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CERTAMEN NACIONAL- EXAMEN TEÓRICO
En el transcurso de su reciente y rápido desarrollo, la BIOLOGÍA como ciencia, además de intentar comprender las funciones y estructuras de los organismos, ha ido integrando temas trascendentales en la actualidad, como son el desarrollo y la evolución de los seres vivos. Es muy probable que el hombre fuera biólogo antes que otra cosa. Los procesos de nacimiento, crecimiento y muerte, las plantas y los animales que le servían de alimento y abrigo, su propio cuerpo, sano o enfermo, debieron ser para él objeto de serias consideraciones, fundamentalmente por dos causas: necesidad y supervivencia, cuestiones que en la actualidad aún impulsan las ramas más importantes de la Biología Aplicada. En el desarrollo del conocimiento existieron hechos y momentos que marcaron significativamente la historia de la biología dando lugar a teorías, saberes y conceptos que sustenta la biología moderna, algunos son: * La teoría celular. * La teoría de la evolución por medio de la selección natural. * La teoría cromosómica de la herencia. * El dogma central acerca del flujo de la información de la vida. En el año de la enseñanza de las ciencias se propone que la ciencia se incorpore a la vida cotidiana de esta sociedad, para dejar de imaginarla como una actividad realizada por individuos que trabajan aisladamente. El Dr. Diego Golombek- (Universidad Nacional de Quilmes- CONICET”) en una teleconferencia “La ciencia en la vida cotidiana” expresó, “La ciencia,
• se hace de historia y no de noticias. • requiere de una perspectiva histórica, es decir un contexto social y cultural. • cambia todo el tiempo. • puede incorporarse a través de la divulgación científica”.
En una entrevista el investigador Erich Jarvis respondió a la pregunta ¿nota alguna conexión entre la danza y la ciencia? …“Tanto un bailarín como un científico necesitan tener disciplina, competitividad y deben practicar siempre,… la naturaleza no entrega sus secretos sin lucha… Además, ambos requieren creatividad... Hay tanta superposición entre ser un artista y un científico que me sorprende que la gente no lo vea”. Las preguntas propuestas en las partes A y B de este examen se organizan en función de estas reflexiones y de saberes unificadores que marcaron un antes y un después en las Ciencias Biológicas.
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PARTE A-
CONOCIMIENTOS ASOCIADOS A LA TEORÍA CELULAR 1- La teoría celular postula que todos los seres vivos están formados por unidades biológicas denominadas células. A continuación se presentan figuras de diferentes tipos celulares del cuerpo humano, completar el crucigrama a partir de la identificación de los mismos. (aclaración: las figuras no están en escala) 1) E N T E R O C I T O 2) N E U R O N A 3) L I N F O C I T O B 4) N E U T R O F I L O 5) G L O B U L O R O J O 6) E S P E R M A T O Z O I D E
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2- Se presenta un diagrama referido a los procesos que ocurren durante la respiración celular. Completarlo utilizando los códigos dados a continuación. Códigos A. NADH B. FADH2 C. ADP D. Glucólisis E. Fermentación F. B-oxidación G. Ciclo de Calvin H. Ciclo de Krebs I. Fotofosforilación a nivel de sustrato J. Fotofosforilación oxidativa K. Cadena transportadora de electrones 3- ¿Cuál de las siguientes afirmaciones no es una evidencia correcta para la teoría endosimbiótica? a) El protozoo que produce la enfermedad de la malaria tiene un cloroplasto no funcional en su citoplasma. b) Las mitocondrias y los cloroplastos poseen una doble membrana. c) Existen ATP sintetasas en las membranas plasmáticas de células procariotas, mitocondrias y clorplastos. d) Algunas organelas membranosas contienen ribosomas y DNA circular. e) La función de la respiración celular es generar ATP.
A
D
I FJ
H K
A B
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CONOCIMIENTOS ASOCIADOS A LA TEORÍA CROMOSÓMICA * Alrededor de 1902 comenzó a tomar forma la teoría cromosómica de la herencia según la cual los genes mendelianos ocupan loci (posiciones) específicos en los cromosomas y son los cromosomas los que sufren segregación y distribución independiente. 4- A continuación se presentan genealogías humanas que muestran rasgos característicos determinados por un único gen. Referencia: Símbolos sombreados indican la presencia del rasgo
Luego de analizarlas completar la tabla indicando con una cruz (X) los patrones de herencia posibles para cada rasgo. A B C D E
Autosómico recesivo x x x x Autosómico dominante x x x ligado al sexo, recesivo x x x ligado al sexo, dominante - - - - -
A B C
D E
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5- Se cruzó una planta tipo salvaje de flores rojas y raíces largas con una planta homocigota recesiva de flores blancas y raíces cortas. Cada característica está bajo el control de un solo gen. La generación F1 se cruzó con una planta homocigota recesiva para ambas características y los resultados de la progenie F2 fueron los siguientes: Tipo salvaje 828 plantas Flores blancas, raíces cortas 852 plantas Flores rojas, raíces cortas 158 plantas Flores blancas, raíces largas 162 plantas. Morgan contribuyó a la teoría cromosómica de la herencia estableciendo una relación entre la frecuencia de recombinantes con la distancia de los genes en un cromosoma diciendo que una unidad de mapa es equivalente a una frecuencia de recombinantes del 1%. Con esta información responder:
¿Cuántos individuos recombinantes hay?
Respuesta:………………………………………………………………. 320 (158+162) 6- Responder verdadero (V) o falso (F) a las siguientes afirmaciones. I.(……V…….) Según lo propuesto por Morgan, cuanto mayor sea la distancia entre los genes, mayor será el número de recombinantes en la F2. II (……F……) La recombinación ocurre en la metafase I de la meiosis. III.(……V…….) Según lo propuesto por Morgan, el porcentaje de recombinantes nunca supera el 50%. IV. (……F……) Según lo propuesto por Morgan, cuanto mayor sea la distancia entre los genes, mayor será el número de recombinantes en la F1. V. (……V……..) La segunda cruza que se realizó en este estudio es una cruza de prueba. 7- ¿Cuál es la distancia entre estos dos genes, color de flor y longitud de raíz? Respuesta: …………………16…………………………………….. centimorgans 8- En los procariotas algunos genes están organizados en operones y responden a cambios ambientales por medio de la regulación de su expresión génica. Un claro ejemplo de la regulación en bacterias es el operón lac cuya descripción les valió el premio Nobel, en 1965, a los científicos Jacob y Monod. El operón lac codifica para las enzimas que permiten incorporar y utilizar el disacárido lactosa sólo cuando éste se encuentra presente en el medio externo. Información adicional: *El operón lac es inducible por la presencia de lactosa y requiere de una proteína reguladora denominada CAP (proteína activadora de catabolitos) para que pueda transcribirse en su máxima expresión. Esta proteína actúa sobre el operón cuando se une a AMP cíclico (cAMP), que se acumula cuando no hay glucosa en el medio externo. *Cuando no hay lactosa en el medio externo una proteína represora (regulador negativo) unida al operón impide la transcripción génica. La presencia de lactosa inactiva a la
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proteína represora. Utilizando la información brindada anteriormente, completar el siguiente cuadro con los códigos correspondientes. Códigos 01: transcripción basal ó mínima 02: no hay transcripción 03: transcripción máxima 9- A través de estudios realizados in vitro e in vivo y del análisis de mutantes en plantas de Arabidopsis thaliana ha sido posible establecer la importancia de las pectinas en la adhesión intercelular de células vegetales. Un gen implicado en la biosíntesis de una pectina fue identificado y corresponde a la glucorinil-transferasa. En el laboratorio se disponen de tres mutantes diferentes: Mutante H: presenta una deleción completa del gen. Mutante P: el gen está interrumpido por otro gen de resistencia a antibiótico. Mutante J: presenta una modificación en una base nucleotídica. Para analizar dichos mutantes, se realizó el aislamiento del DNA genómico de cada uno de estos y a través de una técnica molecular, en la que se utilizó como sonda la secuencia de DNA del gen glucorinil-transferasa (Peso Molecular: 920 pb) marcado con biotina-P14 y se obtuvo el siguiente resultado:
Marcador de Peso molecular (pb) 1 2 3
Placa autorradiográfica
1000
900
800
700
600
500
400
300
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Transcripción
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZ
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Glu
cosa
Lact
osa
Glu
cosa
Glu
cosa
Lact
osa
Represor
Sitio de Unión de
CAP
Sitio de unión deRNA polimerasa
(promotor)
RNA polimerasa
gen lacZSitio de unióndel represor
RNA polimerasa
Transcripción
01
02
02
03
7
Identificar cada uno de los mutantes a partir de lo observado en la placa autorradiográfica: Calle 1: Corresponde al mutante………J……… Calle 2: Corresponde al mutante………H……... Calle 3: Corresponde al mutante…………P…… 10- De acuerdo con los datos brindados, la técnica empleada se denomina: a) Western blot. b) Shouthern blot. c) Northem blot. d) Inmunofluorescencia. e) Radiografía. 11- La técnica empleada con los 3 mutantes mencionados contempla algunos de los siguientes pasos. Identificarlos y escribirlos ordenadamente. Respuesta:………………………………………………………. C- B- E -I- A- F
Membrana de Nitrocelulosa
A
CDNA cortado con enzimas de restricción
B
Placa autorradiográfica
F
Membrana de nitrocelulosa Gel de agarosa
Papel de filtro
I
E
← E
lect
rofo
resi
s
Gel de agarosa
RNA
D
G
Gel de poliacrilamida en condiciones desnaturalizante
H Proteína
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ESTRUCTURA, FUNCIÓN Y DIVERSIDAD DE LOS ORGANISMOS 12- En 1883 Elie Metchnikoff, zoólogo y microbiólogo ruso observó en las playas sicilianas diferentes estrellas de mar y almejas, recolectó algunas muestras de larvas de estrellas. En su laboratorio clavó una espina de rosa en la larva, al cabo de unos días observó la presencia de un racimo de células. “Estas células tienen la intención de absorber la espina” -pensó. El proceso observado por este científico hoy es conocido, como: a) Fagocitosis, mecanismo de ingestión del agente invasor. b) Fagocitosis, mecanismo mediado por proteínas antimicrobianas. c) Respuesta inflamatoria, mecanismo mediado por compuestos químicos como histamina. d) Respuesta humoral, mecanismo mediado por anticuerpos. 13- La investigación científica en el campo de la inmunología aumentó significativamente en los tres últimos siglos de desarrollo experimental, permitiendo conocer la estructura y función del sistema inmune humano, entre otros. A continuación se presenta un esquema incompleto con los componentes del sistema inmunitario humano. Completarlo utilizando los códigos dados a continuación: Códigos 01. amígdalas 05. cervicales 02. timo 06. bazo. 03. ganglios linfáticos 07. adenoides 04. médula ósea 08. placas de Pleyer
Sistema inmunológico
Órganos linfáticos primarios Órganos linfáticos
secundarios
Tejido linfoide asociado a mucosas
………02………… ………04………..
………05……..
intercostales
……01……. ………07……… ………08………
………03……
………06……
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14- Los glóbulos blancos forman parte de la sangre junto a otros elementos celulares. Elegir la opción que asocie correctamente a uno de estos elementos con sus características (función y cantidad por mm3). a) eritrocitos, transportan oxígeno y facilitan el transporte del dióxido de carbono; se encuentran entre 5-6 millones por mm3 de sangre. b) eritrocitos, transportan dióxido de carbono y facilitan el transporte de oxígeno; se encuentran entre 250.000-400.00 mil por mm3 de sangre. c) plaquetas, intervienen en la coagulación sanguínea, se encuentran entre 5-6 millones por mm3 de sangre. d) plaquetas, intervienen en la coagulación sanguínea, se encuentran entre 5.000-10.000 mil por mm3 de sangre. 15- Además de los elementos celulares, la sangre se conforma de una parte líquida llamada plasma, entre las sustancias que transporta se encuentran las hormonas ¿Qué homona/s no circularía/n por la sangre de un humano? I. Hormona del crecimiento. II. Homona luteinizante. III. Hormona juvenil. IV. Hormona estimulante de los melanocitos. V. Hormona cerebral VI. tirotrofina VII. secretina VIII. gastrina. IX. oxitocina X. ecdisona. Respuesta:……………………………………………………………………………… III, V, X. 16- Los ejemplares utilizados por Metchnikoff en sus experimentos fueron larvas de estrellas de mar, respecto de este tipo de organismos puede decirse: I. Pertenecen a la Clase Equinodermata. II. Se caracterizan por la presencia de un sistema vascular acuífero. III. Junto a las estrellas de mar, los organismos más conocidos del grupo son los percebes, pepinos y lirios de mar. IV. Poseen pies ambulacrales que participan en la locomoción, alimentación y respiración. Respuesta:……………………………………………………………………. I, II, IV. 17- El riñón de los mamíferos es uno de los ejemplos más claros de la manera en que la función de un órgano está inseparablemente vinculada a su estructura. En la figura dada más adelante, se representa el aspecto de las células epiteliales de una nefrona, desde el túbulo contorneado proximal hasta el conducto colector. Responder verdadero (V) o falso (F) acerca de los cambios con relación a la estructura y función de las mismas. I. (……V…….) El filtrado proveniente de la sangre realiza tres trayectos entre la corteza y la médula: primero hacia abajo, luego hacia arriba y, luego, nuevamente hacia abajo, al conducto colector. II. (……F……..) Los túbulos contorneados proximal y distal son los responsables mayoritarios del gradiente osmótico de la orina.
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III. (……V…….) La presencia de una gran cantidad de mitocondrias en las células epiteliales del túbulo contorneado proximal y del asa de Henle ascendente se relaciona con trasporte activo de NaCl desde el filtrado al líquido insterticial. IV. (……V…….) La superficie externa del epitelio del túbulo contorneado proximal es menor que la del lumen, esto reduce al mínimo la fuga de sales y de agua en sentido inverso, es decir, al interior del túbulo. V. (……F…….) La función principal de la rama descendente del asa de Henle es continuar con la reabsorción del agua, por lo tanto el epitelio es permeable al agua, a las sales y a otros solutos pequeños. VI. (……F …….) El túbulo distal desempeña un papel fundamental en la regulación del potasio. El K+ ingresa al filtrado y el Na+ sale o se reabsorbe desde el filtrado mediante transporte pasivo, es decir, sin gasto de energía. VII. (……V…….) A medida que el filtrado fluye en el conducto colector, la osmolaridad del líquido insterticial aumenta, el agua sale del túbulo por ósmosis y por lo tanto los solutos, entre ellos la urea, se concentran.
Figura nefrona
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18- Se realizó una comparación entre las 3 principales vías fotosintéticas de asimilación de carbono utilizando diferentes criterios. Teniendo en cuenta los códigos para cada carácter completar el cuadro de resultados. Criterios de comparación Enzima responsable de la carboxilación inicial: 01. Ribulosa 1,5- bifosfato carboxilasa-oxigenasa ( RuBP). 02. Fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC). 03. Sacarosa-fosfato sintasa (SFS). 04. RuBP y PEPC. 05. SFS and PEPC. Anatomía Foliar: 01. Estratificada. 02. Estructura Kranz. 03. Suculenta. Tiempo de incorporación C02: 01. Día. 02. Noche. 03. Día y noche. Primer producto estable de fijación de C02: 01. Compuesto de seis carbonos. 02. Compuesto de cuatro carbonos. 03. Compuesto de tres carbonos. Eficiencia en el uso del agua: 01. Media. 02. Alta. 03. Baja. Tasa fotosintética: 01. Media. 02. Alta. 03. Baja. Resultados de la comparación Carácter C3 C4 CAM Enzima responsable de la carboxilación inicial 01 02 02 Anatomía Foliar 01 02 03 Tiempo de incorporación C02 01 01 02 Primer producto estable de fijación de C02 03 02 02 Eficiencia en el uso del agua 03 01 02 Tasa fotosintética 01 02 03
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19- Si se coloca una planta en una cámara cerrada y se la expone a la luz se observa que
la concentración de CO2 contenido en el aire de la cámara se reduce por un tiempo por
acción de la fotosíntesis, la disminución es gradual pero nunca alcanza el valor cero. Se
establece un equilibrio entre el CO2 captado por la fotosíntesis y el emitido por la
respiración y fotorrespiración. Este equilibrio se conoce como punto de compensación del
CO2.
En el siguiente gráfico se observa el efecto de la concentración atmosférica del CO2 sobre
la velocidad de fotosíntesis en plantas C3 y C4. Las flechas indican los puntos de
compensación de cada planta. Indicar la curva que corresponde a cada planta. Para ello
colocar C3 o C4 en el casillero correspondiente.
20- Los ciclos de vida de las plantas con flores están influidos por el fotoperíodo, es decir por el control que ejercen la duración del día y la noche en la floración y crecimiento del vegetal. De este modo se llegó a clasificar a la mayoría de las plantas como “de día corto y de día largo” Se realizó un estudio que implicó dos experimentos. Método general: En el laboratorio, se colocó un conjunto de 10 plantas de la misma especie a crecer en condiciones controladas de luz.
Referencia:
: punto de compensación de la planta
C4
C3
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Experimento 1: Se aplicó un período de luz constante y se fueron variando los períodos de oscuridad. Experimento 2: Se aplicaron períodos de oscuridad constante y se fueron variando los períodos de luz. Resultados Análisis de resultados Las afirmaciones posibles son: I. El experimento 1 nos indica que las plantas necesitan un estímulo de 16 horas de luz para florecer. II. Las plantas con un mínimo de 8 horas de oscuridad y de 8 a 12 horas de luz florecen. III. Las plantas con un mínimo de 9 horas de oscuridad florecen. V. Las plantas con 8 a 12 horas de luz y 10 horas de oscuridad florecen. VI. Las plantas expuestas a períodos constantes de oscuridad florecen. Respuesta: ……………………………………………………. III, V. 21- La/s Conclusión/es posible/s para esta experiencia es/son: 1. La floración de las plantas está determinada por la duración de la noche y no del día. 2. De acuerdo a los resultados, las plantas analizadas pueden ser llamadas de día corto o de noche larga. 3. La floración de las plantas está determinada por la duración del día y no de la noche. 4. Hay un límite crítico para que la planta responda al estímulo y florezca. Respuesta:…………………………………………………………………………….. 1, 2, 4
Luz constante Oscuridad variable
Sin floración
Sin floración
Con floración
Con floración
Luz variable 8 ó 10 hs. de oscuridad
Experimento 1
Experimento 2
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* De los 35 fila de animales conocidos, 24 son de invertebrados, la exploración de su diversidad ha sido abordada desde los primeros naturalistas hasta hoy. 22- Los moluscos constituyen un grupo de organismos con un mismo esquema corporal básico. Existen 8 Clases, 3 de las cuales se presentan en el siguiente cuadro comparativo. Completarlo utilizando los códigos dados más abajo. Características/ Clases GASTROPODOS BIVALVOS CEFALOPODOS Conchilla o valvas 02 03 01 Respiración 05 04 04 Alimentación 06 07 06 Reproducción 08, 09 08, 09 09 Desarrollo 10, 11 11 10 Hábitat 12 14 13 Ejemplos 18 15, 16 17 Códigos 01. Externa, reducida e interna (“pluma”) o ausente. 10. Directo. 02. Única espiralada, cónica o ausente. 11. Indirecto con formas larvales. 03. Dos, laterales. 12. Terrestres y acuáticos. 04. Exclusivamente branquial. 13. Exclusivamente marino. 05. Branquial y pulmonar. 14. Marino y dulceacuícola. 06. Con rádula. 15. Mejillón. 07. Sin rádula. 16. Almeja. 08. Monoicos. 17. Pulpo. 09. Dioicos. 18. Babosa. * Más adelante, se presentan esquemas correspondientes a diferentes tipos de gusanos. Luego de identificarlos y sobre la base de las características sistemáticas de los grupos a los que pertenecen responder. (Utilizar en cada caso el número que identifica a cada esquema). 23- ¿Cuál/es de los siguientes organismos posee/n sistema digestivo? Respuesta:………………………………………..………………………………… 2, 3, 4 24- ¿Cuál/es de los siguientes organismos presenta segmentación verdadera? Respuesta:……………………………………………..…………………………… 2, 3 25- ¿Cuál/es de los organismos es/son acelomado/s?
Respuesta:…………………………………………………………………………… 4, 6 26- ¿Cuál/es de los organismos podría/n ser utilizado/s para el tratamiento de personas que pierden algún miembro? Respuesta:……………………………………………… 2
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Figura: Diferentes tipos de gusanos