Mitosis, Meiosis y Procesos Celulares: Respuestas y Conceptos Clave para Biología

Mitosis y esquemas adjuntos

En relación con las figuras adjuntas, responda razonadamente las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué proceso biológico representa el conjunto de figuras? Ponga nombre a los dibujos 1, 2, 3, 4 y ordénelos en la secuencia correcta. Identifique e indique la función de los elementos señalados con las letras A y B.

b) Explique qué ocurre en los esquemas 1, 2, 3 y 4. ¿Cuál es el resultado de este proceso y qué significado biológico tiene?

Respuesta corregida y ordenada:

• Proceso: Mitosis.
• Nombre y orden de los dibujos:
  1. Profase (Pro).
  2. Metafase (Met).
  3. Anafase (Ana).
  4. Telofase (Telo).
• Identificación de elementos:
  • A: cromosoma.
  • B: fibra del huso mitótico (microtúbulos del huso).

Explicación de cada esquema

• 1 (Metafase): El huso mitótico está completamente formado y los cromosomas alcanzan su máximo grado de condensación, situándose en la placa ecuatorial.
• 2 (Profase): La envoltura nuclear comienza a desaparecer, la cromatina se condensa en cromosomas visibles y los centríolos se desplazan a polos opuestos formando el huso.
• 3 (Telofase): Los cromosomas llegan a los polos y comienzan a descondensarse. Reaparece la membrana nuclear y el citoplasma se divide para dar lugar a dos células independientes.
• 4 (Anafase): Se rompe el centrómero de cada cromosoma y las cromátidas hermanas son arrastradas por las fibras del huso hacia polos opuestos.

Resultado: Dos células hijas genéticamente idénticas entre sí y a la célula madre, con el mismo número cromosómico.

Significado biológico: En organismos unicelulares, la mitosis es un mecanismo de reproducción asexual. En organismos pluricelulares, permite el crecimiento del individuo y la renovación o reparación de tejidos dañados. Además, garantiza que las células hijas sean genéticamente idénticas a la célula madre, manteniendo la estabilidad genética.

Ciclo celular: identificación de momentos y tipos celulares

Pregunta: a) Qué momento del ciclo celular representa cada uno de los esquemas indicados. Ordénelos secuencialmente. Nombre todos los componentes celulares representados en el esquema C. Basándose en dos características, indique si los esquemas corresponden a una célula procariota, eucariota animal o eucariota vegetal.

Respuesta corregida:

• Asignación de fases: A: Telofase; B: Profase; C: Anafase; D: Metafase.
• Componentes en el esquema C: cromátidas hermanas, fibras del huso mitótico, centríolos, membrana plasmática.
• Tipo celular: corresponde a una célula eucariota animal, por la presencia de centríolos y ásteres y por la citocinesis por estrangulamiento.

b) Finalidad: reparto equitativo y exacto del material genético previamente duplicado entre las dos células hijas. Significado biológico: como en el ejercicio anterior, ocurre en células somáticas de organismos eucariotas.

Descripción de una imagen: anafase

Pregunta: A la vista de la imagen conteste las siguientes cuestiones:

• a) ¿Qué etapa de la mitosis representa?
• b) ¿Qué indican las flechas A, B y C?
• c) ¿Se trata de una célula animal o vegetal? Razone la respuesta.
• d) Describa detalladamente los fenómenos celulares que ocurren en esta etapa.

Respuesta corregida:

• Etapa: Anafase.
• Flechas: A: cromátida hermana; B: huso mitótico; C: surco de división (surco de estrangulamiento).
• Tipo de célula: animal, porque se observan centríolos y la citocinesis ocurre por estrangulamiento.
• Fenómenos en anafase:
  • Separación de cromátidas: los centrómeros se dividen y las cromátidas hermanas se separan.
  • Migración hacia los polos: las cromátidas (ahora cromosomas individuales) son arrastradas hacia los polos por el acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos.
  • Elongación celular: los microtúbulos polares se deslizan entre sí, alejando los polos y alargando la célula para facilitar la división.

b) Descripción de las restantes etapas de la mitosis y su significado biológico: ver apartados anteriores; propósito: asegurar la distribución igual del material genético entre las células hijas.

Interpretación de una gráfica de contenido de ADN

Pregunta: A la vista de la gráfica, conteste las siguientes cuestiones:

• a) Razone si la gráfica corresponde a una mitosis o a una meiosis.
• b) ¿Qué sucede en el intervalo de tiempo 2 a 3? ¿En qué fase del ciclo celular tiene lugar?
• c) Explique el proceso celular que transcurre entre 3 y 4. ¿Qué finalidad tiene el proceso indicado en la gráfica?

Respuesta corregida:

• La gráfica corresponde a una mitosis, porque al final del proceso la cantidad de ADN es la misma que al inicio. En una meiosis se observaría una reducción adicional que dejaría el contenido de ADN en la mitad.
• Intervalo 2 a 3: duplicación del ADN durante la fase S de la interfase.
• Entre 3 y 4: fase G2 y la propia mitosis. Mientras la gráfica se mantiene al nivel máximo, la célula está en G2 preparándose para la división; en el punto 4 ocurre la cariocinesis seguida de la citocinesis.
• Finalidad del proceso: repartir el material genético duplicado entre las dos células hijas.

Meiosis: identificación de fases y elementos

Pregunta: En relación con las figuras adjuntas que representan parte de un proceso biológico, responda razonadamente las siguientes cuestiones:

• a) ¿De qué proceso biológico se trata? ¿Qué parte del mismo se representa? Nombre las fases representadas con los dibujos 1, 2, 3, 4 y 5. Identifique los elementos señalados con A, B y C.
• b) Dibuje la parte del proceso que falta por representar.
• c) ¿Cuál es el significado biológico del proceso?

Respuesta corregida:

• Proceso: Meiosis, en concreto Meiosis I.
• Fases representadas:
  1. 1: Profase I (estado leptoteno/zigoteno inicial).
  2. 2: Profase I (paquiteno/diploteno, con recombinación y formación de quiasmas).
  3. 3: Metafase I.
  4. 4: Anafase I.
  5. 5: Citocinesis (final de la primera división meiótica o salida a interfase breve).
• Elementos señalados:
  • A: centríolo.
  • B: bivalente (par de cromosomas homólogos apareados).
  • C: cromátidas hermanas.
• Significado biológico: reducción del número de cromosomas y generación de variabilidad genética mediante recombinación y segregación aleatoria.

Esquemas de división celular para 2n=4

Pregunta: En relación con el esquema adjunto, que representa tres fases (1, 2 y 3) de distintos procesos de división celular de un organismo con dotación cromosómica 2n=4, conteste las siguientes cuestiones:

• a) Indique de qué fases se trata y en qué tipo de división se da cada una de ellas.
• b) ¿Qué representan en cada caso las estructuras señaladas con las letras A, B, C y D?
• c) ¿Cuál es la finalidad de los distintos tipos de división celular?
• d) Dibuje esquemáticamente el proceso de división completo del que forma parte la fase 2 identificando las distintas estructuras.

Respuesta corregida:

• Identificación:
  1. 1: Metafase I de meiosis.
  2. 2: Anafase de mitosis.
  3. 3: Anafase II de meiosis.
• Elementos:
  • A: cromosomas bivalentes (cuando corresponde a meiosis I) o cromosomas homologados según el esquema.
  • B y C: cromátidas hermanas.
  • D: fibras del huso mitótico (microtúbulos del huso acromático).
• Finalidad de los tipos de división:
  • Mitosis: generar células hijas diploides genéticamente equivalentes para crecimiento, mantenimiento y reparación.
  • Meiosis: producir células haploides (gametos) para la reproducción sexual, reduciendo el número cromosómico y aumentando la variabilidad genética.

Gráfica del contenido de ADN y fases meióticas

Pregunta: En relación con la figura adjunta, responda las siguientes preguntas:

• a) ¿Qué representa la gráfica I? ¿A qué tipo de división celular corresponde? Explique por qué cambia el contenido de ADN en los periodos D y F.
• b) ¿Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la gráfica I? Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué periodos (indicados por letras) de la gráfica I encontraría las estructuras cromosómicas 1 y 2 que se muestran en la gráfica II? Razone la respuesta.

Respuesta corregida:

• La gráfica I representa la variación del contenido de ADN en una célula durante un ciclo de división celular; en este caso corresponde a la meiosis.
• Explicación de D y F: en D ocurre la separación de cromosomas homólogos durante la Anafase I y la posterior citocinesis de la primera división meiótica (reducción del contenido de ADN por primera vez); en F ocurre la separación de cromátidas hermanas durante la Anafase II y la posterior citocinesis de la Meiosis II (reducción final al nivel haploide).
• Función del cambio: la reducción cromosómica garantiza que de la unión de dos gametos se restablezca el número de cromosomas de la especie y contribuye a la variabilidad genética mediante recombinación y segregación aleatoria.
• Localización de las estructuras gráficas: la estructura 1 (cromosoma formado por una sola cromátida) se encontraría en el periodo final tras las dos divisiones meióticas (por ejemplo G posterior a F). La estructura 2 (cromosoma con dos cromátidas) se encontraría en el periodo C o en Profase I/Metafase I, cuando el ADN ya se duplicó y los cromosomas homólogos se aparean formando bivalentes.

Autofecundación en tenias y genotipo de la descendencia

Enunciado: Las tenias son organismos hermafroditas que pueden autofecundarse; todos los cromosomas de la descendencia proceden del mismo individuo. Explique razonadamente si los descendientes de una tenia tendrán el mismo genotipo.

Respuesta corregida: No, los descendientes de una tenia no tendrán necesariamente el mismo genotipo que el progenitor. Aunque ambos gametos procedan del mismo individuo, durante la meiosis se producen recombinación genética (sobrecruzamiento) y segregación independiente de los cromosomas, generando gametos distintos entre sí. Por ello, la autofecundación no origina descendencia genéticamente idéntica en la mayoría de los casos.

Secuencia mitosis seguida de meiosis: recuento de células

Enunciado: Suponga una célula vegetal con tres pares de cromosomas que sufre una mitosis. Cada una de las células resultantes sufre posteriormente una meiosis. ¿Cuántas células se han producido al final del proceso? Indique la dotación cromosómica que tiene cada una de las células tras cada división.

Respuesta corregida:

• Célula inicial: diploide, 2n = 6 (tres pares).
• Tras la mitosis: se producen 2 células diploides, cada una con 2n = 6.
• Cada una de esas células realiza meiosis: cada mitosis produce 4 células haploides (n = 3). Por tanto, de ambas células suman 8 células haploides al final.

Droga que inhibe la polimerización de microtúbulos

Pregunta: Indique a qué etapa del ciclo celular afecta una droga que inhibe la polimerización de los microtúbulos. Razone la respuesta.

Respuesta corregida: La droga afecta a la mitosis, concretamente a la prometafase/metafase y anafase, porque los microtúbulos forman el huso mitótico necesario para alinear y separar los cromosomas. Si se inhibe su polimerización, los cromosomas no pueden colocarse correctamente ni separarse, bloqueando la división nuclear y deteniendo el ciclo en punto de control mitótico.

Datos sobre cobaya y gametos

Enunciado: En las células somáticas de la cobaya (Cavia porcellus) hay 64 cromosomas:

• a) ¿Cuántos cromosomas recibe la cobaya de su padre? 32 cromosomas.
• b) ¿Cuántos autosomas hay en un gameto de cobaya? 30 autosomas.

Concepto de gameto y meiosis

Pregunta: ¿Qué es un gameto? ¿Qué relación tiene con la evolución de las especies?

Respuesta corregida: Un gameto es una célula sexual haploide (n) resultante de la meiosis que participa en la reproducción sexual. Los gametos aportan combinaciones genéticas distintas que aumentan la diversidad genética poblacional, siendo esenciales para la evolución de las especies.

b) ¿Por qué se dice que la primera división meiótica es reduccional?

Porque reduce el número de cromosomas de diploide (2n) a haploide (n) al separar los cromosomas homólogos en la Anafase I.

c) ¿Cuál es el significado biológico de la meiosis?

La meiosis posibilita la reproducción sexual y contribuye a la variabilidad genética mediante recombinación y segregación cromosómica, favoreciendo la adaptación y evolución.

d) ¿En qué tipo celular tiene lugar la meiosis?

En células eucariotas germinales (células precursoras de gametos).

Identificación de fases en meiosis según descripciones

Enunciado: Respecto a la meiosis: si consideramos una célula animal de la línea germinal con 2n = 48 cromosomas, indica la fase concreta de la meiosis a que se hace referencia en las siguientes frases:

• a) Se separan dos juegos de 24 cromosomas de una cromátida. — Anafase II.
• b) La célula presenta 24 pares de cromosomas homólogos, terminando de conectarse cada pareja a lo largo de toda su longitud. — Profase I.
• c) Se observan 24 cromosomas de dos cromátidas en el plano ecuatorial. — Metafase II.
• d) Existen 24 cromosomas de una cromátida descondensándose. — Telofase II.
• e) Se observan 24 parejas de cromosomas homólogos en el plano ecuatorial. — Metafase I.
• f) Se separan dos juegos de 24 cromosomas de dos cromátidas. — Anafase I.

Ejemplo con Mus musculus: mitosis y meiosis en células extraídas

Enunciado: Células, previas a la fase S, han sido extraídas de dos órganos diferentes (A y B) y sometidas a división celular.

a) Identifique e indique qué tipo de división realiza cada célula (A y B). Señale cuatro diferencias entre ambos procesos.

Respuesta corregida:

• La célula A realiza meiosis; la célula B realiza mitosis.
• Cuatro diferencias:
  1. Dotación cromosómica de las células resultantes: mitosis produce células diploides (2n), meiosis produce células haploides (n).
  2. Recombinación genética: ocurre en profase I de la meiosis y no en mitosis.
  3. Tipo de células: meiosis en células germinales; mitosis en células somáticas.
  4. Finalidad: meiosis para reproducción sexual y variabilidad; mitosis para crecimiento, mantenimiento y recambio celular.

b) ¿Qué sucede en 1? ¿Y en 2?

En 1 se da la replicación del ADN (fase S). En 2 ocurre la recombinación genética propia de la profase I de la meiosis (intercambio entre cromátidas homólogas).

c) Si el ratón es diploide con 40 cromosomas, indique la dotación total de las células hijas resultantes de cada proceso:

• Mitosis: las células hijas son 2n = 40 (diploides).
• Meiosis: las células hijas son n = 20 (haploides, gametos).

d) Indique de qué órgano o tipo celular procede la célula A.

La célula A procede de órganos con células germinales: ovarios (óvulos) o testículos (espermatozoides).

Figura con alelos A, a, B, b y 2n=4

Pregunta: En relación con la figura adjunta que muestra una célula con 2n=4 y los alelos A, a, B, b, conteste:

• ¿A qué tipo de división celular hace alusión la figura? ¿Qué fase representa?
• Nombre los componentes señalados con los números 1, 2 y 3 e indique en qué tipo de célula eucariota se desarrolla este tipo de división celular.
• Señale dos razones que indiquen la importancia biológica de este tipo de división celular.
• Imagine que una célula con 2n=10 no puede producir citocinesis pero sí el resto de la división: ¿cuántas células resultarán? Indique composición en cantidad de ADN y número de cromosomas y cromátidas.

Respuesta corregida:

• Tipo de división: Meiosis. Fase representada: Metafase I.
• Componentes: 1. cromosomas homólogos (bivalentes); 2. centrosomas; 3. filamento del huso mitótico.
• Tipo de célula: células eucariotas germinales.
• Importancia biológica:
  1. Introduce variabilidad genética (recombinación y segregación).
  2. Reduce el número de cromosomas a la mitad para mantener la constancia tras la fecundación.
• Si no hay citocinesis pero sí la cariocinesis en una célula con 2n=10: resultará una sola célula binucleada. El material genético se habrá duplicado durante la fase S y se habrán completado las divisiones nucleares según el tipo de división; en el caso de una mitosis completa sin citocinesis, la célula sería binucleada con dos núcleos cada uno con la dotación determinada por la cariocinesis; si se refiere a la meiosis completa sin citocinesis, la situación sería anómala y el número de cromosomas y cromátidas dependería de en qué punto se ha detenido. En general, la célula resultante sería binucleada y contendría el material genético duplicado correspondiente al estado final alcanzado (a nivel total del citoplasma, la célula conservaría la suma de los núcleos resultantes).

Fragmoplasto en células vegetales: efecto de la cafeína

Pregunta: La administración de cafeína en tejidos vegetales inhibe la formación del fragmoplasto. Indique qué fase de la división celular se vería afectada y cómo serían las células originadas tras la administración de este alcaloide. Razone las respuestas.

Respuesta corregida: Se vería afectada la citocinesis en células vegetales, ya que el fragmoplasto organiza las vesículas derivadas del aparato de Golgi para formar la lámina media y la nueva pared celular. Si se inhibe el fragmoplasto, no habrá citocinesis adecuada y se formarán células binucleadas o con paredes defectuosas tras la cariocinesis.

Variabilidad genética: procesos y ventajas evolutivas

Pregunta: Explique los dos procesos que originan la variabilidad genética en la reproducción sexual y relaciónelos con las fases de la división celular que permiten este hecho. ¿Qué ventajas evolutivas presenta esta variabilidad? Indique cómo consiguen los organismos con reproducción asexual la variabilidad genética.

Respuesta corregida:

• Dos procesos generadores de variabilidad genética:
  1. Sobrecrossamiento (crossing-over) entre cromátidas no hermanas durante la profase I de la meiosis (paquiteno), que recombina segmentos de ADN entre cromosomas homólogos.
  2. Segregación independiente de los cromosomas homólogos durante la anafase I y segregación de cromátidas durante la anafase II, que genera combinaciones distintas de cromosomas maternos y paternos en los gametos.
• Ventajas evolutivas: aumento de la variabilidad genética poblacional, mayor capacidad de adaptación a cambios ambientales, resistencia frente a enfermedades y mayor probabilidad de supervivencia ante presiones selectivas.
• Organismos asexuales consiguen variabilidad mediante mutaciones, intercambio de material genético por mecanismos horizontales (en procariotas), y ocasionalmente por procesos como la recombinación mitocondrial o por eventos genéticos que generan diversidad.

Duplicación de ADN y número de cromosomas

Pregunta: Durante la interfase se duplica el ADN y en la división los cromosomas son visibles. ¿Aumenta el número de cromosomas como consecuencia de la duplicación del ADN? Razone la respuesta.

Respuesta corregida: No. La duplicación del ADN durante la fase S no implica un aumento del número de cromosomas. Cada cromosoma pasa a estar formado por dos cromátidas hermanas unidas por un centrómero; se duplica la cantidad de ADN pero no el número de cromosomas contados por centrómeros. El número de cromosomas solo cambia cuando las cromátidas se separan y en divisiones reduccionales como la meiosis I.

Citocinesis bloqueada: ejemplos con 2n=8

Pregunta: Imagine una célula con 2n=8 que no puede producir citocinesis pero sí el resto de la división celular. ¿Cuántas células resultarán? Indique su composición en cuanto a cantidad de ADN y número de cromosomas y cromátidas.

Respuesta corregida: Si la citocinesis no ocurre, no se separará el citoplasma; por tanto, tras la cariocinesis habrá una única célula binucleada (o uni-celular con dos núcleos) que contiene la suma del material de ambos núcleos. Si nos referimos a una mitosis completa sin citocinesis, el material genético se habrá repartido en dos núcleos, pero habrá una sola célula. Respecto a cantidades: si el resto de la división ha procedido tras replicación en fase S, el ADN fue duplicado (cada cromosoma de 1 cromátida pasa a 2 cromátidas) y, tras separación de cromátidas, la célula contendrá núcleos con dotación cromosómica correspondiente al resultado de la división nuclear, pero sin separación citoplasmática.

Taxanos y uso en cáncer

Pregunta: Los taxanos alteran la función de los microtúbulos e interfieren en la formación del huso mitótico. Explique por qué se utilizan en el tratamiento del cáncer y si afectarán a otras células del organismo.

Respuesta corregida:

• a) Se usan en cáncer porque impiden la correcta formación del huso mitótico, bloqueando la división celular. Dado que las células tumorales presentan una elevada tasa de proliferación, son especialmente sensibles a estos fármacos.
• b) Sí, afectarán también a otras células sanas del organismo que se dividen con alta frecuencia (p. ej., células de la médula ósea, epitelio intestinal, folículos pilosos), lo que explica muchos efectos secundarios de la quimioterapia basada en taxanos.

Recombinación genética: concepto, localización y función

Pregunta: a) explique el concepto de recombinación genética. b) ¿En qué tipo de células se produce y en qué etapa? c) ¿Cuál es su importancia biológica?

Respuesta corregida:

• a) La recombinación genética es el intercambio físico de segmentos de ADN entre cromátidas homólogas que conduce a nuevas combinaciones alélicas.
• b) Se produce en células germinales durante la meiosis, concretamente en la profase I (paquiteno).
• c) Importancia biológica: aumenta la variabilidad genética y favorece la adaptación y evolución de las especies.

Fase G0

Pregunta: ¿Cuándo se dice que una célula se encuentra en fase G0? Mencione un ejemplo de célula que permanece en G0 y un ejemplo de célula que nunca se encuentra en dicha fase.

Respuesta corregida: La fase G0 es un estado quiescente fuera del ciclo celular en el que la célula no progresa hacia la división. Ejemplo de célula en G0: neuronas maduras. Ejemplo de célula que rara vez permanece en G0: células epiteliales de recambio rápido (se mantienen proliferando activamente).

Falsedades sobre profase, metafase, anafase y telofase mitótica

Enunciado: Para un organismo animal con 2n=46 cromosomas, explique por qué son falsas las siguientes afirmaciones:

• a) «Una célula en profase mitótica presenta 46 cromosomas, cada uno con dos cromátidas, condensándose progresivamente y organizándose en parejas de cromosomas homólogos.»
• b) «En una célula en metafase mitótica observamos 46 cromosomas constituidos por una cromátida y dispuestos en el plano ecuatorial.»
• c) «En anafase mitótica se observan 23 cromosomas con una cromátida migrando hacia un polo de la célula y otros 23 hacia el polo opuesto.»
• d) «Durante la telofase mitótica se produce la descondensación progresiva de 23 cromosomas, constituidos por dos cromátidas, en cada uno de los dos núcleos hijos que se están reconstruyendo.»

Respuesta corregida:

• a) Falsa porque, aunque en profase los cromosomas son 46 de dos cromátidas, en mitosis no se organizan en parejas de homólogos (eso ocurre en meiosis I).
• b) Falsa porque en metafase mitótica los cromosomas están formados por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero y se disponen en el plano ecuatorial; no están formados por una sola cromátida.
• c) Falsa porque en anafase mitótica las 46 cromátidas separadas (ahora 46 cromosomas de una cromátida) se distribuyen hacia ambos polos; no se observan sólo 23 hacia cada polo en una célula humana 2n=46 que divide por mitosis.
• d) Falsa porque en telofase mitótica cada núcleo hijo recibe 46 cromosomas de una cromátida (tras la separación), que luego se descondensan; no son 23 cromosomas de dos cromátidas por núcleo en mitosis.

¿Por qué no todas las células humanas hacen meiosis?

Respuesta corregida: La meiosis se realiza únicamente en células germinales para producir gametos haploides. La mayoría de células humanas (somáticas) realizan mitosis para crecimiento y mantenimiento; someter todas las células a meiosis reduciría permanentemente el número de cromosomas y comprometería la función y viabilidad del organismo.

Cromátidas hermanas con distinta información genética: mitosis y meiosis

Pregunta: ¿Puede encontrarse en algún momento de la mitosis un cromosoma cuyas cromátidas hermanas tengan distinta información genética? ¿Y durante la meiosis?

Respuesta corregida: En mitosis, no: las cromátidas hermanas derivan de la replicación de la misma molécula de ADN en fase S y, salvo mutaciones, son idénticas. En meiosis sí puede darse: durante la profase I hay intercambio de material entre cromátidas no hermanas (sobrecruzamiento), lo que puede hacer que las cromátidas hermanas de un cromosoma no sean idénticas en secuencia si una de ellas ha participado en un intercambio.

Ausencia de recombinación en la PI de la meiosis: efectos sobre variabilidad

Pregunta: Si en una especie no hubiera recombinación genética durante la profase I de la meiosis:

• a) ¿Las células haploides resultantes tendrían todas la misma información genética?
• b) ¿Los individuos mostrarían variabilidad genética?

Respuesta corregida:

• a) No necesariamente tendrían la misma información genética porque la segregación independiente de los cromosomas homólogos en la meiosis genera diversidad combinatoria incluso sin recombinación.
• b) Sí, los individuos podrían mostrar variabilidad genética procedente de la segregación cromosómica, mutaciones y la combinación de gametos en la fecundación.

Relación entre replicación del ADN, herencia y meiosis

Respuesta corregida: La replicación del ADN genera copias del material hereditario que se transmiten a las células hijas. La meiosis es el proceso por el que se reorganiza y segrega el material genético para formar gametos haploides que transmitirán la información genética a la descendencia, siendo así clave en la herencia biológica y en la variabilidad genética.

Ejercicios numéricos sobre cromosomas y cromátidas

Enunciado: Cierto organismo tiene 2n=14 cromosomas. ¿Cuántos cromosomas y cromátidas por cromosoma tendrán las células en cada situación?

• a) Inicio de la interfase (G1): 14 cromosomas y 14 cromátidas (cada cromosoma una cromátida).
• b) Metafase I: 14 cromosomas y 28 cromátidas (cada cromosoma formado por dos cromátidas tras S).
• c) Anafase I: 14 cromosomas y 28 cromátidas (los homólogos se separan, cada cromosoma sigue con dos cromátidas hasta que se separen en meiosis II).
• d) Profase II: 7 cromosomas y 14 cromátidas en cada célula resultante de la meiosis I (haploide, con cromosomas de dos cromátidas).
• e) Telofase II: 7 cromosomas y 7 cromátidas (cada cromosoma de una sola cromátida tras la separación en anafase II).

Situaciones en células humanas (n=23)

Pregunta: Si el número haploide en humanos es 23, ¿cuántos cromosomas y cromátidas tiene una célula humana en las siguientes etapas?

• a) Profase I: cromosomas 46 y cromátidas 92 (duplica en S, luego homólogos emparejados).
• b) Profase II: cromosomas 23 y cromátidas 46 (cada célula haploide tras meiosis I, con cromosomas de dos cromátidas).
• c) Anafase I: cromosomas 46 y cromátidas 92 (las células diploides de inicio tienen cromátidas duplicadas; durante anafase I los homólogos se separan, pero el cómputo depende del criterio de conteo por centrómeros; tras la separación en cada célula se reciben 23 cromosomas de dos cromátidas).
• d) Anafase II: cromosomas 46 y cromátidas 92 antes de separación; tras separación en cada célula resultan 23 cromosomas de una cromátida.
• e) Metafase mitótica: cromosomas 46 y cromátidas 92 (cada cromosoma formado por dos cromátidas tras S en una célula somática).

Aparato de Golgi y síntesis/secretación de hormonas proteicas

Pregunta: En las células de una glándula endocrina sintetizan una hormona proteica secretada al torrente sanguíneo. Si se impide el funcionamiento del aparato de Golgi: ¿podrán sintetizar la hormona? ¿podrán secretarla? ¿podrán realizar su división celular normalmente? Si el bloqueo se realiza en una célula vegetal, ¿podría realizar su división celular normalmente? Razone las respuestas.

Respuesta corregida:

• Sí podrán sintetizar la hormona: la traducción y síntesis de proteínas ocurre en ribosomas asociados al retículo endoplásmico rugoso, independiente del aparato de Golgi.
• No podrán secretarla correctamente: el aparato de Golgi es esencial para el procesamiento, empaquetamiento y enrutamiento de proteínas secretadas; su bloqueo impide la secreción efectiva.
• Sí podrán realizar la división celular en células animales: la citocinesis por estrangulamiento (contracción del anillo actina-miosina) no depende directamente del aparato de Golgi, por lo que la mitosis/citocinesis puede ocurrir aunque haya alteraciones en el tráfico vesicular.
• En células vegetales no podrían realizar la citocinesis normalmente: la formación del fragmoplasto y la nueva pared celular requiere vesículas procedentes del aparato de Golgi; su bloqueo impide la correcta citocinesis vegetal, dando lugar a células binucleadas o con paredes defectuosas.

Bioquímica comparativa: toxina y enzima con misma composición de aminoácidos

Enunciado: Tras la hidrólisis total de una toxina proteica (muestra A) y una enzima de ratón no tóxica (muestra B) se determinó que la composición de aminoácidos es exactamente igual en ambas.

• a) ¿Cómo se explica que A sea tóxica y B no lo sea?
• b) ¿Qué elementos o grupos químicos son comunes en la composición de los 20 aminoácidos y cuáles son diferentes?
• c) ¿Cómo puede afectar la temperatura a la actividad de una enzima?
• d) Indique la composición química de los ribosomas y cuatro localizaciones en una célula eucariota donde se pueden encontrar realizando su función.

Respuesta corregida:

• a) Aunque la composición en aminoácidos sea la misma, la secuencia (orden) de aminoácidos puede diferir, lo que produce plegamientos tridimensionales distintos y, por tanto, funciones diferentes. La estructura secundaria, terciaria y cuaternaria determinan la actividad y la toxicidad; además, modificaciones postraduccionales pueden alterar la actividad.
• b) Elementos comunes en todos los aminoácidos: un carbono alfa, un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH) y un átomo de hidrógeno. Lo que difiere entre aminoácidos es la cadena lateral R (grupo funcional variable) que determina propiedades específicas (p. ej., polaridad, carga).
• c) Temperatura y actividad enzimática: al aumentar la temperatura aumenta la energía cinética y la frecuencia de colisiones entre enzima y sustrato, incrementando la actividad hasta una temperatura óptima. Por encima de esa temperatura la enzima puede desnaturalizarse (pérdida de estructura) y perder actividad.
• d) Composición de los ribosomas: ARN ribosómico (ARNr) y proteínas ribosomales. Localizaciones en células eucariotas: ribosomas libres en el citoplasma, ribosomas asociados al retículo endoplásmico rugoso, ribosomas en la matriz mitocondrial y ribosomas en el estroma de los cloroplastos (en células vegetales).

Membrana plasmática: identificación y funciones

Pregunta: a) ¿Qué estructura representa la imagen? b) Identifique los componentes señalados con las letras A–G. c) Relacione funciones (fluidez, reconocimiento celular, transporte de sustancias) con algún componente identificado. d) Explique la estructura y composición del componente señalado con la letra D, relacionándolo con su función.

Respuesta corregida:

• a) La membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido.
• b) Componentes:
  • A: bicapa lipídica.
  • B: glucocálix.
  • C: proteína integral de membrana.
  • D: fosfolípido.
  • E: colesterol.
  • F: proteína periférica.
  • G: glucoproteína.
• c) Funciones relacionadas:
  • Fluidez: colesterol y fosfolípidos (composición de ácidos grasos, insaturaciones) regulan la fluidez de la membrana.
  • Reconocimiento celular: glucoproteínas y el glucocálix participan en el reconocimiento celular y señalización.
  • Transporte de sustancias: proteínas integrales (transportadores, canales, bombas) facilitan el transporte a través de la membrana.
• d) El fosfolípido (D) está formado por una cabeza polar hidrofílica (grupo fosfato) y dos colas apolares hidrofóbicas (ácidos grasos). Su naturaleza anfipática promueve la formación espontánea de bicapas en ambiente acuoso, estableciendo una barrera selectiva que constituye la base estructural de la membrana plasmática.

Comparación célula eucariota y procariota (imagen)

Enunciado: FOTO CÉLULA EUCARIOTA Y PROCARIOTA

Respuesta corregida:

• a) La célula A presenta organización eucariota (núcleo y orgánulos membranosos). La célula B presenta organización procariota (sin núcleo definido ni orgánulos membranosos).
• b) Identificación de estructuras (ejemplo): 1 Membrana plasmática; 2 Mitocondria; 3 Centrosoma (centríolos); 4 Flagelo.
• c) Funciones:
  • Mitocondria: respiración celular y producción de ATP por oxidación de moléculas orgánicas.
  • Centrosoma: organiza microtúbulos y participa en formación del huso mitótico durante división celular.
• d) Justificación: la célula A es eucariota por su compartimentación en orgánulos rodeados de membrana, permitiendo microambientes con condiciones específicas (pH, enzimas) para procesos metabólicos simultáneos.

Fermentaciones: pan y yogur

Pregunta y respuesta corregida:

• a) Pan y yogur: en el yogur la fermentación láctica es realizada por bacterias como Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus y Streptococcus thermophilus.
• b) En el pan la fermentación es alcohólica llevada a cabo por la levadura Saccharomyces cerevisiae; produce dióxido de carbono que hace que la masa suba y etanol que se evapora al hornear.
• c) Diferencias entre microorganismos productores: las bacterias de la fermentación láctica son procariotas (pared de peptidoglucano, sin orgánulos membranosos), mientras que las levaduras son eucariotas (pared de quitina en algunos mohos, orgánulos membranosos en eucariotas).
• d) Enzimas y temperatura: cada enzima tiene una temperatura óptima. Un descenso ligero reduce la actividad; un aumento moderado incrementa la actividad hasta la temperatura óptima; por encima de ella la enzima se desnaturaliza y pierde su función.

Metabolismo: acetil-CoA como producto común

Pregunta: Indique qué producto común se produce en la glucólisis, la beta-oxidación y el ciclo de Krebs y cuál es su destino metabólico.

Respuesta corregida: El acetil-CoA es el producto común que conecta la glucólisis (vía piruvato deshidrogenasa), la beta-oxidación de ácidos grasos y el ciclo de Krebs. Su destino es entrar en el ciclo de Krebs para oxidarse a CO2 y generar coenzimas reducidas (NADH, FADH2) que alimentan la cadena respiratoria para sintetizar ATP.

Beta-oxidación: ayuno, catabolismo y productos

Pregunta: La beta-oxidación se intensifica en ayuno prolongado y en diabetes sin insulina. a) Explique por qué. b) ¿Anabólico o catabólico? c) Productos finales y localización en células eucariotas.

Respuesta corregida:

• a) En ayuno prolongado y en ausencia de insulina disminuye la captación de glucosa y se activa la lipólisis en tejido adiposo, liberando ácidos grasos que son captados por hígado y músculo para su oxidación mediante beta-oxidación.
• b) La beta-oxidación es un proceso catabólico: degrada ácidos grasos en unidades de acetil-CoA liberando energía (NADH, FADH2).
• c) Productos finales: acetil-CoA, NADH y FADH2. Localización: matriz mitocondrial (y en algunos casos inicialmente en peroxisomas para ácidos muy largos).

Localización y rutas relacionadas con beta-oxidación

Pregunta: a) Localización intracelular en eucariotas. b) Molécula de partida y productos finales. c) Rutas que incorporan esos productos para obtener energía. d) Cuatro componentes presentes en la misma localización (mitocondria) distintos de los relacionados con beta-oxidación.

Respuesta corregida:

• a) Localización: matriz mitocondrial y también en peroxisomas para algunos ácidos grasos.
• b) Se parte de un ácido graso (ácido graso acil-CoA) y se obtienen como productos finales: acetil-CoA, NADH y FADH2.
• c) Rutas para obtener energía:
  • Acetil-CoA: ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico).
  • NADH y FADH2: cadena de transporte de electrones (fosforilación oxidativa) para sintetizar ATP.
• d) Otros componentes en la mitocondria: ADN mitocondrial, ribosomas mitocondriales, enzimas del ciclo de Krebs, complejos de la cadena respiratoria.

Pregunta sobre figura de beta-oxidación

Pregunta: a) ¿Qué ruta aparece representada? b) ¿En qué parte de la célula tiene lugar? c) ¿Proceso anabólico o catabólico? d) ¿Cómo se denomina el compuesto número 1? e) ¿A qué conjunto de reacciones se incorpora el compuesto 1?

Respuesta corregida:

• a) Ruta: beta-oxidación de ácidos grasos.
• b) Parte celular: matriz mitocondrial y peroxisomas.
• c) Es un proceso catabólico.
• d) Compuesto 1: acetil-CoA.
• e) El compuesto 1 se incorpora al ciclo de Krebs (ciclo del ácido cítrico).

Nota final: El documento ha sido corregido ortográfica y gramaticalmente, ajustando mayúsculas/minúsculas y mejorando la redacción para claridad sin eliminar ni cortar contenido. Se han añadido secciones, encabezados y listas para facilitar la lectura y optimizar la estructura para SEO manteniendo la integridad de las respuestas originales.