentes.)

Planteamiento En una respuesta primaria aparece primero la IgM y después la IgG. Leemos la gráfica: la infección es el día $0$; la curva A empieza a subir hacia el día $6$, llega al máximo hacia el día $10$–$11$ y cae a cero hacia el día $21$; la curva B empieza el día $12$ y llega al máximo hacia el día $17$, más alto que A, y baja despacio hasta el día $28$.

1. A, la primera en aparecer y la que antes desaparece, es la IgM.

2. B, que aparece después, llega más alto y dura más, es la IgG.

3. Fase 1 (días $0$ a $4$): el virus ya está en el cuerpo, pero no hay síntomas ni anticuerpos: es la fase de incubación.

4. Fase 2 (días $4$ a $12$): coincide con la fiebre: es la fase sintomática (de enfermedad o de estado).

5. Fase 3 (días $12$ a $20$): sin fiebre, la IgG está en su máximo: es la fase de recuperación (convalecencia).

Planteamiento Durante la respuesta primaria quedan linfocitos B y T de memoria específicos de ese virus.

1. En un segundo contacto, las células de memoria reconocen enseguida el antígeno y se convierten rápidamente en células plasmáticas: es la respuesta secundaria.

2. La IgG (molécula B) aparece mucho antes (en pocos días, casi sin fase de latencia), se produce en mucha más cantidad (un máximo mucho más alto) y se mantiene elevada durante más tiempo. Por eso la persona no suele llegar a enfermar, o enferma de forma leve.

ResultadoEn la respuesta secundaria, la producción de IgG será más rápida (empieza antes), mucho mayor y más duradera que en la primera infección, gracias a las células de memoria.

Los criterios oficiales dan: En la respuesta secundaria la producción de IgG es mayor y mucho más rápida.

Planteamiento Hay que dar la definición y relacionar la naturaleza del anticuerpo con el efecto de la temperatura.

1. Un anticuerpo es una proteína (una glucoproteína, inmunoglobulina) producida por las células plasmáticas (linfocitos B diferenciados) que se une de forma específica al antígeno que provocó su formación.

2. Al ser proteínas, una temperatura alta las desnaturaliza: se rompen los enlaces débiles que mantienen su estructura terciaria (y cuaternaria) y cambia su forma.

3. Si cambia la forma de la región variable, el anticuerpo ya no reconoce ni se une a su antígeno: pierde su función. Por eso los sueros y los preparados de anticuerpos se guardan en frío.

Planteamiento Los órganos linfoides primarios producen y maduran los linfocitos; los secundarios son donde estos se encuentran con el antígeno.

1. Médula ósea: produce las células del sistema inmunitario (todos los leucocitos: linfocitos, monocitos, granulocitos) y en ella maduran los linfocitos B.

2. Timo: en él se diferencian y maduran los linfocitos T, y se eliminan los que reconocerían moléculas propias (selección).

3. Ganglios linfáticos: filtran la linfa y en ellos los linfocitos B y T entran en contacto con los antígenos y se activa la respuesta inmunitaria.

Planteamiento Comparamos cada valor del paciente con su rango normal. Están alterados el flujo sanguíneo local ($160\ \%$ frente a $100\ \%$), las proteínas plasmáticas en el tejido ($3{,}2$ g/dL frente a menos de $0{,}5$) y los leucocitos en el tejido ($1\,700$ células/mm³ frente a $0$-$10$). Los demás (temperatura, leucocitos en sangre, IgG e IgM) están dentro de lo normal.

1. Flujo sanguíneo local: sube un $60\ \%$ ($\frac{160}{100}=1{,}6$ veces). Se debe a la vasodilatación de los vasos de la zona, provocada por mediadores como la histamina; da calor y enrojecimiento.

2. Proteínas plasmáticas en el tejido: pasan de menos de $0{,}5$ a $3{,}2$ g/dL, más de $6$ veces el límite normal ($\frac{3{,}2}{0{,}5}=6{,}4$). Se debe al aumento de la permeabilidad de los capilares: sale plasma con sus proteínas al tejido y se forma el edema (hinchazón).

3. Leucocitos en el tejido: $1\,700$ células/mm³, $170$ veces el máximo normal ($\frac{1\,700}{10}=170$), mientras que en la sangre siguen siendo normales ($8\,000$ células/µL). Se debe a la diapédesis: los leucocitos (neutrófilos, monocitos) atraviesan la pared de los capilares y migran al tejido atraídos por sustancias quimiotácticas.

4. Vasodilatación, aumento de la permeabilidad y salida de leucocitos al tejido son los tres mecanismos de una inflamación local.

Planteamiento La inflamación actúa igual ante cualquier agente que dañe el tejido, sin reconocer un antígeno concreto.

1. No necesita contacto previo con el agente ni produce memoria: es un mecanismo de defensa inespecífico, de la inmunidad innata (segunda barrera defensiva).

Planteamiento Una infección vírica pondría en marcha la respuesta específica, con producción de anticuerpos: primero IgM y después IgG.

1. Las inmunoglobulinas del paciente están en valores normales: IgG $1\,250$ mg/dL (normal, $800$-$1\,600$) e IgM $105$ mg/dL (normal, $40$-$250$). No hay aumento de IgM que indique una infección reciente.

2. La inflamación es inespecífica: la puede provocar una herida, una quemadura o una bacteria, no solo un virus. Además, la temperatura y los leucocitos en sangre son normales.

3. Por tanto, con estos datos no se puede afirmar que haya un proceso vírico: nada en la tabla lo indica.

Planteamiento La fagocitosis es una endocitosis de partículas grandes, que depende de que la membrana sea fluida y pueda deformarse y fusionarse.

1. El fagocito (un neutrófilo o un macrófago) reconoce al patógeno o la partícula extraña por receptores de su membrana.

2. Emite pseudópodos, prolongaciones de la membrana y del citoplasma (movidas por el citoesqueleto de actina), que rodean la partícula.

3. Los extremos de los pseudópodos se fusionan y la partícula queda dentro de una vesícula rodeada de membrana: el fagosoma, que después se une a los lisosomas para digerirla.

4. Esto es posible porque la membrana plasmática es un mosaico fluido: una bicapa de fosfolípidos que se mueven lateralmente. Los fosfolípidos son anfipáticos (cabeza polar hidrófila y colas hidrófobas), y por eso la bicapa se curva, se vuelve a cerrar sola y se fusiona con otras membranas sin dejar expuestas las colas al agua.

Planteamiento Contamos los anillos de cada estructura y usamos las pistas del origen.

1. 1: dos anillos, uno de seis átomos (glucosa) y otro de cinco (fructosa), de origen vegetal: la sacarosa, un disacárido.

2. 2: dos anillos de seis átomos, de origen animal: la lactosa (galactosa y glucosa), un disacárido.

3. 3: cadena lineal de muchas glucosas unidas por enlaces $\alpha(1\rightarrow 4)$: la amilosa, un polisacárido.

4. 4: cadena de glucosas $\alpha(1\rightarrow 4)$ con una ramificación $\alpha(1\rightarrow 6)$: la amilopectina, un polisacárido. La amilosa y la amilopectina forman juntas el almidón, la macromolécula común de 3 y 4.

Planteamiento Los monosacáridos se unen por enlaces O-glucosídicos, que se rompen por hidrólisis.

1. Las glucosas de la amilosa están unidas por enlaces O-glucosídicos $\alpha(1\rightarrow 4)$.

2. La hidrólisis de la sacarosa rompe su enlace O-glucosídico:

   $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}$${}+\mathrm{H_2O}$${}\rightarrow \text{glucosa}+\text{fructosa}$

Planteamiento Los polisacáridos de reserva almacenan muchas glucosas en poco espacio y sin aumentar la presión osmótica.

1. La amilosa (3) y la amilopectina (4) forman el almidón, el polisacárido de reserva energética de los vegetales.

2. La sacarosa es sobre todo la forma en que los vegetales transportan los azúcares por la savia, y la lactosa es el azúcar de la leche, alimento de las crías.

Planteamiento Estos glúcidos se hidrolizan a monosacáridos que acaban entrando en la glucólisis; después, el destino del piruvato depende del oxígeno.

1. En presencia de oxígeno: la glucólisis (en el citosol), que da piruvato, y después el ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial (tras pasar el piruvato a acetil-CoA), seguidos de la cadena respiratoria.

2. En ausencia de oxígeno: la glucólisis, y después una fermentación, que regenera el $\mathrm{NAD^+}$: la fermentación láctica (por ejemplo, en el músculo) o la alcohólica (en las levaduras).

Planteamiento La figura tiene una base de dos anillos con un grupo $\mathrm{NH_2}$ (adenina), una pentosa con dos grupos OH (ribosa) y tres fosfatos en cadena.

1. Es el ATP (adenosín trifosfato), del grupo de los nucleótidos.

2. El enlace 1 une el nitrógeno de la adenina con el carbono $1^\prime$ de la ribosa: es un enlace N-glucosídico.

3. El enlace 2 une el carbono $5^\prime$ de la ribosa con el primer fosfato a través de un oxígeno: es un enlace fosfoéster (éster fosfórico).

4. Componentes: una base nitrogenada (adenina), una pentosa (ribosa) y tres grupos fosfato.

Planteamiento Los nucleótidos hacen muchas cosas además de formar los ácidos nucleicos.

1. Estructural: son los monómeros de los ácidos nucleicos (ADN y ARN).

2. Energética: el ATP y el GTP almacenan y transportan energía en los enlaces entre sus fosfatos.

3. Coenzimática: forman parte de coenzimas como el $\mathrm{NAD^+}$, el $\mathrm{FAD}$, el $\mathrm{NADP^+}$ o la coenzima A. Otras: mensajero intracelular (el AMP cíclico, segundo mensajero de algunas hormonas).

Planteamiento En las células eucariotas, la ATP sintasa está en la membrana interna de la mitocondria y, en las vegetales, también en la de los tilacoides del cloroplasto.

1. En la mitocondria, en la membrana mitocondrial interna (crestas), durante la fosforilación oxidativa.

2. En el cloroplasto, en la membrana de los tilacoides, durante la fase luminosa de la fotosíntesis.

Planteamiento Hay tres formas de unir un fosfato al ADP.

1. Fosforilación a nivel de sustrato: una enzima pasa directamente un fosfato de un compuesto rico en energía al ADP (por ejemplo, en la glucólisis y en el ciclo de Krebs).

2. Fosforilación oxidativa: la ATP sintasa de la mitocondria aprovecha el gradiente de protones que crea la cadena respiratoria.

3. Fotofosforilación: la ATP sintasa del cloroplasto aprovecha el gradiente de protones que crea la luz en la fase luminosa.

Planteamiento La figura muestra una doble hélice abierta por una enzima, que usa una de las hebras como molde y va formando una hebra nueva que se suelta: es la transcripción.

1. La finalidad es sintetizar una molécula de ARN (por ejemplo, un ARNm) copiando la información de un gen del ADN.

Planteamiento Seguimos las hebras con sus extremos $5^\prime$ y $3^\prime$: la hebra nueva es antiparalela a la que copia y tiene la misma secuencia que la otra.

1. A, la hebra que se separa del ADN por la derecha, con su extremo $3^\prime$ dentro de la enzima: el ARN recién sintetizado (ARNm).

2. B, las dos zonas de doble hélice, delante y detrás de la burbuja: el ADN.

3. C: la hebra de ADN que se aparea con el ARN y le sirve de modelo: la cadena molde.

4. D: la enzima que abre el ADN y une los nucleótidos: la ARN polimerasa.

5. E: la otra hebra de ADN, de la misma secuencia que el ARN (con T en vez de U): la cadena codificante.

6. F: las piezas sueltas que entran en la enzima: los ribonucleótidos (trifosfato).

Planteamiento D es una enzima.

1. Como casi todas las enzimas, la ARN polimerasa es una proteína.

Planteamiento Un inhibidor competitivo se parece al sustrato y ocupa el centro activo de la enzima, sin reaccionar.

1. El inhibidor compite con los ribonucleótidos (el sustrato) por el centro activo de la ARN polimerasa.

2. Mientras el inhibidor ocupa el centro activo, la enzima no puede unir nucleótidos: la velocidad de la transcripción disminuye y se forma menos ARN.

3. Es reversible y depende de las concentraciones relativas: si aumenta la de sustrato frente a la de inhibidor, el sustrato desplaza al inhibidor y la velocidad se recupera.

Planteamiento La temperatura cambia la velocidad de las reacciones enzimáticas; por debajo de la óptima la enzima no se desnaturaliza.

1. Al bajar la temperatura, las moléculas se mueven más despacio y hay menos choques eficaces entre la enzima y sus sustratos: la actividad de la ARN polimerasa baja.

2. Un descenso moderado no daña la estructura de la enzima: el efecto es reversible y, al volver a la temperatura óptima, recupera su velocidad (al contrario que con un aumento fuerte, que la desnaturalizaría).

Planteamiento La transcripción depende de la organización de la célula.

1. Lugar: en los eucariotas, en el núcleo; en los procariotas, en el citoplasma.

2. Maduración: el ARNm eucariota se madura antes de salir del núcleo (se eliminan los intrones y se añaden la caperuza y la cola de poli-A); el procariota no necesita maduración.

3. Enzimas: los eucariotas tienen varias ARN polimerasas (I, II y III); los procariotas, una sola. Otras: el ARNm eucariota es monocistrónico y el procariota suele ser policistrónico, y en los procariotas la traducción puede empezar mientras se transcribe.

Planteamiento Se ve un ribosoma sobre una hebra con extremos $5^\prime$ y $3^\prime$, moléculas que llevan bolitas (aminoácidos) y una cadena de bolitas que sale del ribosoma.

1. Es la síntesis de una cadena de aminoácidos a partir de la información del ARNm.

Planteamiento La traducción se divide en tres etapas.

1. Iniciación: el ribosoma se ensambla sobre el ARNm en el codón de inicio (AUG), con el primer ARNt.

2. Elongación: los ARNt van trayendo aminoácidos, que se unen por enlaces peptídicos mientras el ribosoma avanza codón a codón.

3. Terminación: al llegar a un codón de parada, se libera la cadena y el ribosoma se separa.

Planteamiento Identificamos cada elemento por su forma y posición.

1. A: la molécula plegada que lleva un aminoácido y se aparea con la hebra: el ARN de transferencia (ARNt).

2. B: la hebra con extremos $5^\prime$ y $3^\prime$ que lee el ribosoma: el ARN mensajero (ARNm).

3. C: la cadena de bolitas que sale: el polipéptido (proteína) en formación.

4. D: la estructura grande sobre la que ocurre todo: el ribosoma (su subunidad mayor).

Planteamiento El ARNm es un ácido nucleico y el polipéptido, una cadena de aminoácidos.

1. B (ARNm): sus monómeros son ribonucleótidos, unidos por enlaces fosfodiéster (enlace nucleotídico).

2. C (polipéptido): sus monómeros son aminoácidos, unidos por enlaces peptídicos (entre el grupo carboxilo de uno y el grupo amino del siguiente).

Planteamiento El ARNt es un ARN: sus monómeros son ribonucleótidos.

1. Cada ribonucleótido tiene una base nitrogenada (A, G, C o U; el ARNt tiene además algunas bases modificadas), la pentosa ribosa y un grupo fosfato.

2. Función: transporta de forma específica cada aminoácido hasta el ribosoma, y con su anticodón reconoce el codón complementario del ARNm.

Planteamiento Para que la bacteria fabrique la misma proteína que el organismo de origen, tiene que leer cada codón igual.

1. El código genético es universal: la correspondencia entre cada codón (triplete) del ARNm y su aminoácido es la misma en todos los organismos, salvo pequeñas excepciones, eucariotas y procariotas.

2. Por eso un gen humano expresado en una bacteria se traduce en la misma secuencia de aminoácidos (siempre que se le den sin intrones).

Planteamiento La imagen muestra una cadena de unidades unidas por enlaces (1), que se pliega en láminas (2) y en hélices (3), forma un ovillo compacto (4) y se asocia con otras iguales (5): son los niveles de organización de una proteína.

1. La cadena 1 alterna un carbono con un grupo lateral (los rótulos R) y enlaces entre un carbono y un nitrógeno: es una cadena de aminoácidos.

Planteamiento Cada número corresponde a un nivel de organización de la proteína, del más sencillo al más complejo.

1. 1: la secuencia lineal de aminoácidos unidos por enlaces peptídicos es la estructura primaria.

2. 2: el plegamiento en zigzag de tramos de cadena colocados uno junto a otro es la estructura secundaria en lámina plegada (lámina β).

3. 3: el enrollamiento helicoidal de la cadena es la estructura secundaria en hélice α.

4. 4: el plegamiento tridimensional de una cadena completa, con láminas y hélices, es la estructura terciaria.

5. 5: la asociación de varias cadenas (cuatro, en el dibujo) es la estructura cuaternaria.

Planteamiento El número 6 señala la unión entre dos aminoácidos consecutivos de la cadena.

1. Es el enlace peptídico, un enlace covalente de tipo amida que une el carbono del grupo carboxilo de un aminoácido con el nitrógeno del grupo amino del siguiente.

2. Al formarse se libera una molécula de agua (es una reacción de condensación):

   $R_1\text{–}\mathrm{COOH}$${}+\mathrm{H_2N}\text{–}R_2$${}\rightarrow R_1\text{–}\mathrm{CO}\text{–}\mathrm{NH}\text{–}R_2$${}+\mathrm{H_2O}$

Planteamiento La estructura terciaria se mantiene por uniones entre los radicales (cadenas laterales) de aminoácidos que quedan próximos al plegarse la cadena.

1. Puentes de hidrógeno entre radicales polares.

2. Puentes disulfuro: enlaces covalentes entre los grupos $-\mathrm{SH}$ de dos cisteínas.

3. Interacciones iónicas entre radicales con carga opuesta (por ejemplo, $-\mathrm{COO^-}$ y $-\mathrm{NH_3^+}$).

4. También intervienen las interacciones hidrofóbicas y las fuerzas de Van der Waals entre radicales apolares.

Planteamiento Por encima de su temperatura de estabilidad, una proteína pierde las uniones débiles que mantienen su forma.

1. El calor rompe los puentes de hidrógeno y las demás interacciones débiles: la proteína pierde sus estructuras secundaria, terciaria y cuaternaria. Es la desnaturalización. Los enlaces peptídicos no se rompen: la estructura primaria se conserva.

2. La función de una proteína depende de su forma tridimensional (por ejemplo, del centro activo de una enzima). Al perder la forma, pierde la función.

Planteamiento Las estructuras que sintetizan las proteínas son los ribosomas. Hay que decir dónde hay ribosomas en una célula eucariota.

1. Libres en el citoplasma (citosol), solos o formando polirribosomas.

2. Adheridos a la cara externa del retículo endoplasmático rugoso.

3. Adheridos a la membrana externa de la envoltura nuclear, que se continúa con el retículo.

4. En la matriz de las mitocondrias (ribosomas propios, parecidos a los de las bacterias).

5. En el estroma de los cloroplastos, también con ribosomas propios $70\,\mathrm{S}$; esta localización solo existe en las células vegetales y de algas.

Planteamiento El dibujo tiene dos cadenas de unidades (círculo, pentágono y rectángulo) unidas por sus rectángulos, en las que aparecen las letras A y G y los extremos $3'$ y $5'$.

1. Las dos cadenas están unidas por parejas de bases complementarias (A con 3, G con 4) y son antiparalelas: en la parte de abajo una termina en $3'$ y la otra en $5'$.

2. Es una doble cadena de nucleótidos con desoxirribosa; la base 3, que se empareja con la adenina, es la timina, que no existe en el ARN.

Planteamiento Cada nucleótido tiene tres partes: un grupo fosfato (círculo), una pentosa (pentágono) y una base nitrogenada (rectángulo).

1. 1: el círculo es el grupo fosfato (ácido fosfórico).

2. 2: el pentágono es la pentosa del ADN, la desoxirribosa.

3. 3: la base que se empareja con la adenina (A) en el ADN es la timina (dos puentes de hidrógeno).

4. 4: la base que se empareja con la guanina (G) es la citosina (tres puentes de hidrógeno).

5. 5: el recuadro encierra un fosfato, una desoxirribosa y una base: es un nucleótido (un desoxirribonucleótido).

Planteamiento Se piden rasgos de la estructura en doble hélice del ADN (modelo de Watson y Crick).

1. Está formado por dos cadenas complementarias, unidas por puentes de hidrógeno entre sus bases: adenina con timina y guanina con citosina.

2. Las dos cadenas son antiparalelas: una va en sentido $5'\rightarrow 3'$ y la otra en sentido $3'\rightarrow 5'$.

3. Las dos cadenas se enrollan formando una doble hélice dextrógira, con las bases hacia dentro y el esqueleto de fosfato y desoxirribosa hacia fuera; el enrollamiento es plectonémico (para separar las cadenas hay que desenrollarlas).

Planteamiento El ADN se sintetiza copiándose a sí mismo antes de cada división celular.

1. El proceso es la replicación: cada cadena sirve de molde para una nueva cadena complementaria (replicación semiconservativa).

2. La enzima principal es la ADN polimerasa, que añade nucleótidos a la cadena nueva en sentido $5'\rightarrow 3'$.

Planteamiento La ADN polimerasa es una enzima, es decir, una proteína, y su actividad depende de su forma tridimensional.

1. Cada enzima trabaja bien en un intervalo de pH, con un pH óptimo. Un aumento grande del pH cambia la carga de los grupos ionizables de sus aminoácidos y rompe las interacciones iónicas y los puentes de hidrógeno que mantienen su estructura.

2. La enzima se desnaturaliza: se deforma su centro activo y deja de funcionar.

3. Sin ADN polimerasa activa no se sintetizan las cadenas nuevas: la replicación se detiene.

Planteamiento La membrana plasmática es semipermeable: deja pasar el agua, pero no libremente las sales. El agua pasa por ósmosis desde el medio con menos solutos (hipotónico) hacia el medio con más solutos (hipertónico).

1. El interior del glóbulo rojo tiene un $0{,}9\ \%$ de sales y el plasma pasaría a tener un $2{,}2\ \%$: el medio externo es hipertónico respecto a la célula.

   $2{,}2\ \%>0{,}9\ \%$

2. Sale agua del glóbulo rojo hacia el plasma: la célula pierde volumen y se arruga. En una célula animal este fenómeno se llama crenación (en las células vegetales, que tienen pared, se habla de plasmólisis).

3. Si la pérdida de agua es grande, el glóbulo rojo deja de funcionar y puede morir.

Planteamiento Ahora el medio externo tiene muchas menos sales que el interior de la célula.

1. Con un $0{,}01\ \%$ en el plasma frente al $0{,}9\ \%$ interno, el medio externo es hipotónico.

   $0{,}01\ \%<0{,}9\ \%$

2. Entra agua en el glóbulo rojo por ósmosis: la célula se hincha (aumenta su volumen). La «turgencia» es, en rigor, el estado de una célula vegetal llena de agua.

3. Como la célula animal no tiene pared celular que la sujete, la membrana acaba rompiéndose: el glóbulo rojo estalla (citólisis; en los glóbulos rojos se llama hemólisis).

Planteamiento Hay que dar los componentes de un fosfolípido (fosfoglicérido) y relacionar su forma con la bicapa.

1. Composición: una molécula de glicerina (glicerol) unida mediante enlaces éster a dos ácidos grasos y a un ácido fosfórico; al fosfato se une a su vez un aminoalcohol u otro alcohol (por ejemplo, la colina o la etanolamina).

2. Los dos ácidos grasos forman dos colas apolares (hidrófobas); el fosfato con el aminoalcohol forma una cabeza polar (hidrófila). La molécula es anfipática.

3. En agua, los fosfolípidos se colocan espontáneamente con las cabezas polares hacia el agua y las colas apolares hacia dentro, alejadas del agua: forman una bicapa lipídica.

4. Esa bicapa es una barrera que separa dos medios acuosos (el interior y el exterior de la célula) y no deja pasar libremente las sustancias polares ni los iones: por eso los fosfolípidos son idóneos para formar las membranas.

Planteamiento En la alergia, los anticuerpos que se fijan a la membrana de ciertas células y reconocen el alérgeno son de una clase concreta.

1. Tipo: las inmunoglobulinas E (IgE), propias de la respuesta alérgica (hipersensibilidad inmediata).

2. Naturaleza química: son glucoproteínas (proteínas con una pequeña parte de glúcidos).

3. Estructura: cuatro cadenas polipeptídicas, dos pesadas (H) iguales y dos ligeras (L) iguales, unidas por puentes disulfuro, que forman una molécula en forma de Y.

4. Cada brazo de la Y tiene en su extremo una región variable (de una cadena pesada y una ligera) que forma el sitio de unión al antígeno; el resto son regiones constantes.

Planteamiento Las sustancias del número 2 son las que llegan desde fuera (aquí, del veneno de la abeja) y se unen a las IgE.

1. Un antígeno que provoca una respuesta alérgica, normalmente inofensivo para la mayoría de las personas, se llama alérgeno.

Planteamiento La célula del dibujo tiene IgE unidas a su membrana y muchos gránulos que salen al exterior cuando el alérgeno se une a las IgE.

1. Es un mastocito (célula cebada); los basófilos de la sangre hacen lo mismo.

2. Al unirse el alérgeno a dos IgE vecinas, el mastocito se degranula y libera mediadores de la inflamación, sobre todo histamina (también heparina, entre otros).

3. La histamina dilata los vasos sanguíneos y aumenta su permeabilidad: produce la hinchazón, el enrojecimiento y el picor de la reacción local de Ulani.

Planteamiento Las inmunoglobulinas son proteínas de secreción: se sintetizan en el retículo, se maduran en el aparato de Golgi y salen de la célula en vesículas.

1. Las producen las células plasmáticas, que son linfocitos B activados y diferenciados.

2. Orgánulos implicados: los ribosomas del retículo endoplasmático rugoso sintetizan las cadenas, que entran en el retículo, donde se pliegan y empiezan a glucosilarse.

3. El aparato de Golgi completa la glucosilación y empaqueta los anticuerpos en vesículas de secreción.

4. Las vesículas se fusionan con la membrana plasmática y vierten su contenido al exterior: es la exocitosis (secreción).

Planteamiento El yogur se hace con leche: su azúcar, la lactosa, se transforma en ácido láctico, que cuaja las proteínas de la leche.

1. Es una fermentación láctica: el piruvato de la glucólisis se reduce a lactato (ácido láctico) para regenerar el $\mathrm{NAD^+}$.

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}\rightarrow 2\,\mathrm{C_3H_6O_3}$

2. La hacen bacterias lácticas, como Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus.

Planteamiento La masa del pan se hace fermentar con levadura antes de hornearla.

1. Es una fermentación alcohólica, hecha por levaduras: Saccharomyces cerevisiae (la levadura de panadería), un hongo unicelular.

2. Ecuación global de la fermentación alcohólica de la glucosa:

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}\rightarrow 2\,\mathrm{C_2H_5OH}+2\,\mathrm{CO_2}$

3. El gas es el dióxido de carbono ($\mathrm{CO_2}$): queda atrapado en la masa en forma de burbujas, la hace subir y le da su textura esponjosa.

4. El otro producto es el etanol. No está en el pan, porque durante la cocción en el horno se evapora (su temperatura de ebullición, unos $78\ ^\circ\mathrm{C}$, queda muy por debajo de la del horno).

Planteamiento Los microorganismos del yogur son bacterias (procariotas) y los del pan, levaduras (eucariotas, hongos).

1. Organización celular: las bacterias son procariotas, sin núcleo; las levaduras son eucariotas, con núcleo rodeado de envoltura.

2. Pared celular: la de las bacterias es de peptidoglicano (mureína); la de las levaduras, de quitina y otros polisacáridos.

3. Orgánulos: las bacterias no tienen orgánulos membranosos (ni mitocondrias ni retículo); las levaduras sí.

4. Reproducción: las bacterias se dividen por bipartición; las levaduras, por gemación.

Planteamiento Cada enzima tiene una temperatura óptima en la que su actividad es máxima.

1. Si la temperatura baja de forma moderada, las moléculas se mueven más despacio y chocan menos con la enzima: la actividad disminuye (sin dañar la enzima).

2. Si sube de forma moderada, la actividad aumenta mientras la temperatura se acerca a la óptima y disminuye cuando se aleja de ella por encima; con un calor excesivo la enzima se desnaturalizaría.

Planteamiento La β-oxidación es la ruta que degrada los ácidos grasos de dos en dos carbonos.

1. Ocurre en la matriz mitocondrial; también se da una β-oxidación en los peroxisomas (sobre todo de ácidos grasos de cadena muy larga).

Planteamiento El ácido graso se activa en el citosol uniéndose a la coenzima A; ya como acil-CoA entra en la mitocondria y en cada vuelta pierde dos carbonos.

1. Molécula de partida: un ácido graso, activado como acil-CoA.

2. En cada vuelta se produce una acetil-CoA, un $\mathrm{NADH}$ y un $\mathrm{FADH_2}$, y la cadena queda dos carbonos más corta.

3. Por ejemplo, el ácido palmítico (16 carbonos) necesita 7 vueltas y da 8 acetil-CoA, 7 $\mathrm{NADH}$ y 7 $\mathrm{FADH_2}$ (la última vuelta deja dos acetil-CoA):

   $\frac{16}{2}-1=7\ \text{vueltas}$$\frac{16}{2}=8\ \text{acetil-CoA}$

Planteamiento Cada producto se aprovecha en una etapa de la respiración celular, dentro de la misma mitocondria.

1. La acetil-CoA entra en el ciclo de Krebs, donde se oxida a $\mathrm{CO_2}$ y se obtienen más coenzimas reducidas y GTP (o ATP).

2. El $\mathrm{NADH}$ y el $\mathrm{FADH_2}$ ceden sus electrones a la cadena transportadora de electrones de la membrana mitocondrial interna, que impulsa la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa).

Planteamiento La matriz mitocondrial tiene muchos más componentes que las enzimas de la β-oxidación.

1. ADN mitocondrial, circular y de doble cadena.

2. Ribosomas mitocondriales (propios, parecidos a los de las bacterias) y distintos ARN (ARNm, ARNt).

3. Enzimas del ciclo de Krebs y sus sustratos (oxalacetato, citrato…).

4. Agua, iones y otras enzimas (por ejemplo, la piruvato deshidrogenasa).

Planteamiento En el esquema, la glucosa da ácido pirúvico, este da acetil-CoA y la acetil-CoA entra en la ruta cíclica 1, de la que salen $\mathrm{FADH_2}$, $\mathrm{NADH}$ y GTP.

1. La ruta cíclica que oxida la acetil-CoA y produce $\mathrm{NADH}$, $\mathrm{FADH_2}$ y GTP es el ciclo de Krebs (ciclo de los ácidos tricarboxílicos o del ácido cítrico).

2. Por cada acetil-CoA, una vuelta del ciclo da 3 $\mathrm{NADH}$, 1 $\mathrm{FADH_2}$, 1 GTP y 2 $\mathrm{CO_2}$.

Planteamiento El ciclo de Krebs ocurre dentro de un orgánulo, la mitocondria, y las mitocondrias solo existen en células eucariotas.

1. Organización: las células del cultivo son eucariotas.

2. Orgánulo: la mitocondria.

3. Compartimento: la matriz mitocondrial, el espacio limitado por la membrana interna, donde están las enzimas del ciclo.

Planteamiento El GTP (guanosín trifosfato) es la molécula equivalente al ATP pero con guanina.

1. Naturaleza química: es un nucleótido (un ribonucleótido).

2. Composición: una base nitrogenada, la guanina; una pentosa, la ribosa; y tres grupos fosfato (trifosfato) unidos en cadena al carbono $5'$ de la ribosa.

Planteamiento Las células 2 son levaduras (hongos unicelulares, como Saccharomyces cerevisiae). Sin oxígeno, el piruvato no entra en el ciclo de Krebs: se fermenta.

1. La ruta es la fermentación alcohólica, la que se usa desde antiguo para hacer pan, vino o cerveza.

2. El piruvato se descarboxila a acetaldehído y este se reduce a etanol, regenerando el $\mathrm{NAD^+}$. Ecuación global desde la glucosa:

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}\rightarrow 2\,\mathrm{C_2H_5OH}+2\,\mathrm{CO_2}$

Planteamiento El número 3 es el músculo del brazo. Las células musculares también fermentan cuando les falta oxígeno, pero de otra manera.

1. La ruta es la fermentación láctica: el piruvato se reduce a lactato (ácido láctico), regenerando el $\mathrm{NAD^+}$ para que la glucólisis siga dando ATP.

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}\rightarrow 2\,\mathrm{C_3H_6O_3}$

2. Condiciones: ocurre cuando el músculo hace un ejercicio intenso y el oxígeno que llega no basta para la respiración aerobia (condiciones anaerobias o de falta de oxígeno).

Planteamiento Solo pasa a la sangre la glucosa libre (un monosacárido). Un polisacárido tiene que digerirse antes (hidrolizarse hasta glucosa), y eso solo es posible si tenemos la enzima que rompe sus enlaces.

1. B (glucosa): es un monosacárido; se absorbe directamente en el intestino y la glucemia sube enseguida.

2. C (almidón): es un polímero de glucosa con enlaces $\alpha(1\rightarrow 4)$ y $\alpha(1\rightarrow 6)$. Las amilasas de la saliva y del páncreas y las enzimas del intestino lo hidrolizan hasta glucosa, que luego se absorbe: la glucemia sube, pero más tarde que en B.

3. A (celulosa): es un polímero de glucosa con enlaces $\beta(1\rightarrow 4)$. Los seres humanos no tenemos celulasas, así que no la podemos hidrolizar: pasa sin digerir (es fibra) y la glucemia no aumenta.

Planteamiento Los polisacáridos son polímeros de muchos monosacáridos unidos por enlaces O-glucosídicos.

1. Son macromoléculas de masa molecular muy elevada.

2. No tienen sabor dulce y no cristalizan.

3. Son insolubles en agua o, como el almidón o el glucógeno, forman dispersiones coloidales.

4. No tienen poder reductor apreciable: casi todos los carbonos anoméricos están ocupados en los enlaces.

Planteamiento Se puede elegir el almidón o la celulosa; aquí, la celulosa (después, el almidón, de forma breve).

1. Composición de la celulosa: un polímero lineal de moléculas de β-glucosa unidas por enlaces $\beta(1\rightarrow 4)$; las cadenas se unen entre sí por puentes de hidrógeno y forman microfibrillas muy resistentes.

2. Importancia biológica: es el componente principal de la pared celular de las células vegetales, a la que da rigidez y resistencia.

3. Otra opción: el almidón, formado por amilosa (cadenas sin ramificar de α-glucosa) y amilopectina (ramificada), es el polisacárido de reserva energética de las plantas.

Planteamiento Se piden dos rasgos que tienen las células vegetales y no las animales, cada uno con su función.

1. Pared celular (de celulosa): da rigidez y forma a la célula y la protege; impide que estalle en un medio hipotónico.

2. Cloroplastos: realizan la fotosíntesis.

3. Otras características: una vacuola grande (almacena sustancias y mantiene la turgencia) o los plasmodesmos (comunican células vecinas a través de la pared).

Planteamiento La hidrólisis total rompe todos los enlaces peptídicos y solo dice qué aminoácidos hay y cuántos de cada uno, no en qué orden estaban.

1. Con los mismos aminoácidos se pueden formar muchísimas secuencias distintas. Por ejemplo, con solo tres aminoácidos distintos (uno de cada) hay $3!=6$ órdenes posibles; con dos de un tipo y uno de otro, 3:

   $\frac{3!}{2!\cdot 1!}=3$

2. La secuencia de aminoácidos (estructura primaria) determina cómo se pliega la cadena: sus estructuras secundaria, terciaria y, si la tiene, cuaternaria.

3. La función de una proteína depende de su forma tridimensional (por ejemplo, de la forma de su centro activo o de los sitios con que se une a otras moléculas). Si el orden de los aminoácidos es distinto, la forma y la función son distintas.

Planteamiento Todos los aminoácidos de las proteínas son α-aminoácidos: comparten un esqueleto y se diferencian en la cadena lateral.

1. Elementos comunes: carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (C, H, O, N); algunos tienen además azufre (cisteína, metionina).

2. Grupos comunes: un carbono α al que se unen un grupo amino ($-\mathrm{NH_2}$), un grupo carboxilo ($-\mathrm{COOH}$) y un átomo de hidrógeno.

3. Parte diferente: el cuarto sustituyente del carbono α, el radical o cadena lateral (R), distinto en cada aminoácido (polar, apolar, ácido, básico…).

Planteamiento La velocidad de una reacción catalizada por una enzima depende de la temperatura de una forma característica.

1. Cada enzima tiene una temperatura óptima, en la que su actividad (la velocidad de la reacción) es máxima.

2. Por debajo de ella, las moléculas se mueven más despacio, los choques entre enzima y sustrato son menos frecuentes y la actividad disminuye.

3. Por encima, la actividad también disminuye y, si la temperatura sube mucho, la enzima se desnaturaliza (pierde su forma y su centro activo) y deja de funcionar por completo.

Planteamiento Los ribosomas son los orgánulos sin membrana que sintetizan las proteínas.

1. Composición: ARN ribosómico (ARNr) y proteínas, organizados en dos subunidades.

2. Libres en el citoplasma (citosol).

3. Adheridos al retículo endoplasmático rugoso.

4. Adheridos a la membrana externa de la envoltura nuclear.

5. En las mitocondrias y, en las células vegetales, en los cloroplastos.

Planteamiento El dibujo muestra dos capas de moléculas con cabeza redonda y dos colas, con proteínas incrustadas y cadenas de glúcidos hacia un lado.

1. Es el modelo de mosaico fluido de una membrana biológica.

Planteamiento Se identifica cada letra por su forma y su posición en la membrana.

1. A: la doble capa de fosfolípidos, la bicapa lipídica.

2. B: la cadena ramificada de bolitas que sale hacia fuera es un oligosacárido (unido a un lípido).

3. C: la proteína grande que atraviesa toda la bicapa es una proteína transmembrana (integral o intrínseca).

4. D: la molécula del recuadro, con una cabeza y dos colas, es un fosfolípido.

5. E: el recuadro grande muestra la fórmula de un esteroide con un grupo $-\mathrm{OH}$, cuatro anillos y una cadena lateral: es el colesterol, que se intercala entre los fosfolípidos.

6. F: la proteína pegada a la cara interna sin atravesar la bicapa es una proteína periférica (extrínseca).

7. G: la proteína de la cara externa con una cadena de glúcidos unida es una glucoproteína.

Planteamiento Cada función depende de un tipo de componente de la membrana.

1. Fluidez: la dan los fosfolípidos (D), que se desplazan dentro de su capa, y la regula el colesterol (E), que la reduce cuando hace calor y evita que la membrana se rigidice con el frío.

2. Reconocimiento celular: los oligosacáridos (B) de los glucolípidos y de las glucoproteínas (G), que forman el glucocáliz en la cara externa; también algunas proteínas de membrana (C) que actúan como receptores.

3. Transporte de sustancias: las proteínas transmembrana (C), que forman canales o actúan como transportadores (permeasas).

Planteamiento D es un fosfolípido (un fosfoglicérido), el componente principal de la bicapa.

1. Composición: una glicerina (glicerol) unida a dos ácidos grasos y a un grupo fosfato, que a su vez está unido a un aminoalcohol u otro alcohol.

2. Estructura: es una molécula anfipática. El fosfato con el alcohol forma una cabeza polar (hidrófila); los dos ácidos grasos, dos colas apolares (hidrófobas).

3. Relación con la función: en agua, las cabezas se orientan hacia el medio acuoso (fuera y dentro de la célula) y las colas, hacia el interior de la membrana, alejadas del agua. Así forman la bicapa, una barrera que separa la célula de su entorno y solo deja pasar con facilidad las moléculas pequeñas y apolares.

Planteamiento Cada frase describe la herramienta de una técnica: la PCR, el corte del ADN, la construcción de ADN recombinante y CRISPR.

1. 1) La amplificación de ADN a partir de cantidades mínimas es la PCR; la hace una ADN polimerasa resistente al calor, la Taq polimerasa (de la bacteria Thermus aquaticus).

2. 2) La que reconoce una secuencia concreta (diana) y corta el ADN es una enzima de restricción (endonucleasa de restricción).

3. 3) La que une fragmentos de ADN (por ejemplo, un gen y un plásmido cortados con la misma enzima de restricción) es la ADN ligasa.

4. 4) La que corta el ADN en el punto que indica un ARN guía es la nucleasa Cas9, del sistema CRISPR-Cas9.

Planteamiento Casi todas las enzimas son proteínas.

1. Tipo de biomolécula: proteína.

2. Monómeros: los aminoácidos.

3. Enlace: el enlace peptídico, entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente.

Planteamiento La estructura terciaria la mantienen las uniones entre los radicales de los aminoácidos.

1. Puentes de hidrógeno.

2. Interacciones iónicas (puentes salinos) entre radicales con carga opuesta.

3. Fuerzas de Van der Waals.

4. Interacciones hidrofóbicas entre radicales apolares.

5. Puentes (enlaces) disulfuro entre dos cisteínas.

Planteamiento De los cinco, cuatro son interacciones débiles y uno es un enlace covalente.

1. Los puentes de hidrógeno, las interacciones iónicas, las fuerzas de Van der Waals y las hidrofóbicas son débiles: el calor las rompe con facilidad, y por eso la proteína se desnaturaliza al calentarla.

2. El puente disulfuro es un enlace covalente: es mucho más fuerte y no se rompe a las temperaturas a que se desnaturaliza una proteína.

3. Si la enzima tiene más puentes disulfuro, su estructura queda mejor sujeta y hace falta una temperatura más alta para desnaturalizarla.

Planteamiento Los lípidos no se definen por una estructura química común, sino por cómo se comportan frente a los disolventes.

1. Son biomoléculas orgánicas formadas sobre todo por carbono, hidrógeno y oxígeno (algunas llevan además fósforo o nitrógeno) y con estructuras muy variadas: forman un grupo químicamente heterogéneo.

2. Lo que tienen en común es su solubilidad: son insolubles (o muy poco solubles) en agua y solubles en disolventes orgánicos no polares, como el éter, el cloroformo o el benceno.

Planteamiento Los lípidos saponificables son los que reaccionan con una base fuerte y forman jabones (reacción de saponificación); los que no la hacen son insaponificables.

1. En la saponificación, los ácidos grasos (unidos por enlaces éster) reaccionan con una base como el hidróxido de sodio o el de potasio y forman sales de ácidos grasos, es decir, jabones.

2. Por eso solo son saponificables los lípidos que llevan ácidos grasos en su molécula.

Planteamiento Se clasifican según lleven o no ácidos grasos.

1. Saponificables (con ácidos grasos): por ejemplo, los acilglicéridos (triacilglicéridos o grasas) y los fosfolípidos (fosfoglicéridos). También lo son las ceras y los esfingolípidos.

2. Insaponificables (sin ácidos grasos): por ejemplo, los terpenos (como los carotenoides) y los esteroides (como el colesterol).

Planteamiento Se da una función de cada uno de los cuatro lípidos del apartado c.

1. Triacilglicéridos: reserva de energía a largo plazo, en el tejido adiposo de los animales y en las semillas de muchas plantas; además, aíslan del frío y protegen los órganos de los golpes.

2. Fosfolípidos: función estructural. Son anfipáticos (una cabeza polar y dos colas apolares) y en el agua forman la bicapa lipídica de todas las membranas celulares.

3. Terpenos: los carotenoides son pigmentos que captan luz en la fotosíntesis; algunos, como el β-caroteno, son precursores de vitaminas (la vitamina A).

4. Esteroides: el colesterol forma parte de las membranas de las células animales y regula su fluidez; otros esteroides tienen función hormonal, como las hormonas sexuales.

Planteamiento Las reglas de complementariedad de bases (de Chargaff) solo se cumplen en los ácidos nucleicos de doble cadena: en el ADN bicatenario, $\text{A}=\text{T}$ y $\text{G}=\text{C}$; en el ARN bicatenario, $\text{A}=\text{U}$ y $\text{G}=\text{C}$. En una sola cadena no hay una cadena complementaria con la que emparejarse, así que el porcentaje de una base no dice nada de las demás.

1. El viroide tiene ARN monocatenario: una sola cadena. Aunque esa cadena se pliega y empareja algunos tramos consigo misma, el emparejamiento no es completo y no permite calcular las demás bases.

2. Solo se sabe que uracilo, guanina y citosina suman el resto, pero no cómo se reparten.

   $\text{U}+\text{G}+\text{C}=100-29=71\ \%$

Planteamiento El coronavirus también tiene ARN monocatenario.

1. Como en el viroide, una sola cadena no tiene bases emparejadas con otra cadena, así que no se puede usar la complementariedad.

2. Solo se sabe cuánto suman las otras tres bases.

   $\text{U}+\text{G}+\text{C}=100-31=69\ \%$

Planteamiento Salmonella tiene ADN bicatenario: cada adenina de una cadena está emparejada con una timina de la otra, y cada guanina con una citosina.

1. Por el emparejamiento A–T, hay tanta timina como adenina.

   $\text{T}=\text{A}=22\ \%$

2. Adenina y timina suman el $44\ \%$; guanina y citosina, el resto.

   $\text{G}+\text{C}=100-(22+22)=56\ \%$

3. Por el emparejamiento G–C, guanina y citosina se reparten ese $56\ \%$ a partes iguales.

   $\text{G}=\text{C}=\frac{56}{2}=28\ \%$

Planteamiento El Parvovirus tiene ADN monocatenario.

1. Al ser una sola cadena, la adenina no está emparejada con timina de otra cadena, así que no se puede aplicar la complementariedad.

2. Solo se sabe cuánto suman timina, guanina y citosina.

   $\text{T}+\text{G}+\text{C}=100-27=73\ \%$

Planteamiento El Birnavirus tiene ARN bicatenario: en el ARN no hay timina, y la adenina se empareja con el uracilo.

1. Por el emparejamiento A–U, hay tanto uracilo como adenina.

   $\text{U}=\text{A}=32\ \%$

2. Adenina y uracilo suman el $64\ \%$; guanina y citosina, el resto.

   $\text{G}+\text{C}=100-(32+32)=36\ \%$

3. Guanina y citosina se reparten ese $36\ \%$ a partes iguales.

   $\text{G}=\text{C}=\frac{36}{2}=18\ \%$

Planteamiento Los glúcidos sencillos (monosacáridos) son polialcoholes con un grupo aldehído o cetona, o su forma cíclica; su fórmula es del tipo $\mathrm{C}_n\mathrm{H}_{2n}\mathrm{O}_n$ y no llevan nitrógeno ni fósforo.

1. A es un anillo de seis átomos (cinco carbonos y un oxígeno) con un grupo $-\mathrm{CH_2OH}$ y cuatro grupos $-\mathrm{OH}$: es una hexosa cíclica de fórmula $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$, la glucosa. Como el $-\mathrm{OH}$ del carbono 1 está hacia arriba, del mismo lado que el $-\mathrm{CH_2OH}$, es la β-D-glucopiranosa.

2. C es una cadena de cinco carbonos con un grupo aldehído en el carbono 1 y un $-\mathrm{OH}$ en cada uno de los demás: es una aldopentosa de fórmula $\mathrm{C_5H_{10}O_5}$. Con los tres $-\mathrm{OH}$ dibujados a la derecha, es la D-ribosa.

3. B no es un glúcido: lleva nitrógeno y es una base nitrogenada púrica, la adenina. D tampoco: es un fosfolípido (un fosfoglicérido), con dos ácidos grasos ($R_1$ y $R_2$) unidos a la glicerina y un grupo fosfato.

Planteamiento Cada nucleótido de un ácido nucleico lleva una pentosa: la ribosa en el ARN y la desoxirribosa en el ADN.

1. La glucosa no forma parte de los nucleótidos; la ribosa (C), sí.

2. La ribosa es la pentosa de los ribonucleótidos, que forman el ARN.

Planteamiento La función energética es la de servir de combustible a la célula.

1. La glucosa es el principal combustible de las células: se oxida en la glucólisis y la respiración celular para obtener ATP.

Planteamiento Se ven las dos cadenas de un ADN separadas y, junto a cada una, una cadena nueva que se sintetiza usándola de molde.

1. Una de las cadenas nuevas se fabrica de forma continua y la otra a trozos: es una horquilla de replicación.

Planteamiento Las dos cadenas del ADN molde son antiparalelas y la ADN polimerasa solo alarga las cadenas en sentido $5'\rightarrow 3'$.

1. A: el tramo de la cadena molde, marcado en negro, donde empieza la copia: es el origen de replicación.

2. B: los recuadros con que empieza cada cadena nueva: son los cebadores (primers), fragmentos cortos de ARN que fabrica la primasa y que la ADN polimerasa necesita para empezar.

3. C: la cadena molde de arriba va de $3'$ a $5'$ de izquierda a derecha, así que su copia crece de izquierda a derecha, en sentido $5'\rightarrow 3'$, hacia la horquilla y sin interrupciones: es la hebra adelantada (conductora).

4. D: junto a la otra cadena molde, que va de $5'$ a $3'$ de izquierda a derecha, la copia tiene que crecer de derecha a izquierda, alejándose de la horquilla, a trozos cortos: son los fragmentos de Okazaki.

5. E: el conjunto de los fragmentos de Okazaki, que después se unen con la ADN ligasa cuando sus cebadores se sustituyen por ADN: es la hebra retardada (retrasada).

Planteamiento Se mira con qué tipo de nucleótidos está hecho cada elemento.

1. A forma parte de la propia cadena molde: es una secuencia de nucleótidos del ADN.

2. B es ARN: la primasa sintetiza los cebadores con ribonucleótidos.

3. C y D son ADN: la ADN polimerasa los fabrica con desoxirribonucleótidos.

Planteamiento Los aminoácidos son los monómeros de las proteínas.

1. Son moléculas orgánicas con un carbono central, el carbono α, al que se unen cuatro grupos distintos: un grupo amino ($-\mathrm{NH_2}$), un grupo carboxilo ($-\mathrm{COOH}$), un átomo de hidrógeno y una cadena lateral o radical (R), que es lo único que cambia de un aminoácido a otro.

2. Su fórmula general es la siguiente:

   $\mathrm{H_2N}\text{-}\mathrm{CH}(R)\text{-}\mathrm{COOH}$

3. En el agua, a pH neutro, el grupo amino suele estar como $-\mathrm{NH_3^+}$ y el carboxilo como $-\mathrm{COO^-}$: el aminoácido es un ion dipolar.

4. Salvo en la glicina, cuyo radical es un hidrógeno, el carbono α es asimétrico; los aminoácidos de las proteínas son de la serie L.