Variadas 10 (Soluciones)
1.- ¿Son polares o apolares las moléculas que representan los modelos adjuntos? Justifique la respuesta (C, negro. O, azul. H, blanco).
A. Modelo de bolas y varillas del agua. La molécula es polar puesto que, al tener una disposición angular, los dipolos eléctricos originados por la electronegatividad del oxígeno suman sus efectos y el resultado es un momento dipolar no nulo.
B. Modelo compacto del dióxido de carbono. Aunque tiene enlaces polares (O=C=O), esta molécula es apolar debido a la disposición lineal, dado que los enlaces contrarrestan sus efectos y el momento dipolar es nulo.
2.- ¿Cómo son las posibles rupturas de enlaces covalentes? (Haga un esquema).
Hay que considerar dos casos:
• Ruptura homolítica. Cada uno de los átomos que forman el enlace se lleva un electrón, que queda desapareado. Se originan dos radicales libres muy reactivos.
• Ruptura heterolítica. Uno de los átomos del enlace se lleva el par de electrones, originándose un catión y un anión. Estas rupturas suelen producirse en disolventes polares para estabilizar los iones resultantes.
Esquema:
3.- ¿Podría corresponder a una triosa el modelo molecular adjunto? (C, negro. O, azul)
Podría ser una cetotriosa, concretamente la dihidroxiacetona, si los sustituyentes a ambos lados del grupo carbonilo (C=O) fueran sendos grupos alcohólicos primarios, es decir, cada bola roja debe representar el grupo “CH2OH”.
La cetotriosa es el único monosacárido que carece de carbono asimétrico. La fórmula es:
4.- ¿Corresponde a una triosa la fórmula molecular C3H6O3?
No siempre. Aunque es cierto que la fórmula molecular de las triosas es C3H603, puede darse el caso de que exista otra molécula con esa misma fórmula sin ser una triosa.
Para interpretar bien el enunciado es preciso aclarar la distribución de todos esos átomos. Las triosas son monosacáridos que poseen 3 carbonos, dos de los cuales llevan unido sendos grupos hidroxilo, teniendo como grupo funcional el aldehído (aldotriosa) o el cetónico (cetotriosa).
El ácido láctico presenta el grupo funcional carboxilo y una diferente distribución atómica.
He aquí las fórmulas:
5.- Escriba el nombre y la fórmula molecular de la estructura adjunta. ¿Qué función desempeña?
• Se trata de una cetopentosa, concretamente D-ribulosa, en la que se han simplificado los C intermedios.
• La fórmula molecular es la propia de las pentosas: C5H10O5.
• Su derivado difosfatado desempeña una importante función en la fase oscura de la fotosíntesis (ciclo de Calvin). La ribulosa-1,5-difosfato es la molécula responsable de la fijación del dióxido de carbono, originándose 2 moléculas fosfatadas de 3 carbonos (fosfoglicerato), proceso que tiene lugar en el estroma del cloroplasto y está catalizado por la enzima “Rubisco”.
6.- ¿Qué es Rubisco (RuBisCO) y cuál es su función?
Rubisco es un acrónimo de “ribulosa difosfato (bisphosphate) carboxilasa oxigenasa”. Es la primera enzima que interviene en el ciclo de Calvin (fase oscura de la fotosíntesis). Está formada por 8 cadenas polipeptídicas pequeñas (codificadas por genes nucleares) y por otras 8 grandes (codificadas por genes del cloroplasto).
Rubisco es una enzima bifuncional que puede catalizar la combinación de la ribulosa difosfato, tanto con el dióxido de carbono (actividad carboxilasa, propia de la fotosíntesis), como con el oxígeno (actividad oxigenasa, propia de la fotorrespiración), en función de las concentraciones relativas de ambos gases.
7.- Exponga siete funciones biológicas de los lípidos.
Los lípidos desempeñan diversas funciones:
• Estructural. Fosfolípidos, esfingolípidos y esteroles son constituyentes fundamentales de la bicapa lipídica que forma la membrana plasmática y las del medio intracelular.
• Protectora. El tejido adiposo ejerce una protección mecánica del esqueleto y, sobre todo, de los órganos vitales. Las ceras son un tipo de lípidos neutros cuya principal función es proteger de la desecación.
• Reserva energética. Los triacilgliceroles (triglicéridos) constituyen la reserva energética más importante del organismo. Su potencial calórico es muy alto: 9,4 kcal/g. A esto se une la ventaja de su liposolubilidad, que permite el almacenamiento sin agua, ocupando el mínimo espacio posible.
• Transportadora. Las lipoproteínas plasmáticas son asociaciones de proteínas con triacilglicéridos, colesterol y fosfoglicéridos, que permiten su transporte por la linfa y la sangre.
• Informativa. El sistema endocrino produce muchas hormonas que tienen estructura lipídica, las cuales actúan como señales químicas para la adaptación metabólica del organismo ante circunstancias concretas. Además, otros lípidos tales como diacilgliceroles, ceramidas, etc., pueden actuar como segundos mensajeros en numerosos procesos celulares.
• Emulsionante. Cuando la bilis es vertida en el duodeno, gracias a las propiedades anfipáticas de los ácidos y sales biliares, actúa como biodetergente provocando la dispersión de las grandes partículas grasas, lo cual favorece la acción digestiva de las lipasas.
• Vitamínica. Hay sustancias lipídicas que tienen carácter vitamínico, por lo que deben ser ingeridas con la dieta. Así, por ejemplo: diterpenos (vitamina A), tocoferoles (vitamina E), naftoquinonas (vitamina K) y calciferoles (vitamina D).
8.- ¿Qué es un hemicetal? Haga un esquema.
Se llama hemicetal al compuesto que resulta al reaccionar un grupo hidroxilo (−OH) con otro cetónico, esto es, con un carbonilo (O=C) no terminal.
En la formación del hemicetal no hay pérdida ni ganancia de átomos, sino una reorganización de los mismos, originándose un carbono asimétrico (unido a 4 sustituyentes distintos), llamado hemicetálico, cuyo OH puede quedar por encima o por debajo del plano R−O−C−R’’.
Esquema:
9.- Interprete el siguiente esquema y deduzca la fórmula molecular del monosacárido utilizado como ejemplo.
• Se trata de la formación de un hemicetal intramolecular, dado que los grupos reaccionantes (OH y O=C) son de la misma molécula, la cual queda ciclada. Este proceso se denomina anomerización y se ha utilizado como ejemplo una D-cetohexosa, aunque faltan los H y OH unidos a los C intermedios.
Al reaccionar el grupo carbonilo (C2) con el hidroxilo unido a C5, el monosacárido queda ciclado en forma de furanosa, con el grupo alcohólico primario (C6) por encima del plano del anillo.
El C2 del ciclo se llama carbono hemicetálico o anomérico y, al estar unido a 4 radicales distintos, es asimétrico, circunstancia que no se daba en la forma lineal. El OH unido a C2 puede quedar por debajo o por encima del plano del anillo, lo cual sirve para caracterizar a los dos anómeros resultantes: α (alfa) y β (beta),
En las cetohexosas de la serie D, cuando están cicladas (furanosas), el anómero α presenta el OH del C2 hacia abajo, esto es, posición “trans” con respecto al C6, mientras que en el β dicho OH está hacia arriba (posición “cis”).
• Considerando todos los átomos omitidos en los carbonos intermedios del esquema, la fórmula molecular es la propia de las hexosas: C6H12O6.
10.- ¿Cuál es la fórmula molecular correspondiente al esquema adjunto (fructosa)? Formule el anómero β (beta) y nómbrelo. ¿Cuántos carbonos asimétricos hay?
• El esquema representa una cetohexosa: D-fructosa. Contando todos los átomos (sin olvidar los C intermedios), la fórmula molecular es la propia de las hexosas: C6H12O6.
• Para formular el anómero hay que tener en cuenta que se trata de una cetohexosa, de modo que al reaccionar el grupo C=O (posición 2) con el OH unido a C5 (penúltimo C), se formará un anillo pentagonal (furanosa).
En la configuración D, la furanosa presenta el grupo C6 (−CH2OH) hacia arriba, y el −OH unido al carbono anomérico (C2), en posición “cis” (hacia arriba). Los −OH unidos a C3 y C4, según estén a la derecha o a la izquierda en la fórmula lineal, se situarán, respectivamente, hacia abajo o hacia arriba en el ciclo:
• El nombre es: β-D-fructofuranosa.
• En la fórmula lineal hay tres carbonos asimétricos (C3, C4 y C5), pero en el ciclo hay uno más, dado que el C2 (anomérico) también lo es.
11.- ¿Por qué se dice que los cloroplastos son orgánulos semiautónomos?
Se consideran orgánulos semiautónomos porque poseen ADN, ARN y ribosomas (70 S), por lo que son capaces de sintetizar proteínas. Pero la información genética del ADN cloroplástico es insuficiente para codificar todas las proteínas necesarias, pues muchas de ellas están codificadas por el ADN nuclear, siendo transportadas al orgánulo después de ser sintetizadas en el citosol.
Así, pues, los cloroplastos (y las mitocondrias) se consideran orgánulos semiautónomos porque crecen y se dividen mediante la acción coordinada de dos sistemas genéticos diferentes: el del orgánulo y el del núcleo celular.
Actualmente se acepta la teoría endosimbiótica (o endosimbióntica), que supone que los cloroplastos (y las mitocondrias) evolucionaron a partir de bacterias fagocitadas por una célula eucariótica ancestral.
12.- ¿Qué significado evolutivo tiene la expresión “Adán cromosómico”?
Según la genética de poblaciones, el hipotético Adán cromosómico habría sido un hombre africano (homólogo de Eva mitocondrial) que, evolutivamente, correspondería al ancestro común más reciente del cual descienden todos los «cromosomas Y» de la población actual de Homo sapiens.
Se ha estimado en torno a los 140.000 años la antigüedad del Adán cromosómico, aunque análisis más recientes proponen aumentarla hasta 340.000.
13.- ¿Cuáles son las principales enzimas implicadas en la replicación del ADN y qué funciones realizan?
• Helicasas. Desenrollamiento del ADN y separación de las dos cadenas.
• Topoisomerasas. Eliminación de las tensiones moleculares derivadas de la acción anterior.
• Primasas. Síntesis del ARN primer, que actúa como cebador o iniciador, proporcionando un extremo 3'-OH para que comience la síntesis por parte de la ADN polimerasa.
• ADN polimerasas. Elongación de las nuevas cadenas de ADN.
• ADN ligasas. Unión de los fragmentos de ADN en la cadena retardada.
14.- ¿Qué es la lluvia ácida?
Cuando ciertos gases, como los óxidos de nitrógeno y de azufre, se emiten sin control, reaccionan con el agua atmosférica y forman ácidos fuertes, respectivamente, nítrico y sulfúrico.
Dichos ácidos, diluidos en las gotas de lluvia, provocan daños en las hojas de los árboles y disuelven metales pesado de las rocas del suelo, contaminando ríos, lagos y otras zonas de la biosfera.
15.- ¿Participan siempre los plásmidos en la conjugación bacteriana?
En función de que los plásmidos sean o no transmisibles de una bacteria a otra por medio de contactos intercelulares, se pueden distinguir:
• Plásmidos conjugativos (autotransmisibles), que son aquellos que se transfieren entre cepas bacterianas por medio de fenómenos de conjugación.
• Plásmidos no conjugativos, carentes de dicha propiedad. Dentro de esta categoría existe un subgrupo, el de los plásmidos movilizables: son aquellos no autotransmisibles que pueden ser transferidos por la asociación con un plásmido conjugativo coexistente en la misma bacteria.
16.- ¿Qué son los plásmidos promiscuos?
Algunos tipos de plásmidos conjugativos no sólo se transfieren entre cepas de la misma especie, sino que son capaces de hacerlo entre especies y géneros muy diversos, recibiendo en tal caso el nombre de plásmidos promiscuos o de amplio espectro de hospedadores.
La acción de los plásmidos promiscuos posibilita la transferencia horizontal de información genética entre grupos bacterianos filogenéticamente alejados.
17.- Defina estos términos: alergenicidad, tolerogenicidad y patogenicidad.
• Alergenicidad. Es la capacidad de inducir algún tipo de respuesta alérgica.
• Tolerogenicidad. Capacidad de inducir una falta de respuesta específica en la modalidad celular o en la humoral.
• Patogenicidad. Capacidad de causar enfermedad en un huésped.
18.- Aclare la diferencia entre epítopo (epitopo) y hapteno.
• Epítopo o determinante antigénico es el sitio de la macromolécula reconocible por un anticuerpo o un TCR (receptor de célula T) específicos.
Por consiguiente, los epítopos (o epitopos) se pueden definir como las regiones inmunológicamente activas de un antígeno.
Debe tenerse en cuenta que, en ocasiones, el antígeno macromolecular es multivalente, esto es, posee varios epítopos distintos, designándose como "dominantes" a los que son reconocidos con mayor frecuencia por los anticuerpos.
• Hapteno es un grupo químico definido, de pequeño tamaño, que por sí mismo es incapaz de desencadenar una respuesta inmune, pero que unido covalentemente a una molécula portadora se comporta como inmunógeno.
19.- ¿En qué consiste la inmunogenicidad? ¿Qué tipos de moléculas son inmunogénicas?
• Inmunogenicidad. Es la capacidad de inducir una respuesta inmune específica, humoral y (o) celular. En este sentido, antígeno e inmunógeno son términos sinónimos.
• Las más inmunogénicas son las proteínas. Los glúcidos de elevada masa molecular presentan menor inmunogenicidad. Los lípidos y los ácidos nucleicos son inmunogénicos cuando van unidos a proteínas o a glúcidos.
Lo anterior es válido en la respuesta inmune humoral, pero en la celular sólo las proteínas son inmunogénicas.
20.- ¿Qué estados suelen considerarse en el ciclo vital del linfocito B?
Algunos autores consideran los siguientes:
• Células pre-B (médula ósea). No tienen los receptores antigénicos completamente reordenados.
• Células B inmaduras (médula ósea). No están preparadas aún para responder al antígeno.
• Células B vírgenes (ganglio linfático, bazo). Tienen los genes de las inmunoglobulinas reordenados por completo, pero no han encontrado el antígeno específico.
• Linfocitos B maduros (ganglio linfático, bazo). Han encontrado el antígeno y poseen especificidad de antígeno.
• Linfocitos B de memoria. Residen en el sistema linfoide y mantienen la memoria del encuentro con el antígeno.