Ejercicio resuelto de Metabolismo celular · Biología · 2024

Los herbicidas son productos que se utilizan para eliminar las malas hierbas. La acción de muchos herbicidas se basa en la inhibición de enzimas clave de las vías anabólicas vegetales. Paraquat®, Pinoxaden®, Chlorsulfuron® y Tetflupyrolimet® son ejemplos de estos tipos de herbicidas.

1. El esquema siguiente muestra algunas de las principales vías anabólicas en vegetales y la vía que queda inhibida por cada uno de los cuatro herbicidas mencionados.

Observe el esquema y responda a las cuestiones siguientes: [1 punto]

¿Cómo se llama la vía inhibida por Paraquat® (vía A)? ¿En qué orgánulo (y en qué parte de este orgánulo) se localiza la vía A en vegetales? La inhibición de la vía A comportará también la inhibición del ciclo de Calvin por la falta de dos biomoléculas provenientes de la vía A. ¿Cuáles son estas dos biomoléculas? Pinoxaden® impide la fabricación de ácidos grasos inhibiendo la vía B. ¿Cómo se llama la vía B? Chlorsulfuron® impide la síntesis de determinados aminoácidos. La falta de estos aminoácidos hace que no se puedan fabricar proteínas mediante la vía (o proceso) C. ¿Cómo se llama la vía C y en qué orgánulo tiene lugar? Tetflupyrolimet® impide la fabricación de bases nitrogenadas a partir de las cuales el vegetal sintetiza nucleótidos. ¿Qué dos moléculas hay que añadir a una base nitrogenada para obtener un nucleótido?

2. A continuación se muestran las tres biomoléculas que la célula vegetal no puede fabricar por la acción de Pinoxaden®, Chlorsulfuron® y Tetflupyrolimet®:

A partir de estas tres biomoléculas y de la información del esquema de la pregunta anterior, complete la tabla siguiente y responda a la cuestión de abajo. [1 punto]

	Nombre de la biomolécula	¿Cuál de los tres herbicidas (Pinoxaden®, Chlorsulfuron® o Tetflupyrolimet®) impide que sea sintetizada? Razone la respuesta	¿Por qué la falta de esta biomolécula causa la muerte del vegetal? Molécula A	Fosfolípido	Herbicida: — Razonamiento:	Molécula B		Herbicida: — Razonamiento:	Molécula C		Herbicida: — Razonamiento:

¿Cuál (o cuáles) de las tres biomoléculas no podría sintetizar la planta por la acción del herbicida Paraquat®? Razone la respuesta.

$\textbf{1. El esquema siguiente muestra algunas de las principales vías anabólicas en vegetales y la vía que queda inhibida por cada uno de los cuatro herbicidas mencionados. Observe el esquema y responda a las cuestiones siguientes: (1 punto)}$










La vía A es la única del esquema que parte de la luz y del agua y desprende oxígeno, y de ella salen dos biomoléculas que alimentan el ciclo de Calvin. La vía B conduce del acetil-CoA a los ácidos grasos, la vía C va de los aminoácidos a las proteínas y la síntesis de bases nitrogenadas parte de los compuestos nitrogenados fijados a partir del nitrato y del amonio.

Cuestión	Respuesta ¿Cómo se llama la vía inhibida por Paraquat (vía A)?	La fase luminosa o fase fotoquímica de la fotosíntesis, es decir, la etapa dependiente de la luz, en la que la fotólisis del agua libera el oxígeno que se ve en el esquema. ¿En qué orgánulo (y en qué parte de este orgánulo) se localiza la vía A en vegetales?	En el cloroplasto, concretamente en la membrana de los tilacoides, que forman los grana; allí están los fotosistemas y la cadena de transporte electrónico. ¿Cuáles son las dos biomoléculas provenientes de la vía A cuya falta inhibe el ciclo de Calvin?	El ATP, que aporta la energía, y el NADPH, que aporta el poder reductor. El ciclo de Calvin los consume para fijar el dióxido de carbono y reducirlo a materia orgánica. ¿Cómo se llama la vía B, que Pinoxaden inhibe impidiendo la fabricación de ácidos grasos?	La biosíntesis de ácidos grasos o lipogénesis, que se realiza a partir del acetil-CoA. ¿Cómo se llama la vía C, con la que se fabrican las proteínas, y en qué orgánulo tiene lugar?	Es la traducción o síntesis de proteínas, y tiene lugar en los ribosomas, libres en el hialoplasma o adheridos al retículo endoplasmático rugoso. ¿Qué dos moléculas hay que añadir a una base nitrogenada para obtener un nucleótido?	Una pentosa, ribosa o desoxirribosa según se trate de un ribonucleótido o de un desoxirribonucleótido, y un ácido fosfórico, que se esterifica con el carbono $5'$ de esa pentosa.

$\textbf{2. A partir de estas tres biomoléculas y de la información del esquema de la pregunta anterior, complete la tabla siguiente y responda a la cuestión de abajo. (1 punto)}$

La molécula A es un glicerol esterificado con dos ácidos grasos y con un ácido fosfórico unido a su vez a una colina: un fosfolípido, tal como indica el enunciado. La molécula B tiene una base nitrogenada, la citosina, unida a una pentosa que carece de hidroxilo en el carbono $2'$ y a un grupo fosfato: es un desoxirribonucleótido. La molécula C se representa como un ovillo de varias cadenas plegadas y asociadas entre sí, la estructura cuaternaria característica de una proteína.

	Nombre de la biomolécula	¿Cuál de los tres herbicidas impide que sea sintetizada? Razone la respuesta	¿Por qué la falta de esta biomolécula causa la muerte del vegetal? Molécula A	Fosfolípido	Herbicida: Pinoxaden. Razonamiento: en la molécula se reconocen dos ácidos grasos esterificados al glicerol. Pinoxaden bloquea la vía B, la síntesis de ácidos grasos, de modo que sin ellos el fosfolípido no puede formarse.	Porque los fosfolípidos son el componente estructural básico de todas las membranas biológicas. Sin ellos la célula no puede formar ni renovar la membrana plasmática ni las de sus orgánulos, pierde la compartimentación y el control de lo que entra y sale, y muere. Molécula B	Desoxirribonucleótido (nucleótido de citosina)	Herbicida: Tetflupyrolimet. Razonamiento: la molécula contiene la base nitrogenada citosina, y este herbicida impide precisamente la fabricación de las bases nitrogenadas a partir de las cuales se sintetizan los nucleótidos.	Porque los nucleótidos son los sillares del DNA y del RNA. Sin ellos la célula no puede replicar su material genético ni dividirse, ni transcribir sus genes, con lo que se detiene toda la expresión génica. Molécula C	Proteína	Herbicida: Chlorsulfuron. Razonamiento: la molécula es una proteína con estructura cuaternaria, formada por aminoácidos. Chlorsulfuron impide la síntesis de determinados aminoácidos y, sin ellos, la traducción no puede completarse.	Porque las proteínas desempeñan casi todas las funciones celulares: son los enzimas que catalizan todas las reacciones del metabolismo y también las proteínas estructurales, transportadoras y reguladoras. Sin ellas el metabolismo se detiene.

$\textbf{¿Cuál (o cuáles) de las tres biomoléculas no podría sintetizar la planta por la acción del herbicida Paraquat? Razone la respuesta.}$

Ninguna de las tres: Paraquat impide la síntesis de las tres.

Paraquat inhibe la fase luminosa, con lo que la planta deja de producir ATP y NADPH. Sin esas dos moléculas se detiene el ciclo de Calvin y, con él, la fijación del dióxido de carbono, que es la única entrada de materia orgánica de la planta. Como se ve en el esquema, todas las demás vías arrancan, directa o indirectamente, de los productos del ciclo de Calvin: de ellos derivan el piruvato y el acetil-CoA de los que parte la síntesis de ácidos grasos, los esqueletos carbonados a los que se incorpora el nitrógeno para formar aminoácidos y bases nitrogenadas, y la energía necesaria para todas ellas.

Por eso Paraquat es el más drástico de los cuatro herbicidas: los otros tres bloquean una única rama del anabolismo, mientras que este corta la vía de la que dependen todas.