PREGUNTA 2. LA CÉLULA. GENÉTICA MOLECULAR. (2,5 puntos).
2.1. Observe la figura y responda:

A) Indique el nombre y la función de las estructuras marcadas con números (1-7) en la figura.
B) ¿Es posible determinar si los elementos mostrados corresponden a una célula procariota o eucariota? ¿Y animal o vegetal? Razone las respuestas. (1 punto).
2.2. Responda uno de los dos apartados siguientes. (1,5 puntos).
2.2.1. En la gráfica se indica la cantidad de ADN en distintas fases del proceso de ovogénesis.

A) Indique, teniendo en cuenta la información de la tabla, en cuál o cuáles de las cuatro fases (A, B, C y D) las células son diploides ¿Alguna de las fases se produce como consecuencia de una meiosis? Razone la respuesta.
B) A lo largo de su vida fértil, los ovarios de una mujer liberarán unos 400 oocitos, todos ellos con información genética diferente. Explique el papel de la meiosis en este hecho.
2.2.2. La figura representa el ciclo celular en una célula eucariota.

A) Indique qué representan las letras I y M, y los acontecimientos más importantes que tienen lugar en las fases
,
, S y
.
B) ¿En qué consiste el proceso de apoptosis y cuál es su importancia biológica?
La figura representa el núcleo de una célula eucariota en interfase, rodeado por el retículo endoplasmático.
| | 1 | Retículo endoplasmático rugoso | Sintetiza las proteínas de secreción y de membrana, que pasan al interior de sus cisternas para plegarse y glucosilarse 2 | Nucléolo | Transcribe el ARN ribosómico y ensambla con él las subunidades de los ribosomas 3 | Cromatina | Es el ADN asociado a histonas; contiene la información genética y es el molde de la replicación y de la transcripción 4 | Nucleoplasma | Medio interno del núcleo, donde están disueltas las enzimas y los nucleótidos que la replicación y la transcripción necesitan 5 | Envoltura nuclear | Doble membrana que aísla el material hereditario del citoplasma; su membrana externa se continúa con el retículo endoplasmático 6 | Poro nuclear | Comunica el núcleo con el citoplasma de forma selectiva: por él salen los ARN y las subunidades ribosómicas y entran las proteínas nucleares 7 | Ribosomas | Traducen el ARN mensajero y sintetizan las proteínas |
|---|
Sí es posible determinar que se trata de una célula eucariota, y el argumento es doble. Por un lado hay un núcleo verdadero, con su material hereditario separado del citoplasma por una envoltura de dos membranas provista de poros; en una célula procariota el ADN está libre en el citoplasma, en el nucleoide, sin envoltura. Por otro lado aparecen orgánulos membranosos, el retículo endoplasmático y el nucléolo, que los procariotas no poseen.
No es posible, en cambio, decidir si es animal o vegetal. Todos los elementos que se ven, núcleo, nucléolo, cromatina, envoltura con poros, retículo endoplasmático rugoso y ribosomas, son comunes a los dos tipos de célula eucariota. Para decidirlo habría que ver estructuras exclusivas de una u otra: pared celular de celulosa, cloroplastos o una gran vacuola central indicarían célula vegetal, y la presencia de centriolos apuntaría a célula animal. Ninguna de ellas aparece en la figura.
La tabla establece la equivalencia: 3,65 picogramos por célula corresponden a una dotación n y 7,3 picogramos a una dotación 2n.
Leyendo la gráfica con ese criterio:
• A tiene 7,3 pg, es decir, la cantidad propia de una célula 2n: es diploide. Corresponde a la ovogonia antes de replicar su ADN.
• B tiene 14,6 pg, el doble. No es que sea tetraploide: es la misma célula diploide después de la fase S, cuando cada cromosoma ha duplicado su ADN y tiene ya dos cromátidas. Sigue siendo diploide y corresponde al oocito primario.
• C tiene de nuevo 7,3 pg, la cantidad de ADN de una célula 2n.
• D tiene 3,65 pg, es decir, una dotación n: es haploide. Corresponde al óvulo maduro.
Con el criterio de la tabla, por tanto, las fases con dotación diploide son A, B y C, y solo D es haploide.
Conviene precisar, sin embargo, que la equivalencia de la tabla no distingue si el ADN está o no duplicado. En la ovogénesis, la fase C es el oocito secundario, resultante de la primera división meiótica: sus cromosomas ya son la mitad, de modo que la célula es en realidad haploide, y presenta 7,3 pg únicamente porque cada uno de esos cromosomas conserva sus dos cromátidas.
Sí hay fases que se producen como consecuencia de la meiosis, y son precisamente las dos reducciones que muestra la gráfica. El paso de B a C es la primera división meiótica o reduccional, en la que se separan los cromosomas homólogos y el ADN se reduce a la mitad. El paso de C a D es la segunda división meiótica o ecuacional, en la que se separan las cromátidas hermanas y el ADN vuelve a reducirse a la mitad, hasta los 3,65 pg del gameto.
Todos esos oocitos proceden de células con el mismo genotipo, así que la variabilidad tiene que generarse durante la meiosis. Son dos los mecanismos que la producen, y ambos ocurren en la primera división.
El primero es la recombinación genética o sobrecruzamiento. Durante el paquiteno de la profase I los cromosomas homólogos se aparean formando bivalentes y las cromátidas no hermanas intercambian fragmentos equivalentes. El resultado son cromosomas nuevos, con tramos de origen paterno y tramos de origen materno, que no existían en la célula de partida. Como los puntos de intercambio varían al azar, prácticamente no hay dos meiosis que den el mismo resultado.
El segundo es la segregación independiente de los homólogos. En la anafase I, cada pareja de homólogos se reparte hacia un polo con independencia de las demás, de modo que cada gameto recibe una combinación al azar de cromosomas paternos y maternos. Con 23 parejas, solo por este mecanismo son posibles algo más de ocho millones de combinaciones distintas.
Combinando ambos, el número de oocitos genéticamente distintos que puede producir una mujer es enormemente mayor que los 400 que llegará a liberar, y por eso todos ellos son diferentes.
La letra I representa la interfase, el periodo del ciclo celular comprendido entre dos divisiones, y comprende las fases G1, S y G2. La letra M representa la fase M o de división, que incluye la mitosis, con sus cuatro etapas, y la citocinesis.
|
| La célula sale del ciclo y queda en reposo: no crece con vistas a dividirse ni replica su ADN, aunque mantiene su actividad metabólica. Es el estado de las células que no se dividen, como las neuronas o las musculares
| Fase de crecimiento: la célula aumenta de tamaño, sintetiza ARN y proteínas y fabrica nuevos orgánulos. Al final hay un punto de control que decide si el ciclo continúa o la célula pasa a S | Se replica el ADN de forma semiconservativa y se sintetizan las histonas: cada cromosoma pasa a tener dos cromátidas idénticas. También se duplica el centrosoma
| La célula termina de crecer y prepara la división: sintetiza la tubulina y las demás proteínas del huso acromático, y un punto de control comprueba que el ADN se haya replicado por completo y sin errores |
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La apoptosis es la muerte celular programada: un proceso activo, controlado por genes propios de la célula, por el que esta se autodestruye de forma ordenada cuando recibe la señal adecuada.
Morfológicamente la célula se encoge y pierde el contacto con sus vecinas, la cromatina se condensa contra la envoltura nuclear, unas endonucleasas fragmentan el ADN y, finalmente, la célula se divide en pequeñas vesículas rodeadas de membrana, los cuerpos apoptóticos, que los macrófagos fagocitan. Al no verterse el contenido celular al exterior no se produce inflamación, y en esto se diferencia de la necrosis, que es una muerte accidental y desordenada.
Su importancia biológica es grande. Durante el desarrollo embrionario esculpe los órganos: la desaparición de las membranas interdigitales que separa los dedos se debe a la apoptosis. En el adulto mantiene constante el número de células de cada tejido, compensando las que se producen por mitosis. Elimina las células envejecidas, dañadas o con el ADN alterado antes de que se conviertan en tumorales, y en el sistema inmunitario destruye los linfocitos autorreactivos, evitando las enfermedades autoinmunes. Precisamente porque cumple esa función de control, el fallo de la apoptosis es uno de los rasgos característicos de las células cancerosas.