Pregunta 1: Competencias en Microbiología y Farmacología

La sífilis es una enfermedad de transmisión sexual en aumento en la población y está provocada por la eubacteria Treponema pallidum, que obtiene su energía de la oxidación de compuestos químicos orgánicos y el carbono de la materia orgánica.

a) Completa la siguiente tabla sobre la bacteria, a partir de esta información: (0,3 puntos)

• Organización celular: Célula procariota
• Tipo metabólico según la fuente de carbono: Heterótrofo
• Tipo metabólico según la fuente de energía: Quimioheterótrofo

b) El antibiótico azitromicina bloquea la subunidad 50S de los ribosomas; la penicilina, la síntesis de peptidoglucano. Responde razonadamente cuál de los dos antibióticos utilizarías en este caso y por qué. (0,4 puntos)

Puesto que no se conoce si la bacteria es Gram-positiva o Gram-negativa, no se sabe si su pared de peptidoglucano es fina o gruesa. Por lo tanto, la penicilina no sería una opción adecuada en el caso de las bacterias Gram-negativas, ya que su pared de peptidoglucano es muy fina y, además, poseen una membrana externa que dificulta la acción de la penicilina. Sin embargo, la azitromicina es eficaz contra la mayoría de las bacterias, ya que actúa sobre los ribosomas bacterianos (subunidad 50S), estructuras esenciales para la síntesis de proteínas. Por lo tanto, se recomienda el uso de azitromicina.

c) Estos antibióticos, ¿afectan a las células humanas? Justifica tu respuesta. (0,3 puntos)

No. La penicilina inhibe la síntesis de peptidoglucano, un componente exclusivo de la pared bacteriana, de la cual las células humanas carecen. Por otro lado, la azitromicina ataca a la subunidad 50S de los ribosomas bacterianos, que difieren estructuralmente de los ribosomas eucariotas (80S) presentes en las células humanas. Esta diferencia estructural permite que la azitromicina actúe selectivamente sobre las bacterias sin afectar significativamente a las células humanas.

d) ¿Qué estructura tiene la bacteria para resistir a los antibióticos? Explícala brevemente. (0,5 puntos)

La pared bacteriana. Se trata de una cubierta rígida externa presente en las células procariotas. Está formada principalmente por peptidoglucano, un polímero complejo con una parte glucídica y otra peptídica. Sus funciones principales son:

• Proporcionar protección ante antibióticos y variaciones de presión osmótica.
• Regular el paso de sustancias.
• Dar forma a las células.
• Participar en los procesos de división bacteriana.

e) La imagen presentada es de esta bacteria: explica con qué instrumento se ha obtenido y las características básicas de este aparato. (0,5 puntos)

La imagen se ha obtenido con un microscopio electrónico de barrido (MEB). Estos microscopios utilizan un haz de electrones en lugar de luz visible. El haz de electrones incide sobre la superficie de la muestra (que debe ser recubierta con un material conductor, como oro, para reflejar los electrones) y los electrones secundarios emitidos son detectados para formar una imagen tridimensional en una pantalla. Este tipo de microscopio permite observar la topografía y las características superficiales de las muestras con una resolución y profundidad de campo muy elevadas, lo que es ideal para visualizar estructuras como la de Treponema pallidum.

Pregunta 2: Biomoléculas y Procesos Celulares

Opción 2.A: Ósmosis y Concentración Celular

a) Deduce la concentración relativa de las soluciones A y B. (0,5 puntos)

• En la solución A, se observa la entrada de agua al interior de la célula. Esto indica que la concentración de solutos del medio externo es menor que la del citoplasma celular, por lo que se trata de un medio hipotónico.
• Por el contrario, en la solución B, el agua sale del interior de la célula. Esto sugiere que la concentración de solutos del medio externo es superior a la del interior celular. En este caso, se trata de un medio hipertónico.

b) Nombra las estructuras señaladas en el dibujo. (0,5 puntos)

Para el dibujo A:

1. Citoplasma
2. Pared celular
3. Núcleo
4. Vacuola central
5. Membrana plasmática

Para el dibujo B:

1. Membrana plasmática
2. Ribosomas
3. Núcleo
4. Vacuola central
5. Pared celular

c) Explica el proceso por el cual el agua entra en A y sale en B. (1 punto)

Se trata del proceso de ósmosis. La ósmosis consiste en la difusión pasiva del disolvente (agua) a través de una membrana semipermeable, desde una disolución de menor concentración de solutos (más diluida) a una de mayor concentración (más concentrada).

• En el caso de la solución A, el medio es hipotónico. Por lo tanto, el agua se mueve desde el exterior (menos concentrado) hacia el interior de la célula (más concentrado), provocando el hinchamiento de la célula y su turgencia.
• En la solución B, el medio es hipertónico. En este caso, el agua se desplaza desde el interior de la célula (menos concentrado) hacia el exterior (más concentrado), lo que causa la pérdida de volumen celular y la plasmólisis.

Opción 2.B: Enzimas y Cinética Enzimática

a) ¿A qué grupo de biomoléculas pertenecen las enzimas? Describe dos de sus principales características. (0,5 puntos)

Las enzimas pertenecen al grupo de las proteínas. Dos de sus principales características son:

• Elevada especificidad: Cada enzima posee un centro activo específico, cuya forma y composición son complementarias a un sustrato o grupo de sustratos determinados. Esto asegura que la enzima catalice una reacción muy concreta.
• Alta eficiencia catalítica: Las enzimas son extremadamente eficientes, lo que significa que pequeñas cantidades de enzima son capaces de catalizar grandes cantidades de sustrato en un corto periodo de tiempo, acelerando las reacciones biológicas millones de veces en comparación con las reacciones no catalizadas.

b) Explica, con un gráfico, el efecto de la concentración de sustrato sobre la velocidad de una reacción catalizada por una enzima. (1 punto)

En un gráfico que represente la velocidad de una reacción enzimática en función de la concentración de sustrato, se observa que, conforme aumenta la concentración de sustrato, la velocidad de la reacción también aumenta de forma directamente proporcional en un inicio. Sin embargo, esta velocidad no aumenta indefinidamente, sino que tiende a estabilizarse hasta alcanzar una velocidad máxima (Vmax), a partir de la cual se mantiene constante, formando una curva de saturación.

Esta velocidad máxima se alcanza cuando todas las moléculas de la enzima están saturadas con el sustrato, es decir, todos los centros activos están ocupados formando complejos enzima-sustrato. En este punto, la velocidad de la reacción está limitada por la velocidad a la que la enzima puede procesar el sustrato y liberar los productos, y no por la disponibilidad de sustrato.

c) Define los siguientes términos: coenzima y centro activo. (0,5 puntos)

• Coenzima: Molécula orgánica de naturaleza no proteica que se une a una apoenzima (parte proteica inactiva de la enzima) para activarla, actuando como cofactor. Juntos, la apoenzima y la coenzima forman la holoenzima, que es la enzima activa. Las coenzimas suelen participar en la transferencia de grupos químicos o electrones durante la reacción.
• Centro activo: Región tridimensional específica de la enzima a la que se une el sustrato. Es el lugar donde se lleva a cabo la actividad catalítica de la enzima, transformando el sustrato en productos. La forma y los grupos químicos presentes en el centro activo son cruciales para la especificidad y eficiencia de la enzima.

Pregunta 3: Biología Celular y Metabolismo

Pregunta 3.1: Biología Celular

Opción 3.1.A: Síntesis y Secreción Proteica

a) Identifica las estructuras indicadas por los números: (0,7 puntos)

1. Citoplasma
2. Retículo endoplasmático rugoso (RER)
3. Núcleo
4. Nucleolo
5. Poro nuclear
6. Membrana nuclear (o envoltura nuclear)
7. Aparato de Golgi

b) ¿Qué tipo celular representa la imagen? Justifícalo. (0,2 puntos)

Se trata de una célula eucariota animal, ya que presenta un núcleo definido y orgánulos membranosos complejos (como el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi). Además, no se observan estructuras características de células vegetales, como la pared celular o los cloroplastos.

c) Describe el orgánulo representado por el número 7. (0,6 puntos)

El aparato de Golgi es un orgánulo membranoso presente en las células eucariotas, formado por un conjunto de sáculos membranosos aplanados denominados cisternas, que se agrupan formando dictiosomas. Se organiza en dos caras funcionales: una cara cis (o de formación), orientada hacia el retículo endoplasmático, y una cara trans (o de maduración), orientada hacia la membrana plasmática.

Sus funciones principales incluyen:

• Modificar, clasificar, empaquetar y distribuir las proteínas y lípidos sintetizados en el retículo endoplasmático.
• Ser el principal centro de glicosilación, proceso por el cual se añaden glúcidos a lípidos y proteínas para formar glicolípidos y glicoproteínas.
• Participar en la formación de lisosomas y vesículas secretoras.

Opción 3.1.B: El Ciclo Celular y la Mitosis

Las células del esquema, pertenecientes a un tejido, están llevando a cabo un proceso de división celular. Las imágenes, junto a su correspondiente dibujo, no están en orden secuencial.

a) ¿De qué proceso se trata? (0,3 puntos)

Se trata de la mitosis.

b) Nombra las fases que identifiques en el esquema. (0,5 puntos)

• A. Interfase
• B. Anafase
• C. Telofase
• D. Metafase
• E. Profase

c) Si la célula madre o inicial es 2n = 24, ¿cuál será la dotación en las células hijas? (0,3 puntos)

Cada célula hija tendrá una dotación cromosómica de 2n = 24. Esto se debe a que en la mitosis, el material genético, que previamente se ha replicado en la fase S del ciclo celular, se reparte equitativamente entre las células hijas. Como resultado, se obtienen dos células hijas genéticamente idénticas, con la misma dotación cromosómica que la célula madre.

d) ¿Este proceso podría ocurrir en células de dotación n = 12? (0,3 puntos)

Sí, la mitosis puede ocurrir en células haploides (n). En este caso, si la célula inicial tiene una dotación de n = 12, como resultado de la mitosis se obtendrían dos células hijas idénticas, cada una con la misma dotación cromosómica de n = 12.

Pregunta 3.2: Metabolismo Celular

Opción 3.2.A: El Ciclo de Krebs

a) ¿De qué ruta se trata? (0,5 puntos)

Se trata del ciclo de Krebs (también conocido como ciclo del ácido cítrico o ciclo de los ácidos tricarboxílicos).

b) ¿Dónde tiene lugar? (0,5 puntos)

Tiene lugar en la matriz mitocondrial de las células eucariotas y en el citoplasma de las células procariotas.

c) ¿Qué molécula entra en la ruta y qué productos se originan? (0,5 puntos)

En esta ruta entra el acetil-CoA. Como productos principales se originan:

• Energía en forma de GTP (que puede convertirse en ATP).
• Poder reductor en forma de NADH y FADH₂, que posteriormente serán utilizados en la cadena de transporte de electrones para producir más ATP.
• Además, se libera CO₂ como producto de desecho.

Opción 3.2.B: Fotosíntesis y Cloroplastos

a) Identifica los elementos de la figura, representados por los números 1 a 8. (0,8 puntos)

1. CO₂
2. RuBisCO
3. ADP
4. ATP
5. NADPH
6. NADP⁺
7. H₂O
8. O₂

b) Cita las partes que forman un cloroplasto. (0,2 puntos)

• Membrana externa
• Espacio intermembranoso
• Membrana interna
• Estroma
• Grana (conjunto de tilacoides apilados)
• Tilacoides (sacos membranosos)
• Membrana tilacoidal
• Espacio tilacoidal (lumen)

c) Explica brevemente en qué consiste el ciclo de Calvin y dónde se produce. (0,5 puntos)

El ciclo de Calvin (también conocido como fase oscura de la fotosíntesis) se produce en el estroma del cloroplasto. Consiste en la fijación del dióxido de carbono (CO₂) atmosférico para la síntesis de compuestos orgánicos, principalmente glucosa. Este proceso utiliza la energía (ATP) y el poder reductor (NADPH) generados durante la fase luminosa (fotoquímica) de la fotosíntesis, transformando el carbono inorgánico en carbono orgánico.

Pregunta 4: Genética Molecular y Replicación del ADN

Opción 4.A: La Replicación del ADN

a) ¿Qué tipo de ácido nucleico es? (0,2 puntos)

Es ADN (ácido desoxirribonucleico).

b) Identifica cada número con los siguientes elementos: helicasa, fragmentos de Okazaki, ADN polimerasa, proteína SSB. (0,4 puntos)

1. Fragmentos de Okazaki
2. ADN polimerasa
3. Proteína SSB (Single-Strand Binding protein)
4. Helicasa

c) ¿Cuál es la función de los elementos marcados como 2, 3 y 4? (0,3 puntos)

• 2. ADN polimerasa: Enzima encargada de sintetizar las nuevas cadenas de ADN, añadiendo nucleótidos complementarios a la cadena molde en dirección 5’→3′. También posee actividad exonucleasa para corregir errores.
• 3. Proteína SSB (Single-Strand Binding protein): Proteínas que se unen a las hebras de ADN separadas para estabilizarlas y evitar que se vuelvan a unir o que se degraden durante el proceso de replicación.
• 4. Helicasa: Enzima que desenrolla la doble hélice de ADN, rompiendo los puentes de hidrógeno entre las bases nitrogenadas y separando las dos hebras para formar la horquilla de replicación.

d) Explica cuál es la razón por la que la síntesis es continua en una de las cadenas y discontinua en la otra. (0,6 puntos)

La síntesis de ADN es continua en una hebra y discontinua en la otra debido a dos factores clave: la naturaleza antiparalela de las hebras de ADN y la direccionalidad de la ADN polimerasa.

• La ADN polimerasa solo puede sintetizar nuevas cadenas en dirección 5’→3′ y solo puede añadir nucleótidos a un extremo 3′-OH preexistente (requiere un cebador).
• Las dos hebras de la doble hélice de ADN son antiparalelas, lo que significa que una hebra corre en dirección 3’→5′ y la otra en dirección 5’→3′.

Por lo tanto:

• En la hebra conductora (o líder), que se lee en dirección 3’→5′ (la misma dirección que el avance de la horquilla de replicación), la ADN polimerasa puede sintetizar la nueva cadena de forma continua en dirección 5’→3′, siguiendo el movimiento de la helicasa.
• En la hebra retardada (o rezagada), que se lee en dirección 5’→3′ (opuesta al avance de la horquilla), la ADN polimerasa debe sintetizar la nueva cadena en dirección 5’→3′ pero en sentido contrario al avance de la horquilla. Esto la obliga a sintetizar pequeños segmentos de ADN llamados fragmentos de Okazaki. Cada fragmento requiere un cebador de ARN y, una vez sintetizado, la ADN ligasa se encarga de unir estos fragmentos para formar una hebra continua.

Pregunta 5: Biotecnología e Inmunología

Opción 5.A: Aplicaciones Biotecnológicas y Respuesta Inmune

a) Expón brevemente un proceso biotecnológico concreto que utilice la fermentación y la realicen células eucariotas. (0,7 puntos)

Un proceso biotecnológico relevante que utiliza la fermentación y es llevado a cabo por células eucariotas es la fermentación alcohólica. Este proceso es realizado principalmente por levaduras, como las del género Saccharomyces (por ejemplo, Saccharomyces cerevisiae), que son microorganismos eucariotas unicelulares.

La fermentación alcohólica se utiliza ampliamente en la industria alimentaria para la producción de:

• Vino: Las levaduras transforman los azúcares del mosto de uva en etanol y dióxido de carbono.
• Cerveza: Similarmente, los azúcares del mosto de cereales son fermentados para producir alcohol y CO₂.
• Pan: El CO₂ producido por las levaduras hace que la masa fermente y aumente de volumen.

Este proceso ocurre en condiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno), donde el piruvato (producto de la glucólisis) se convierte en acetaldehído y luego en etanol, siendo el etanol el aceptor final de electrones.

b) ¿Qué células del organismo producen anticuerpos? ¿Cómo se activa este proceso de síntesis? (0,8 puntos)

Las células del organismo encargadas de producir anticuerpos (también conocidos como inmunoglobulinas) son los linfocitos B, específicamente las células plasmáticas, que son linfocitos B diferenciados y activados.

El proceso de síntesis de anticuerpos se activa de la siguiente manera:

1. Reconocimiento del antígeno: Un linfocito B virgen reconoce un antígeno específico a través de sus receptores de membrana (que son anticuerpos anclados a la superficie).
2. Procesamiento y presentación: Tras el reconocimiento, el linfocito B internaliza el antígeno, lo procesa y lo presenta en su superficie asociado a moléculas del MHC de clase II.
3. Activación por linfocitos T cooperadores: Un linfocito T cooperador (T helper o T_H), que ha sido activado previamente por el mismo antígeno, reconoce el complejo antígeno-MHC II en la superficie del linfocito B.
4. Proliferación y diferenciación: Esta interacción, junto con la liberación de citocinas (como las interleucinas) por parte del linfocito T cooperador, estimula al linfocito B a proliferar (multiplicarse) y diferenciarse.
5. Producción de anticuerpos: La diferenciación da lugar principalmente a células plasmáticas, que son fábricas de anticuerpos y los secretan en grandes cantidades al torrente sanguíneo y otros fluidos corporales. También se forman células de memoria B, que permiten una respuesta más rápida y potente en futuras exposiciones al mismo antígeno.