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BLOQUE 4: GENÉTICA MOLECULAR

1. Explica la estructura química del ARN.

–El ácido ribonucleico (ARN) está compuesto por tres moléculas diferentes:

• Una pentosa, la D-ribosa.

• Una de las siguientes bases nitrogenadas:

– Púricas: adenina (A) y guanina (G).

– Pirimidínicas: citosina (C) y uracilo (U).

• Una molécula de ácido fosfórico.

– La unión de la ribosa con una base nitrogenada por el carbono 1´ de la pentosa se denomina nucleósido y la unión de un nucleósido a una molécula de ácido fosfórico a través del carbono 5´ de la desoxirribosa se denomina nucleótido.

– La unión de varios ribonucleótidos por enlace 5´-3´ fosfodiéster da lugar al ácido ribonucleico (ARN), que por ello también se denomina polinucleótido. El encadenamiento de los nucleótidos para formar un ácido nucleico se realiza siempre mediante el ácido fosfórico, que se une al carbono 3´ de la pentosa del nucleótido siguiente. Esta molécula tiene dos extremos: un extremo 3´ y un extremo 5´.

2. Cita las diferencias químicas y estructurales entre el ARN y el ADN.

– Atendiendo a la composiciónquímica, el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ribonucleico (ARN) se diferencian en:

• ADN: la pentosa que contiene es la desoxirribosa y sus bases nitrogenadas son A, G, C y T.

• ARN: la pentosa que posee es la ribosa y sus bases nitrogenadas son A, C, G y U.

– En cuanto a la estructura de los ácidos nucleicos, el ADN y el ARN presentan las siguientes diferencias:

• ADN: presenta distintos niveles de organización, que se conocen como estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

– La estructura primaria está constituida por la secuencia de los nucleótidos en la cadena.

– La estructura secundaria fue propuesta por Watson y Crick en 1953. Sus estudios revelaron que la molécula del ADN es una doble hélice dextrógira.

– La estructura terciaria hace referencia al empaquetamiento que sufre la molécula del ADN con proteínas histónicas para constituir la cromatina de las células eucariotas.

– La estructura cuaternaria se da en las células eucariotas en división; el ADN se empaqueta aún más hasta formar los cromosomas.

• ARN: existen tres tipos que se encuentran en forma de cadenas de polinucleótidos simples con la misma composición, pero cada tipo presenta múltiples estructuras moleculares diferentes:

– El ARN mensajero (ARNm) solo posee estructura primaria.

Copiar la información genética contenida en el ADN (transcripción) y transportarla hasta el citoplasma, donde tendrá lugar la síntesis proteica en los ribosomas.

Sintetiza en el núcleo y transmite la información en el citoplasma.

– El ARN transferente (ARNt) posee estructura primaria y secundaria específica denominada hoja de trébol.

– El ARN ribosómico (ARNr) posee estructura terciaria que se produce al unirse diferentes moléculas de ARNr a proteínas ribosomales, lo que da lugar a las subunidades que constituyen los ribosomas.

Constituir, junto con las proteínas ribosomales, los ribosomas y, por tanto, participar en la síntesis proteica.

Los diferentes tipos de ARNr se sintetizan en el núcleo y realizan su función en el citoplasma.

3. Comenta la estructura del ARN transferente y explica su función.

– El ARN transferente (ARNt) presenta estructura primaria y secundaria. La estructura primaria está constituida por la secuencia de los ribonucleótidos en la cadena. La secundaria tiene forma de hoja de trébol, debido a la existencia en la molécula de regiones de doble hélice formadas por apareamiento mediante puentes de hidrógeno entre bases complementarias. Los distintos tipos de ARNt se sintetizan en el núcleo y realizan su función en el citoplasma.

– El ARNt es el encargado de transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para situarlos sobre el ARNm y formar la cadena polipeptídica de acuerdo con el mensaje genético de este último. Este proceso se basa en cada uno de los diferentes tipos de ARNt, que posee en uno de sus lazos una región denominada anticodón, compuesta por tres nucleótidos específicos que son complementarios de algunos tripletes del ARNm que representan el llamado codón.

BLOQUE 4: GENÉTICA MOLECULAR

1.  Comenta, ayudándote de estos esquemas, los niveles de organización de la cromatina y señala las diferencias entre la cromatina interfásica y el cromosoma metafásico.

– Las imágenes representan diferentes niveles estructurales que adopta el ácido desoxirribonucleico (ADN) en las células eucariotas. De izquierda a derecha observamos:

• La imagen A representa la doble hélice del ADN.

• La imagen B corresponde a la fibra de la cromatina descondensada. Se refiere a la disposición que adopta el ADN al asociarse a proteínas histonas. En 1974, Kornberg afirmó que estructuralmente la cromatina está formada por unidades secuenciales compuestas por un glóbulo central o núcleo histónico alrededor del cual se enrosca el ADN. A cada “cuenta” del collar, con forma esférica, discoidal o ligeramente cilíndrica, Dudet et al. le dieron el nombre de nucleosomay tienen un diámetro de 10 nm.

• La imagen C representa la fibra de la cromatina interfásica. Esta es la sustancia fundamental del núcleo de las células eucariotas en la interfase. La observación de la cromatina al microscopio electrónico revela una constitución fibrilar de 30 nm. La histona H₁ no forma parte del nucleosoma, sino que se une a los segmentos de ADN que los relacionan para conformar esta estructura. En la actualidad se admite que la fibra de la cromatina tiene una estructura plegada en forma de solenoide con distintos grados de espiralización. La espiralización de primer grado corresponde con la fibra de 30 nm,

• La imagen D corresponde al segundo grado de espiralización de la cromatina con un diámetro de 300 nm .

• Las imágenes E y representan la “superespiralización” que sufre la cromatina en el momento de iniciar la mitosis, en la cual se condensa para formar los cromosomas con un diámetro de 1 400 nm.

– El núcleo mitótico o núcleo en división se caracteriza porque se hace patente la individualización del material hereditario y la cromatina se condensa formando los cromosomas.

– Los cromosomas son estructuras cilíndricas que se encuentran en número y morfología idéntica en todas las células de los individuos de una misma especie. Alcanzan el máximo de condensación en la metafase y en la anafase, momento en el que mejor se visualizan.

– A nivel molecular, las dos cromátidas que constituyen el cromosoma representan dos moléculas de ADN idénticas, ya que provienen de la duplicación del ADN en el período de la interfase.

BLOQUE 3: EL NÚCLEO: ESTRUCTURA DE INFORMACIÓN

2. Define los siguientes términos: cromátida, cromosoma y centrómero.

– Una cromátida es cada elemento en que el centrómero divide al cromosoma longitudinalmente. Cada cromátida posee solo una molécula de ADN, que constituye la manifestación morfológica de que el material genético se encuentra duplicado. A nivel molecular, las dos cromátidas que constituyen el cromosoma representan dos moléculas de ADN idénticas, ya que provienen de la duplicación del ADN en el período de interfase.

– Los cromosomas son estructuras cilíndricas que se encuentran en número y morfología idéntica en todas las células de los individuos de una misma especie. Alcanzan el máximo de condensación en la metafase y en la anafase, que es cuando mejor se visualizan.

– El centrómero es un estrangulamiento que divide al cromosoma en dos brazos del mismo o diferente tamaño. Contiene heterocromatina constitutiva, es decir, cromatina compactada y genéticamente inactiva en todas las células. El centrómero contiene al llamado cinetocoro, de naturaleza proteica, que constituye la porción del cromosoma en la que se enganchan los microtúbulos del huso acromático que intervienen en la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase de la meiosis y de la mitosis. La función del centrómero es mantener unidas a las dos cromátidas hermanas

– La cromatina es la sustancia fundamental del núcleo de células eucariotas en la interfase. El núcleo mitótico o núcleo en división se caracteriza porque se hace patente la individualización del material hereditario y la cromatina se condensa formando los cromosomas

BLOQUE 1: LOS COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA

1. Estructura general de un aminoácido. Concepto de péptido.

– Los aminoácidos son los constituyentes o monómeros que forman las proteínas. Los aminoácidos son compuestos orgánicos compuestos por carbono (C), hidrógeno (H), oxígeno (O) y nitrógeno (N), que se caracterizan por poseer en su molécula un grupo carboxilo (-COOH), un grupo amino (-NH₂) y una cadena lateral ogrupo R, todos ellos unidos covalentemente a un átomo de carbono denominado carbono ?.

– Un péptido está formado por la unión de aminoácidos mediante enlace peptídico que es un enlace covalente que tiene lugar entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino de otro, con la formación de una molécula de agua. La unión de dos aminoácidos forma un dipéptido, por tanto, de forma semejante se pueden unir tres aminoácidos mediante dos enlaces peptídicos formando un tripéptido, cuatro para formar un tetrapéptido, etc. Cuando se unen varios aminoácidos tenemos un oligopéptido, y cuando se unen muchos, un polipéptido.

2. Cita los tipos de enlaces que estabilizan la estructura terciaria de una proteína.

La estructura terciara de una proteína informa de la disposición de la estructura secundaria en el espacio y, por tanto, del tipo de conformación tridimensional que posee. Las funciones biológicas que realizan las proteínas dependen de la estructura terciaria que estas poseen.

La estructura terciaria de una proteína es estable gracias a las uniones que se producen entre los radicales -R de los aminoácidos que la constituyen. Estos enlaces son:

• Puentes de hidrógeno.

• Atracciones electrostáticas entre grupos con carga opuesta.

• Atracciones hidrofóbicas y fuerzas de Van deer Waals entre radicales alifáticos o aromáticos de las cadenas laterales.

• Puentes disulfuro entre restos de cisteína.

3. Explica las funciones biológicas de las proteínas

Desde el punto de vista funcional, las proteínas son las biomoléculas orgánicas más versátiles que existen, es decir, son capaces de desempeñar funciones muy variadas. Las principales funciones biológicas que desempeñan en el organismo son:

• Función de reserva de determinados compuestos.

• Función de transporte de diversas sustancias.

• Función de defensa.

• Función contráctil.

• Función enzimática.

• Función homoestática.

• Función hormonal.

• Función estructural.

2. ¿Qué es el ATP? Explica su estructura e indica algunos procesos en los que esta molécula sea imprescindible.

– El trifosfato de adenosina (ATP) es un nucleótido ylas diferentes unidades estructurales que lo forman son:

• Una base nitrogenada púrica: la adenina.

• Una pentosa: la ribosa.

• Tres moléculas de ácido ortofosfórico.
  – Las reacciones metabólicas están acopladas energéticamente a través del ATP. En el metabolismo celular tienen lugar reacciones que liberan energía y otras que la consumen (en el catabolismo se libera energía y en el anabolismo se consume). Estos procesos energéticos no tienen por qué ocurrir al mismo tiempo ni en el mismo lugar en la célula. Por tanto, debe existir un mecanismo que almacene y transporte esa energía desde los lugares donde se libera a los lugares donde se consume. Este mecanismo se basa en la formación y posterior ruptura de enlaces químicos que almacenan y liberan gran cantidad de energía, lo cuales se denominan enlaces de alta energía. El ATP es una molécula de gran importancia biológica, no solo como coenzima, sino también por la energía bioquímica que es capaz de almacenar en sus dos enlaces esterfosfóricos.

BLOQUE I: LOS COMPONENTES QUÍMICOS DE LA CÉLULA

1.  Explica los niveles estructurales de las proteínas.

– La composición y forma de una proteína viene definida por cuatro estructuras. Estas tienen un carácter jerarquizado, es decir, implican unos niveles o grados de complejidad creciente que dan lugar a los cuatro tipos de estructuras:

• Estructura primaria: es la secuencia lineal de los aminoácidos que contiene, es decir, el número y el orden en el que se encuentran. Los enlaces peptídicos entre los aminoácidos mantienen estable esta estructura.

• Estructura secundaria: se refiere a la ordenación regular y periódica en el espacio de la cadena polipeptídica a lo largo de una dirección. Puede decirse también que es la disposición de la estructura primara en el espacio y que es consecuencia directa de la libre capacidad de giro del carbono ?. Existen dos modelos o tipos de estructuras secundarias:
  – Hélice .
  – Lámina .

• Estructura terciara: informa de la disposición de la estructura secundaria en el espacio y, por tanto, del tipo de conformación tridimensional que posee. Las conformaciones más frecuentes que adoptan las proteínas son la globular y la filamentosa. Las funciones biológicas que realizan las proteínas dependen de la estructura terciaria que estas poseen.

• Estructura cuaternaria: informa de que esta está compuesta de más de una cadena polipeptídica, y hace referencia al modo en que se asocian las cadenas o subunidades para constituir la proteína activa (por ejemplo, hemoglobina). Las distintas subunidades se unen mediante puentes de hidrógeno y puentes disulfuro.

2. ¿Qué es la desnaturalización de las proteínas? Tipos de desnaturalización y causas que la provocan.

– La manera de determinar la importancia que tiene la estructura específica de una proteína para su función biológica es alterar esta y determinar cuál es el efecto de la alteración en su función. Una alteración extrema es la total anulación de su estructura tridimensional. A este proceso se le denomina desnaturalización. La desnaturalización de proteínas se puede llevar a cabo por calor, por cambios extremos de pH y por acción de disolventes orgánicos y detergentes.

– La desnaturalización de las proteínas va siempre asociada a la pérdida de actividad biológica de las mismas. Sin embargo, algunas proteínas pueden recuperar su estructura y, por tanto, su actividad biológica en un proceso conocido como renaturalización, si son devueltas a condiciones en las que su conformación nativa es estable.

2.-Explique la composición y las funciones de los lisosomas.

– Los lisosomas son orgánulos celulares rodeados de membrana que contienen en su interior enzimas hidrolíticas capaces de degradar todo tipo de polímeros biológicos.

3.- Comente las diferencias funcionales que existen entre el retículo endoplasmático liso y el retículo endoplasmático rugoso.

– La función general del retículo endoplásmico está relacionada con la síntesis y el transporte de componentes moleculares, entre los que destacan los de las membranas biológicas, proteínas y lípidos. No obstante, a nivel funcional, distinguimos también entre retículo endoplásmico rugoso y liso:

• Rugoso: síntesis proteica en los ribosomas que se encuentran adosados a su membrana. Estos sintetizan proteínas que vierten dentro del retículo y que son almacenadas o transportadas hacia otros orgánulos o lugares de la célula. Algunas proteínas forman parte de la propia membrana del retículo, pudiendo así pasar a formar parte de otras membranas celulares (la plasmática o de otro orgánulo). Comienza la glicosilación proteica en el interior del retículo, que se completará en el aparato de Golgi.

• Liso: está relacionado con la síntesis, con el almacenamiento y con el transporte de lípidos, sobre todo de los fosfolípidos y del colesterol. Actividad detoxificadora de sustancias dañinas para la célula provenientes del exterior o del interior celular.

6.  James Watson y Francis Crick recibieron el Premio Nóbel de Fisiología y Medicina, en 1962, por el descubrimiento de la estructura del ADN.

a.- Sin entrar en las fórmulas químicas de sus componentes, describe las características estructurales básicas de la molécula de ADN.

a. El modelo de Watson y Crick propone las siguientes características estructurales básicas de la molécula de ADN:

- El ADN está constituido por dos cadenas polinucleotídicas dextrógiras, arrolladas en forma de hélice alrededor de un mismo eje, constituyendo así una doblehélice. Ambas cadenas o hebras son antiparalelas, es decir, sus puentes fosfodiéster 3´-5´ internucleotídicos van en direcciones opuestas; una va en sentido , y la otra en sentido .

- Las bases púricas y pirimidínicas de cada una de las cadenas o hebras están apiladas en el interior de la duplohélice, con sus planos paralelos entre sí y perpendiculares al eje de la doble hélice. Las bases de una cadena están apareadas mediante puentes de hidrógeno con las bases de la otra cadena. Los pares permisibles son A-T y G-C.

- Las dos cadenas antiparalelas de la duplohélice no son idénticas en secuencia ni en composición. En vez de ello, son complementarias entre sí (siempre que en una cadena hay A, en la otra T, y viceversa).

- Las bases se hallan apiladas a una distancia de 0,34 nm de centro a centro, o lo que es lo mismo, es la distancia que separa cada par de bases. En cada vuelta completa de la duplohélice hay exactamente 10 nucleótidos, lo que corresponde a la distancia secundaria repetida de 3,4 nm. La doble hélice tiene unos 2,0 nm de diámetro.

- Las bases relativamente hidrófobas están situadas en el interior de la hélice, y los restos polares del azúcar y grupos fosfato cargados negativamente están en la periferia expuestos al agua, formando el esqueleto externo de la duplohélice.

- La duplohélice resulta estabilizada no solo por puentes de hidrógeno entre los pares de bases complementarias, sino también por interacciones electrónicas entre las bases apiladas, así como por acciones hidrófobas recíprocas.

b. La replicación semiconservativa del ADN fue propuesta por Watson y Crick, y demostrada experimentalmente por Meselson y Stahl en 1957. La replicación del ADN tiene lugar durante el período de síntesis del ciclo celular o fase S de la interfase, y es semiconservativa puesto que la molécula de ADN se escinde en sus dos cadenas; cada una de ellas dirige la síntesis de su complementaria, formándose dos moléculas idénticas con una hebra antigua y una hebra nueva cada una.

1. Describa la composición química de un nucleótido [0,5] y represente su estructura general [0,5]. Explique dos de sus funciones [1].

Un nucleótido esta formado por una base nitrogenada unida a una pentosa que a su vez esta unida a una molécula de ácido ortofosfórico.

Las bases pirimidínicas derivan del anillo de pirimidina Son la citosina ( C ), la timina (T) y el uracilo (U). Las bases púricas, derivan del anillo de purina. La timina solo esta en el ADN, y el uracilo en el ARN.

Las pentosas pueden ser: la ??D-ribofuranosa (ribosa), que se encuentra en los nucleotidos de ARN o ribonucleótidos, y la B-D-2-desoxirribofuranosa (desoxirribosa) presente en losnucleótidos de ADN desorribonucleotidos.

La unión de la base nitrogenada y la pentosa da lugar a un nucleosido. Esta unión se lleva a cabo mediante un enlace N-glucosídico entre el C1´ de la pentosa.

Los nucleótidos son esteres fosfóricos de los nucleósidos. El enlace éster se produce entre el grupo hidroxilo del carbono 5´ de la pentosa y el ácido fosfórico.

La estructura de un nucleótido (con la adenina como base nitrogenada) es:

Los nucleótidos son los monómeros que constituyen los ácidos nucleicos,el ADN y los diferentes tipos de ARN (ARNm, ARNr, ARNt, ARNn). Existen otros nucleótidos no nucleicos; el ATP (adenosin trifosfato) y el ADP (adenosin difosfato) son transportadores de energía. El ATP actúa como “moneda energética de la célula”. El AMPc (Adenosin monofosfato ciclico) transmite y amplifica en el interior de las células las señales que llegan a través de la sangre mediante las hormonas, que son los “primeros mensajeros”. Al AMPc se le denomina por ello, “segundo mensajero”. Los nucleótidos coenzimáticos actúan como transportadores de electrones; el FMN y el FAD son coenzimas de las deshidrogenasas, al igual que el NAD y el NADH que intervienen en diferentes procesos como la respiración celular.

El coenzima A, abreviadamente CoA-SH, es transportador de los grupos acilo, (R-CO-). Un derivado, el acetil CoA, tiene gran importancia en el metabolismo celular.

1.Describa las estructuras terciaria y cuaternaria de las proteínas indicando los enlaces y las fuerzas que las estabilizan [2].
La composición y forma de una proteína viene definida por cuatro estructuras, estas tienen un carácter jerarquizado, es decir, implican unos niveles o grados de complejidad creciente que dan lugar a los cuatro tipos de estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

La estructura terciaria de una proteína informa de la disposición de la estructura secundaria en el espacio y, por tanto, del tipo de conformación tridimensional que posee. La conformación más frecuente que adoptan las proteínas es la globular. Las funciones biológicas que realizan las proteínas dependen de la estructura terciaria que estas poseen.

La estructura terciaria se presenta cuando las estructuras secundarias (hélice ? y lámina ?) sufren superplegamientos o superenrollamientos, constituyendo en el espacio figuras geométricas muy complicadas, específicas de cada proteína. Muchas de las proteínas presentan estructura terciaria globular, resultante de un plegamiento en forma de ovillo. La estructura terciaria está mantenida por varios tipos de enlaces débiles (puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals, interacciones hidrofóbicas e iónicas y electrostáticas), pero uno de los más importantes es el enlace covalente llamado disulfuro (-S-S-) que se establece entre aminoácidos sulfurados, como la cisteína, al quedar enfrentados.

La estructura cuaternaria de una proteína informa de que esta está compuesta de más de una cadena polipeptídica, y hace referencia al modo en que se asocian las cadenas o subunidades para constituir la proteína activa. (Ej. hemoglobina). Las distintas subunidades se unen mediante puentes de hidrógeno y puentes disulfuro.

1.- Defina la estructura primaria de una proteína [0,5], indique el enlace que la caracteriza [0,25] y los grupos químicos que participan en este enlace [0,25]. ¿Qué se entiende por desnaturalización de una proteína? [0,5] ¿Qué orgánulos están implicados en la síntesis y empaquetamiento de las proteínas? [0,5]

La composición y forma de una proteína viene definida por cuatro estructuras, estas tienen un carácter jerarquizado, es decir, implican unos niveles o grados de complejidad creciente que dan lugar a los cuatro tipos de estructuras: primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

La estructura primaria de una proteína es la secuencia lineal de los aminoácidos que contiene, es decir, el número y el orden en el que se encuentran.

Los aminoácidos están unidos entre sí covalentemente mediante enlaces peptídicos que se establecen entre el grupo carboxilo de un aminoácido y el grupo amino del siguiente, con la formación de una molécula de agua. Por lo tanto, las cadenas polipeptídicas presentan un grupo amino y carboxilo libres en los extremos de la molécula denominados N-terminal y C-terminal.

La desnaturalización de una proteína es una alteración extrema en su estructura tridimensional y va siempre asociada a la pérdida de la actividad biológica. De los procesos de desnaturalización y renaturalización de proteínas se obtienen conclusiones relevantes acerca de las mismas. En primer lugar, la secuencia de las proteínas determina su estructura tridimensional y, en segundo lugar, la estructura tridimensional determina la función biológica de las proteínas. La desnaturalización de proteínas se puede llevar a cabo por calor, cambios extremos de pH y por acción de disolventes orgánicos y detergentes.

Los ribosomas son orgánulos celulares presentes en el hialoplasma de todas las células y en el interior de cloroplastos y mitocondrias. Están constituidos por ARNr y proteínas. La función de los ribosomas es la misma en todas las células y consiste en participar en la síntesis proteica.

La función principal del retículo endoplásmico rugoso es la síntesis y almacenamiento de proteínas. La síntesis proteica se realiza en los ribosomas que se encuentran adosados a su membrana. Estos sintetizan proteínas que vierten dentro del retículo y que son almacenadas o transportadas hacia otros orgánulos o lugares de la célula. Algunas proteínas forman parte de la propia membrana del retículo pudiendo así pasar a formar parte de otras membranas celulares (la plasmática o de otro orgánulo).

A.-Respecto a las biomoléculas:

1. ¿Cuáles de las moléculas del dibujo forman parte de un ácido nucleico? ¿Y de una proteína?

2. ¿Qué tipos de bases nitrogenadas conoce? Cite dos bases que aparezcan en el ADN.

3. ¿Qué papel tiene el ADN en el organismo? ¿Qué estructura tiene?

4. ¿Qué papel tiene el ARN mensajero en el organismo? ¿Y el ARN de transferencia?

5. ¿Podría la molécula A formar parte del un ADN? Razone la respuesta

1. Las moléculas del dibujo que forman parte de un ácido nucleico son la base nitrogenada adenina (B) y el nucleótido de adenina (D).

La molécula del dibujo que constituye el monómero de las proteínas es el aminoácido (C).

2. Los dos tipos de bases nitrogenadas que constituyen los ácidos nucleicos son las bases púricas y las bases pirimidínicas.

En el ADN encontramos los siguientes cuatro tipos de bases nitrogenadas:

- Púricas: adenina(A) y guanina (G)

- Pirimidínicas: citosina (C), timina (T)

3. La función del ADN en los organismos está relacionada con el almacenamiento y transmisión de la información hereditaria, constituyendo así la base molecular de la herencia. También dirige y regula el funcionamiento celular.

El ADN presenta distintos niveles de organización, que se conocen como estructura primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.

- La estructura primaria está constituida por la secuencia de los nucleótidos en la cadena.

- La estructura secundaria del ADN fue propuesta por Watson y Crick en 1953. Sus estudios revelaron que la molécula de ADN es una doble hélice dextrógira.

- La estructura terciaria hace referencia al empaquetamiento que sufre la molécula de ADN con proteínas histónicas para constituir la cromatina de las células eucariotas.

- La estructura cuaternaria se da en las células eucariotas en división, el ADN se empaqueta aún más hasta formar los cromosomas.

La estructura del ADN propuesta por Watson y Crick pone de manifiesto que el ADN es una doble hélice formada por dos cadenas de polinucleótidos alrededor de un eje imaginario. Las bases nitrogenadas complementarias se encuentran en el interior manteniendo unidas las dos cadenas mediante puentes de hidrógeno. Los planos de sus anillos son paralelos entre sí y perpendiculares a la doble hélice. Así, esta recuerda a una escalera de caracol en la que los peldaños son las bases nitrogenadas y los pasamanos las cadenas formadas por las pentosas y los fosfatos.

4. La función del ARNm es copiar la información genética contenida en el ADN (transcripción) y transportarla hasta el citoplasma, donde tendrá lugar la síntesis proteica en los ribosomas.

El ARNt es el encargado de transportar los aminoácidos hasta los ribosomas, para situarlos sobre el ARNm y formar la cadena polipeptídica de acuerdo con el mensaje genético codificado en el ARNm.

5. El ADN es un polímero, porque está formado por monómeros, llamados nucleótidos, que contienen en su composición una pentosa, la D-ribosa. La molécula A del dibujo es un disacárido formado por la unión de dos hexosas y, por tanto, nunca podrá formar parte de un ADN.

3.-Explique la composición y estructura del citoesqueleto.

– En el citosol de una célula eucariota aparecen estructuras filamentosas de naturaleza proteica que constituyen el citoesqueleto. Es una estructura con función dinámica que se reorganiza de un modo constante.

– Las estructuras o componentes filamentosos que constituyen el citoesqueleto están interconectados y sus funciones son coordinadas. Son de tres tipos:

• Microtúbulos: son los principales componentes del citoesqueleto de las células eucarióticas. Son de 250 Å de diámetro y están formados por proteínas globulares, denominadas tubulinas, que se disponen helicoidalmente, de forma que en cada vuelta hay 13 unidades que dejan un hueco central. Aparecen libres en el citoplasma, aunque la mayoría se disponen radialmente al centrosoma, que es una región próxima al núcleo celular, considerada como el centro organizador de microtúbulos.

• Microfilamentos: son filamentos proteicos más finos que los anteriores y están relacionados con la arquitectura y el movimiento celular. La proteína más característica es la actina, cuyas unidades se unen entre sí para formar polímeros helicoidales en forma de hebras. Las moléculas de actina también se asocian con otros componentes proteicos, según el tipo celular del que se trate. Por ejemplo, en el músculo estriado se asocia con la miosina, la troponina y la tropomiosina para construir los filamentos gordos y delgados.

• Filamentos intermedios: sedenominanasí porque su tamaño es intermedio entre el de los microtúbulos y los microfilamentos. Son estructuras proteicas filamentosas de distinta naturaleza química. No son los mismos en todas las células, e incluso en algunas de ellas pueden no aparecer. Pueden ser:

– Tonofilamentos: formados por queratina.

– Mioflamentos: formados por moléculas de actina y miosina.

– Neurofilamentos: se encuentran en las células nerviosas.

El citoesqueleto está implicado en el mantenimiento o en los cambios de forma de la célula, en la organización interna celular y en el movimiento celular y endocelular de orgánulos.

4-Indique las semejanzas estructurales entre mitocondrias y cloroplastos.

– La teoría endosimbiótica, elaborada por L. Margulis, relaciona las bacterias con las mitocondrias y los cloroplastos. Según esta teoría, el origen de la célula eucariota se produjo a partir de una primitiva célula urcariota (célula huésped), que en un momento dado englobaría a organismos procariotas, estableciéndose entre ambos una relación endosimbiótica. Estas células procariotas englobadas serían el origen de las mitocondrias (que procederían de bacterias aerobias) y de los cloroplastos (bacterias fotosintéticas).

– Las mitocondrias y los cloroplastos son orgánulos que presentan semejanzas estructurales: poseen un tamaño muy similar al de las bacterias, presentan su propio ácido desoxirribonucleico (ADN) bicatenario circular y ribosomas. El ADN es similar al genoma bacteriano y los ribosomas presentan el mismo coeficiente de sedimentación (70 S) que los ribosomas bacterianos. Además, ambos son orgánulos limitados por una doble membrana.

2. Con respecto a los ribosomas:

a) Explique su estructura.b) Explique su composición química.c) Explique su función.d) Señale cuál es su ubicación en las células procariotas y eucariotas.

b) Los ribosomas están constituidos por ARNr y proteínas. Por ejemplo, en las células eucariotas la subunidad pequeña está compuesta por una molécula de ARNr y 21 proteínas distintas y la subunidad mayor, consta de dos moléculas de ARNr y 34 proteínas distintas.

c) La función de los ribosomas es la misma en todas las células y consiste en la síntesis proteica. Para que tenga lugar la formación de proteínas, los ribosomas deben estar constituidos por ambas subunidades aunque el inicio de la traducción sólo requiere de la subunidad menor para unir el ARNm.

d) Los ribosomas en las células eucariotas están libres en el hialoplasma, adosados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso y en el interior de mitocondrias y cloroplastos. En las células procariotas se encuentran libres en el citoplasma, nunca aparecen adosados a membranas.

2. Solución:

En el siguiente esquema de una célula vegetal aparecen representados los principales orgánulos y estructuras que la caracterizan:

Las funciones más importantes que realizan las diferentes estructuras son:

1. Retículo endoplasmático: se encarga, fundamentalmente, de la síntesis de proteínas y lípidos.

2. Aparato de Golgi: se encarga del almacenamiento y transporte de sustancias en el citoplasma.

3.Cloroplasto: su función es realizar la fotosíntesis.

4.Mitocondria: realiza la respiración celular aerobia, que produce energía en forma de ATP.

5.Vacuola: mantiene el volumen celular y la presión de turgencia mediante la acumulación de sustancias.

6. Cromatina: es la macromolécula portadora de la información hereditaria o genética.

7.Nucléolo: realiza la síntesis del ARNr, que al ensamblarse con proteínas constituye las subunidades ribosómicas.

8.Paredcelular: da soporte mecánico y protege a la célula a modo de exoesqueleto, pero sin impedir con ello su crecimiento. También ayuda a mantener el equilibrio hidrostático entre la célula y el medio que la rodea, que es hipotónico, impidiendo que la célula estalle limitando la entrada de agua a esta.

En muchos aspectos fundamentales existe coincidencia entre las células animales y las células vegetales. Ambas poseen membrana plasmática y pueden presentar matriz extracelular, aunque de diferente naturaleza. Ambas presentan un citoplasma en el que se aloja un citoesqueleto de microtúbulos, y ambas poseen un sistema de membrana. Ambos tipos de células presentan un núcleo en el que se aloja el material genético, y sufren divisiones mitóticas y meióticas. No obstante, las células vegetales presentan los siguientes orgánulos exclusivos:

- Pared celular, formada, fundamentalmente, por fibras de celulosa dispuestas en varias capas concéntricas alrededor de la célula.

Plastos: la fotosíntesis es un proceso anabólico exclusivo de las células vegetales que tiene lugar en los cloroplastos.

- Vacuolas: son vesículas cuya función principal es mantener el volumen celular y la presión de turgencia mediante la acumulación de sustancias en su interior.

solo es posible diferenciar entre dos tipos de células: procarióticas y eucarióticas, siendo la principal diferencia entre ambos tipos que en el primero, las células carecen de envoltura nuclear. A pesar de las diferencias que existen entre ambos tipos de organización celular, poseen semejanzas importantes y por ello, se cree que ambos tipos descienden de la misma célula primitiva.

Las células procarióticas son normalmente pequeñas y relativamente simples desde el punto de visto citológico, considerándose que son representativas de los primeros tipos de células que surgieron en la evolución biológica.

Las células eucarióticas son mucho más complejas que las procarióticas, tanto estructural como funcionalmente. Se caracterizan porque el material genético se encuentra aislado del resto de la célula por una membrana nuclear, formando el núcleo. Además, en las células eucarióticas, la presencia de orgánulos citoplasmáticos provoca una compartimentalización del territorio celular, organizando en el espacio las diferentes funciones metabólicas que lleva a cabo la célula.

En es siguiente esquema, quedan representadas las diferencias estructurales de los dos tipos de organización celular:

n es siguiente esquema, quedan representadas las diferencias estructurales de los dos tipos de organización celular:

En los siguientes dibujos, están representadas una célula procariótica y una célula eucariótica vegetal.

BLOQUE 3: EL NÚCLEO: ESTRUCTURA DE INFORMACIÓN

1.

El ciclo celular comprende el período de tiempo desde que se forma una célula hasta que se divide y está constituido por dos etapas o estados claramente diferentes:

• El estado de división celular o mitosis y separación de las células hijas.

• El estado de no división o interfase o período de crecimiento celular. En este estado la célula realiza sus funciones habituales y, si está destinada a la división celular, la duplicación o replicación del ácido desoxirribonucleico (ADN).

La interfase comprende a su vez tres períodos: G₁, S y G₂ y dura aproximadamente el 90 % del total del ciclo celular.

3.

La meiosis tiene lugar en los ciclos biológicos de reproducción sexual para evitar la duplicación cromosómica que se produciría en la fecundación y para favorecer la variabilidad mediante la combinación de la información genética que tiene lugar entre dos individuos para formar un nuevo individuo que, a su vez, tendrá una mezcla de los caracteres de los progenitores. La denominada recombinación genética es la consecuencia del entrecruzamiento entre cromosomas homólogos y es responsable, junto con la mutación, de la variabilidad de los seres vivos, fenómeno indispensable para la evolución.