Diseño experimental: ejercicios de la PAU de Biología de Andalucía resueltos

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 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 La leche lleva proteínas, sobre todo caseína, dispersas en el agua. Su estructura, y con ella su solubilidad, depende del pH.

1. El zumo de limón es ácido (contiene ácido cítrico) y baja el pH de la leche.

2. Al bajar el pH cambian las cargas de los grupos ionizables de la caseína: se rompen los enlaces débiles que mantienen su estructura y la proteína se desnaturaliza.

3. Desnaturalizada, la caseína deja de estar dispersa en el agua: sus moléculas se agregan y precipitan. La leche se cuaja (la parte más densa) y se separa un líquido transparente, el suero.

Planteamiento Lactobacillus acidophilus es una bacteria láctica.

1. A $37$ °C las bacterias crecen y hacen la fermentación láctica: degradan la lactosa, el azúcar de la leche, y producen ácido láctico.

   $\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}}$${}+\mathrm{H_2O}$${}\rightarrow 4\,\mathrm{C_3H_6O_3}$

2. El ácido láctico baja el pH de la leche y, como en el vaso 1, la caseína se desnaturaliza y precipita, y se separa el suero. Es lo que ocurre al fabricar el yogur.

Planteamiento El vaso 3 es igual que el 2 salvo por el calentamiento previo: funciona como control y muestra que el cambio del vaso 2 lo causan las bacterias vivas.

1. A $90$ °C durante $5$ minutos las bacterias mueren, porque sus proteínas, entre ellas sus enzimas, se desnaturalizan.

2. Sin bacterias vivas no hay fermentación láctica: no se forma ácido láctico, el pH no baja y la caseína no se desnaturaliza, así que la leche no cambia.

Planteamiento La envoltura nuclear (un núcleo verdadero) es lo que distingue una célula eucariota de una procariota.

1. En la columna «Envoltura nuclear» los tres microorganismos tienen «Sí».

2. Por tanto, los tres tienen organización celular eucariota; ninguno es una bacteria, que sería procariota.

Planteamiento Los microorganismos eucariotas unicelulares son los hongos unicelulares (levaduras), las algas unicelulares y los protozoos. Se distinguen por si tienen pared celular y por si hacen la fotosíntesis.

1. B no crece en oscuridad, desprende $\mathrm{O_2}$ con luz (hace la fotosíntesis) y tiene pared celular: es un alga unicelular.

2. C crece en oscuridad (no depende de la luz), no desprende $\mathrm{O_2}$ (no hace la fotosíntesis) y no tiene pared celular: es un protozoo, heterótrofo y sin pared.

3. A crece en oscuridad, no hace la fotosíntesis, tiene pared celular y puede crecer sin $\mathrm{O_2}$ (es anaerobio facultativo): es una levadura, un hongo unicelular con pared de quitina.

Planteamiento Las levaduras, sin oxígeno y con glucosa, hacen la fermentación alcohólica.

1. La glucosa se degrada por la glucólisis a ácido pirúvico, que se transforma en etanol y dióxido de carbono; así se regenera el $\mathrm{NAD^+}$ y la levadura obtiene $2$ ATP por cada glucosa.

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

2. Al medio de cultivo desprende dióxido de carbono (un gas) y etanol.

Planteamiento Se comparan los resultados de cada tubo con las propiedades de los cuatro glúcidos: la glucosa es un monosacárido; la maltosa y la sacarosa, disacáridos; y el almidón, un polisacárido.

1. Solubilidad y sabor: los monosacáridos y los disacáridos son solubles en agua y dulces; los polisacáridos, como el almidón, no son dulces ni se disuelven (forman dispersiones coloidales).

2. Hidrólisis: los disacáridos y los polisacáridos se hidrolizan en medio ácido, porque se rompen sus enlaces O-glucosídicos; un monosacárido no se puede hidrolizar.

3. Poder reductor: la glucosa y la maltosa son reductoras, porque tienen libre el carbono anomérico (el del grupo aldehído) de una glucosa. La sacarosa no lo es, porque su enlace une los carbonos anoméricos de la glucosa y de la fructosa. El almidón tampoco da la prueba, porque su poder reductor es despreciable.

4. Tubo 1: insoluble, no reductor, hidrolizable y no dulce: es el polisacárido, el almidón.

5. Tubo 2: soluble, reductor, dulce y no hidrolizable: es el monosacárido, la glucosa.

6. Tubo 3: soluble, dulce e hidrolizable (un disacárido), pero no reductor: es la sacarosa.

7. Tubo 4: soluble, dulce, hidrolizable (un disacárido) y reductor: es la maltosa.

Planteamiento Cada medio bloquea algo propio de un grupo: la penicilina impide fabricar la pared de peptidoglucano de las bacterias; el inhibidor de la fotosíntesis frena a los organismos fotosintéticos, como las algas; y el inhibidor de la síntesis de quitina, a los hongos, cuya pared es de quitina.

1. B no crece con penicilina y sí en los otros dos medios: es una bacteria, porque la penicilina inhibe la síntesis de su pared celular.

2. C no crece con el inhibidor de la fotosíntesis: depende de la fotosíntesis, así que es un alga (unicelular).

3. D no crece con el inhibidor de la síntesis de quitina: su pared es de quitina, así que es un hongo, como una levadura.

4. A crece en los tres medios: no tiene pared de peptidoglucano ni de quitina y no hace la fotosíntesis. De los grupos de microorganismos, es un protozoo, un eucariota heterótrofo sin pared celular.

Planteamiento Los gemelos son genéticamente idénticos y reciben el mismo antígeno: la diferencia no puede deberse a sus genes, sino a su historia, a si ya habían estado en contacto con ese antígeno.

1. Gemelo A: pico a los $20$ días, una respuesta lenta. Es una respuesta primaria: es la primera vez que su sistema inmunitario se encuentra con el antígeno.

2. Gemelo B: pico a los $5$ días, una respuesta rápida. Es una respuesta secundaria: ya había estado expuesto antes a ese antígeno (por una infección o una vacuna) y tiene linfocitos de memoria que se activan enseguida.

3. En la respuesta secundaria, además, se fabrican más anticuerpos y con más afinidad por el antígeno.

Planteamiento La clase de anticuerpo que predomina no es la misma en la respuesta primaria y en la secundaria.

1. En la respuesta primaria (gemelo A) predominan las IgM, las primeras que fabrican los linfocitos B al activarse.

2. En la respuesta secundaria (gemelo B), los linfocitos B de memoria ya han cambiado de clase y fabrican sobre todo IgG.