Ejercicio resuelto de Reproducción · Biología · 2023

En relación con la división celular:
A) Explique el significado biológico de la mitosis (0,5 puntos) y de la meiosis (0,5 puntos).
B) ¿Cuántas cromátidas tendrá una célula $2n=12$ en la profase de la primera división meiótica? ¿Cuántos cromosomas tendrán las células resultantes de la meiosis de esta célula? Razone las respuestas (0,5 puntos).
C) Explique en qué consiste la fotólisis del agua y localícela de forma precisa en la célula eucariota (0,5 puntos). Indique la ruta metabólica de la que forma parte y describa su papel en la misma (1 punto).

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{significado}}\mathbf{\text{biol}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{gico}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mitosis}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{meiosis}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}$

La mitosis es una división conservativa: reparte las cromátidas hermanas de cada cromosoma entre dos células hijas, de modo que ambas reciben una dotación cromosómica idéntica a la de la célula madre. Su significado biológico es garantizar la constancia y la fidelidad de la información genética. Gracias a ella los organismos unicelulares se reproducen asexualmente, los pluricelulares crecen a partir del cigoto y renuevan sus tejidos, y es posible la regeneración de partes dañadas. Todas las células resultantes son clones, genéticamente iguales entre sí.

La meiosis es una división reduccional: dos divisiones consecutivas con una sola replicación del ADN, que dan cuatro células con la mitad de cromosomas. Su significado biológico es doble. Por un lado, mantiene constante el número de cromosomas de la especie a lo largo de las generaciones: como en la fecundación se suman las dotaciones de dos gametos, estos han de ser haploides para que el cigoto vuelva a ser diploide. Por otro, y sobre todo, genera variabilidad genética mediante el sobrecruzamiento de la profase I, que intercambia fragmentos entre homólogos, y el reparto al azar de los homólogos en la anafase I, que combina de nuevo los cromosomas de origen paterno y materno. Esa variabilidad es la materia prima de la selección natural y, con ella, de la evolución.



En la profase I la célula ha atravesado ya la fase S, de modo que su ADN está duplicado y cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Como la célula tiene doce cromosomas:

$\text{n.º de crom}\acute{\text{a}}\text{tidas}=12\cdot 2=24$

La célula tendrá, por tanto, veinticuatro cromátidas, agrupadas en seis bivalentes o tétradas, ya que los homólogos están apareados.

En cuanto al resultado, la meiosis I separa los cromosomas homólogos y da dos células con seis cromosomas de dos cromátidas cada uno, y la meiosis II separa las cromátidas hermanas y da cuatro células con seis cromosomas de una sola cromátida. Las células resultantes tendrán, en conclusión, seis cromosomas, es decir, la dotación haploide $n=6$, la mitad que la célula de partida.

$\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{consiste}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{fot}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{local}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{cela}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{precisa}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{eucariota}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos).}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{ruta}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lica}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{forma}}\mathbf{\text{parte}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{describa}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{papel}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{misma}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto).}}$

La fotólisis del agua es la rotura de la molécula de agua provocada por la energía luminosa, que la descompone en protones, electrones y oxígeno molecular:

$2{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}⟶4{\mathrm{H}}^{+}+4e^{-}+{\mathrm{O}}_2$

Se localiza en la membrana de los tilacoides del cloroplasto, en el complejo productor de oxígeno asociado al fotosistema II, y los productos quedan liberados en el lumen o espacio interno del tilacoide.

Forma parte de la fase luminosa de la fotosíntesis, y su papel en ella es triple. Los electrones que libera reponen los que el fotosistema II ha perdido al excitarse la clorofila con la luz, de modo que el agua es el dador último de electrones de todo el proceso. Los protones se acumulan en el lumen y refuerzan el gradiente electroquímico que mueve la ATP-sintasa. Y el oxígeno, subproducto para la planta, es el que se desprende a la atmósfera.