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Biología (08) · Parcial modelo

Segundo parcial de Biología, resuelto paso a paso

Es un parcial modelo, escrito por nosotros. No es el parcial de ninguna cátedra ni de ninguna fecha: está armado con el temario y el formato de los que se toman, para que puedas practicar con algo parecido.

Las cinco últimas unidades: citoesqueleto, uniones y núcleo; transcripción, código genético y traducción; replicación, ciclo celular, mitosis, meiosis y gametogénesis; las leyes de Mendel, el ligamiento y las mutaciones; y la evolución, del origen de la vida a la especiación.

7 ejercicios, 39 preguntas, 100 minutos. Se aprueba con 60 sobre 100.

Rendirlo vos primero →Sin corrección hasta entregarlo, como el de verdad · después te da la nota y a qué temas volver

Las consignas

Siete ejercicios, 100 minutos. Cada uno trae adelante un caso —un tejido, un gen, un experimento, una cruza, una visita al museo— y después varias preguntas sobre ese caso.

Una sola opción correcta por pregunta, y no hay puntaje parcial dentro de una pregunta. Los puntos de cada ejercicio se reparten en partes iguales entre sus preguntas. Se aprueba con 60, como el de verdad.

Muchas preguntas son de respuesta corta: un número, una fracción (escribila como 3/8) o una secuencia (escribila de corrido, sin espacios, en mayúsculas o minúsculas). Cuando el ejercicio necesita la tabla del código genético, el enunciado trae la parte que hace falta.

Los dibujos van sin rótulos y sin números: lo que tapan es lo que se pregunta.

Consejo: en los conteos de cromosomas, contá centrómeros. Un cromosoma con dos cromátidas sigue siendo uno.

Ejercicio 1 — El epitelio de la tráquea 15 puntos

Las células que tapizan la tráquea tienen en su cara libre cientos de cilios que baten todos hacia arriba y arrastran el moco hacia la garganta. En un corte transversal de un cilio, visto al microscopio electrónico, se ven nueve pares de microtúbulos en la periferia y un par en el centro, unidos por brazos de una proteína motora. Las células vecinas están selladas entre sí cerca de la cara libre, de modo que el moco y el aire no se cuelan entre ellas, y más abajo están abrochadas por placas donde se anclan filamentos de queratina. En el núcleo de estas células se distinguen una mancha densa sin membrana y zonas de cromatina más clara y más oscura.

Resolución

Un solo tejido alcanza para recorrer toda la unidad: el citoesqueleto que mueve los cilios, las uniones que sostienen y sellan el epitelio, y el núcleo que manda las instrucciones.

a) El axonema del cilio es «9 + 2»: nueve pares en la periferia (9 × 2 = 18) más dos microtúbulos centrales: 20. El cuerpo basal del que nace, en cambio, es 9 × 3 (27), sin par central.

b) Los brazos son de una proteína motora, la dineína, que gasta ATP para «caminar» sobre el par vecino; como los pares están unidos entre sí, el deslizamiento se convierte en flexión. La miosina camina sobre actina, no sobre microtúbulos.

c) La unión estrecha está cerca de la cara libre y cierra el espacio entre las células como un cierre: nada pasa entre ellas. El desmosoma abrocha pero no sella; el nexo comunica los citoplasmas.

d) Las placas son desmosomas, y en ellas se anclan los filamentos intermedios; en un epitelio, los de queratina. Le dan resistencia a la tracción. La actina se ancla en las uniones adherentes.

e) Los ARNm salen por los poros nucleares, grandes complejos de proteínas que atraviesan las dos membranas de la envoltura. Moléculas tan grandes no difunden a través de la bicapa.

f) Es el nucléolo: no tiene membrana, y ahí se transcriben los genes del ARN ribosómico y se arman las subunidades del ribosoma. Se forma alrededor de las regiones organizadoras de varios cromosomas.

La trampa: la heterocromatina también se ve oscura, pero es cromatina compacta que casi no se transcribe, repartida (sobre todo junto a la envoltura); no fabrica ribosomas.

Si te costó, está explicado en: 6.1 Microtúbulos, centríolos, cilios y flagelos · 6.3 Matriz extracelular y uniones entre células · 6.2 Microfilamentos y filamentos intermedios · 6.4 El núcleo: envoltura y poros · 6.6 Cromosomas y nucléolo · 6.5 Cromatina: nucleosomas, eucromatina y heterocromatina

Ejercicio 2 — Un gen leído desde la molde 15 puntos

Un tramo del comienzo de un gen, en la hebra que la ARN polimerasa usa como molde, escrita de 5′ a 3′, es: 5′-GCTTACCAGTGGCCAAACTTCATTG-3′. El ARNm de ese tramo empieza dos bases antes del codón de inicio. Datos del código: AUG = Met; AAG = Lys; UUU = Phe; GGC = Gly; CAC = His; UGG = Trp; UAA = stop. El gen completo tiene cuatro exones (de 96, 150, 81 y 174 nucleótidos) separados por tres intrones (de 300, 1200 y 450 nucleótidos).

Resolución

Es el camino entero del dogma central en un solo tramo: ADN → ARNm → péptido. La dificultad está en el primer paso, que pide manejar la polaridad.

a) El ARNm es complementario y antiparalelo a la molde. Hay dos cosas que hacer: complementar (A→U, T→A, G→C, C→G) y dar vuelta, porque la molde está escrita de 5′ a 3′ y el ARNm también se escribe de 5′ a 3′.

Molde, 5′→3′: GCTTACCAGTGGCCAAACTTCATTG
Leída al revés (3′→5′): GTTACTTCAAACCGGTGACCATTCG
Complemento, 5′→3′: CAAUGAAGUUUGGCCACUGGUAAGC
La trampa: complementar sin dar vuelta da CGAAUGGUCACCGGUUUGAAGUAAC, que también «parece» un ARNm y hasta tiene un AUG, pero está escrito de 3′ a 5′. Control: el ARNm que sale empieza dos bases antes de un AUG, como dice el enunciado.

b) Se lee desde el AUG, de a tres: AUG AAG UUU GGC CAC UGG UAA. Son seis codones con aminoácido y el UAA, de terminación, que no tiene ARNt: 6 aminoácidos. Las dos bases antes del AUG (CA) y las dos después del UAA (GC) no se traducen.

c) El péptido es Met-Lys-Phe-Gly-His-Trp. El tercer codón, UUU, es fenilalanina. Quien cuenta desde la primera base del ARNm (CAA UGA…) tropieza con un UGA de terminación: el marco de lectura lo fija el AUG.

d) En el ARNm maduro quedan sólo los exones: 96 + 150 + 81 + 174 = 501 nucleótidos. El transcripto primario, con los intrones, tenía 501 + 1950 = 2451.

e) El ARN de transferencia lleva el aminoácido y reconoce el codón con su anticodón. El ARNm trae el mensaje y el ARNr es parte del ribosoma. Los tres se transcriben del ADN; sólo el ARNm se traduce.

Si te costó, está explicado en: 7.2 La transcripción · 7.4 El código genético · 7.3 El procesamiento del ARN: splicing, ARNr y ARNt · 7.1 El dogma central y los tipos de ARN

Ejercicio 3 — La caseína de la vaca 10 puntos

Las células de la glándula mamaria de una vaca fabrican caseína, una proteína de la leche que se secreta. Lo primero que se traduce de su ARNm, desde el codón de inicio, es un tramo que codifica un péptido señal. En un ensayo se prueba una versión del gen a la que se le borró ese tramo, sin cambiar nada más. Las células del hígado de la misma vaca tienen el gen de la caseína, pero no lo transcriben nunca. El dibujo muestra un ribosoma traduciendo un ARNm.

Resolución

La caseína se fabrica para salir de la célula, y eso se decide en los primeros aminoácidos: el péptido señal. Y que se fabrique sólo en la glándula mamaria se decide antes, en la transcripción.

a) Toda traducción empieza en un ribosoma libre del citosol. Cuando asoma el péptido señal, la partícula de reconocimiento de la señal (SRP) lo detecta y lleva el ribosoma a la membrana del RE; la cadena sigue creciendo hacia el lumen. Por eso ese ribosoma «pasa a ser» del RER.

b) Sin el péptido señal la SRP no tiene qué reconocer: la proteína se fabrica entera en el citosol y se queda ahí. No entra al RE, no pasa por el Golgi y no se secreta.

La trampa: pensar que el péptido señal es necesario para traducir. No: el inicio lo marca el AUG. El péptido señal es una dirección, no un permiso.

c) Cada ARNt cargado entra por el sitio A (aminoacil). La cadena que crece está en el ARNt del sitio P, se transfiere al aminoácido nuevo, el ribosoma corre un codón y el ARNt vacío sale por el E.

d) Los codones de terminación no tienen ARNt. Al sitio A entra un factor de liberación, una proteína, que hace que la cadena se suelte del último ARNt; el ribosoma se desarma.

e) Las células del hígado tienen el mismo ADN que las de la glándula mamaria: el gen está. Lo que cambia es la regulación: en el hígado esa región está en cromatina compacta y faltan los factores de transcripción que lo activan, así que la ARN polimerasa no lo transcribe.

Si te costó, está explicado en: 7.6 A dónde va cada proteína: el péptido señal · 7.5 Ribosomas y traducción: iniciación, elongación y terminación · 7.7 La regulación génica en eucariontes

Ejercicio 4 — Ida y vuelta al nitrógeno pesado 15 puntos

Unas bacterias crecieron muchas generaciones en un medio con ¹⁵N, así que todo su ADN es pesado. Se las pasa a un medio con ¹⁴N (liviano) y se las deja replicar su ADN dos veces. Después se las devuelve al medio con ¹⁵N y se las deja replicar una vez más. En cada paso se extrae el ADN y se centrifuga: las moléculas pesadas, híbridas y livianas forman bandas a distintas alturas. Para replicarse, cada molécula abre burbujas donde trabajan las enzimas de la replicación.

Resolución

La regla de la replicación semiconservativa: cada molécula hija tiene una hebra vieja y una nueva. Con eso se sigue cada hebra pesada (P) y liviana (L) paso por paso.

a) Cada molécula P/P se abre y cada hebra P recibe una pareja L: dos moléculas P/L. Todas son híbridas: una sola banda, a mitad de camino. (Si fuera conservativa habría una pesada y una liviana: ésa fue la predicción que el experimento descartó.)

b) Por cada molécula de partida hay ahora cuatro hebras P, L, P, L que reciben pareja L: P/L, L/L, P/L, L/L. Dos híbridas y dos livianas: 50 % livianas.

c) Al volver al ¹⁵N las hebras de las cuatro moléculas (P, L, P, L, L, L, L, L) reciben pareja pesada: P/P, L/P, P/P, L/P, L/P, L/P, L/P, L/P. Dos pesadas de ocho: 25 %; el resto, híbridas.

La trampa: pensar que siguen apareciendo livianas. Una molécula liviana necesita dos hebras L, y en ¹⁵N toda hebra nueva es pesada: después de esa vuelta hay 25 % pesadas, 75 % híbridas y ninguna liviana.

d) Los fragmentos de Okazaki se sellan con la ADN ligasa. La primasa pone los cebadores de ARN al comienzo de cada fragmento y la helicasa abre la doble hélice; ninguna de las dos une fragmentos.

e) La replicación ocupa la fase S de la interfase: la célula pasa de 2c a 4c, con cada cromosoma de dos cromátidas. En G2 ya está replicada, y la mitosis reparte: cada hija vuelve a 2c.

Si te costó, está explicado en: 8.1 La replicación es semiconservativa (Meselson y Stahl) · 8.2 La horquilla de replicación y sus enzimas · 8.3 El ciclo celular y sus controles

Ejercicio 5 — Una especie con 2n = 8 15 puntos

Una especie animal tiene 2n = 8: cuatro pares de cromosomas. Se estudian sus células en división: unas de la piel, en mitosis, y otras de las gónadas, en meiosis. Llamá c a la cantidad de ADN de un juego haploide sin replicar (una célula en G1 tiene 2c). El dibujo muestra una de las células de la piel en metafase.

Resolución

La regla para contar: un cromosoma = un centrómero, tenga una cromátida o dos. Y la cantidad de ADN se duplica en la fase S y se reparte en cada citocinesis.

a) En metafase la célula tiene sus 8 cromosomas, cada uno con dos cromátidas: 16 cromátidas (y 4c de ADN).

b) En anafase las cromátidas hermanas se separan y cada una tiene su centrómero: cada una pasa a contarse como un cromosoma. En toda la célula hay 16.

La trampa: contestar 8 porque «la especie tiene 2n = 8». En la anafase la cantidad de ADN no cambió (sigue 4c), pero los cromosomas se duplicaron: el mismo ADN, contado en más centrómeros.

c) Cada bivalente es un par de homólogos apareados: con cuatro pares, 4 bivalentes.

d) En la meiosis I se separan los homólogos: cada célula se queda con uno de cada par, 4 cromosomas, cada uno todavía con dos cromátidas.

e) El espermatocito II es la célula que sale de la meiosis I: n = 4 cromosomas de dos cromátidas cada uno, o sea 2c. Recién la meiosis II lo lleva a 1c en cada espermátide.

f) En la ovogénesis cada ovocito primario da un solo óvulo (y cuerpos polares, que degeneran): 30 ovocitos, 30 óvulos. La espermatogénesis, en cambio, da cuatro espermatozoides por espermatocito primario.

Si te costó, está explicado en: 8.4 Mitosis y citocinesis · 8.6 Mitosis contra meiosis: cromosomas, cromátidas y ADN · 8.5 Meiosis · 8.7 Gametogénesis

Ejercicio 6 — Los cobayos del criadero 15 puntos

En un criadero de cobayos, el pelo negro (alelo B) domina sobre el blanco (b), y el pelo corto (L) domina sobre el largo (l); los dos genes están en cromosomas distintos. Un macho negro se cruza con una hembra blanca y nacen 5 crías negras y 4 blancas. Más tarde se cruzan dos cobayos negros de pelo corto, los dos heterocigotas para ambos genes. En otro cromosoma, dos genes de la misma especie, R y S, están a 12 centimorgans. Los cobayos tienen 2n = 64.

Resolución

Cada punto es una de las herramientas de la unidad: la retrocruza, la proporción de Mendel leída con cuidado, el dihíbrido, el ligamiento, el efecto de una mutación y una aberración de número.

a) Si el macho fuera BB, todas las crías serían Bb, negras. Salieron crías blancas (bb), que recibieron una b de cada padre: el macho tiene una b. Es Bb. La cruza con la hembra blanca es una retrocruza, y las 5 negras y 4 blancas se acercan al 1:1 esperado.

b) Bb × Bb da 1 BB : 2 Bb : 1 bb. Las negras son BB y Bb: tres casillas, y en dos hay un Bb. Entre las negras, 2/3 son heterocigotas.

La trampa: contestar 1/2, que es la fracción de heterocigotas sobre todas las crías. La pregunta recorta sólo las negras: el total ya no son cuatro casillas sino tres.

c) Los genes se reparten en forma independiente: la probabilidad de bb es 1/4 y la de ll es 1/4, y se multiplican: 1/4 × 1/4 = 1/16. Es la casilla «1» del 9:3:3:1.

d) 12 cM quiere decir 12 % de gametos recombinantes, repartidos en dos clases iguales (Rs y rS): 6 % de Rs. Las parentales (RS y rs) son 44 % cada una.

e) El codón cambia pero el aminoácido no (el código es degenerado): es una mutación silenciosa. De cambio de sentido sería si cambiara el aminoácido; sin sentido, si apareciera un stop.

f) Una trisomía: un par con tres cromosomas en lugar de dos. 2n + 1 = 64 + 1 = 65. Es una aberración de número, como la trisomía 21 en los humanos (47 cromosomas).

Si te costó, está explicado en: 9.2 Primera ley de Mendel: la segregación · 9.1 Genes, alelos, genotipo y fenotipo · 9.3 Segunda ley de Mendel: la distribución independiente · 9.4 Ligamiento y recombinación · 9.5 Mutaciones génicas y su efecto en la proteína · 9.6 Aberraciones cromosómicas: número y estructura

Ejercicio 7 — La sala de evolución del museo 15 puntos

Un recorrido por la sala de evolución de un museo de ciencias tiene cinco estaciones. 1) Una réplica del aparato de Miller y Urey. 2) Una vitrina con estromatolitos, rocas formadas por capas de cianobacterias, junto a un panel sobre la atmósfera de hace 2400 millones de años. 3) Un panel con dos explicaciones del cuello largo de las jirafas. 4) Un estudio de lagartijas de un islote: hace unos años, una tormenta llevó seis lagartijas a un islote vecino donde no había ninguna; hoy son 50, de las cuales 18 son AA, 24 son Aa y 8 son aa para un gen del color. 5) Dos especies de ranas, una a cada lado de una cordillera, que descienden de una misma población. El dibujo muestra el árbol que preside la sala.

Resolución

Cinco estaciones, cinco temas: el origen químico de la vida, la historia temprana de las células, las teorías de la evolución, la microevolución y la especiación.

a) Miller y Urey mostraron que, con una atmósfera sin oxígeno, agua y descargas eléctricas, se forman aminoácidos y otras moléculas orgánicas sin intervención de seres vivos. No armaron células: mostraron que el primer paso, la química, es posible.

b) El oxígeno de la atmósfera lo produjo la fotosíntesis oxigénica de las cianobacterias, que rompe el agua y libera O₂. Las eucariotas aparecieron después y lo consumen; no lo producen al respirar.

c) La de Darwin es la que parte de la variación previa: en la población ya había cuellos de distintos largos, y las de cuello más largo dejaron más crías (selección natural). Estirarse y heredar lo adquirido es Lamarck, y esa herencia no existe; «la necesidad» no produce variantes.

d) Se cuentan copias del gen: 50 lagartijas diploides tienen 100 copias. Copias de a: 2 × 8 + 24 = 40. Frecuencia de a = 40 / 100 = 0,4. Control: copias de A = 2 × 18 + 24 = 60, p = 0,6, y p + q = 1.

La trampa: dividir los aa por los individuos (8 / 50 = 0,16), o contar sólo a los homocigotas. Los heterocigotas llevan una copia de cada alelo, y el total son copias, no lagartijas.

e) Seis fundadoras llevan sólo una muestra de los alelos de la población de origen, que puede ser muy distinta de ella por azar: es deriva génica por efecto fundador. Nada en el caso dice que un color sobreviva mejor, así que no hay datos para hablar de selección.

f) Una población partida por una barrera geográfica (la cordillera) que diverge hasta formar dos especies: especiación alopátrica. La simpátrica ocurre sin separación física. Y como hoy son dos especies, ya no pueden dejar descendencia fértil entre ellas.

Si te costó, está explicado en: 10.1 El origen de la vida: evolución química · 10.2 Evolución celular y metabólica · 10.3 Las teorías de la evolución: Lamarck, Darwin y la síntesis · 10.4 Microevolución: variabilidad, selección natural y deriva · 10.5 Macroevolución: especiación y árboles filogenéticos

Leerlo resuelto no es lo mismo que rendirlo. Acá lo podés hacer entero sin que te corrija nada hasta entregarlo, igual que en el aula, y recién ahí te dice la nota, cómo se resolvía cada ejercicio y a qué temas te conviene volver.

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También está resuelto el primer parcial de Biología.

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