Ejercicio resuelto de Biología · 2026

PREGUNTA 4. METABOLISMO CELULAR. GENÉTICA MOLECULAR. (2,5 puntos)

4.1. Responda estos dos apartados: (1 punto)

4.1.1. Explique brevemente qué es el ATP y qué función tiene en el metabolismo.

4.1.2. Indique en qué orden sucederían las siguientes reacciones metabólicas en una célula aerobia en presencia de oxígeno: oxidación del ácido pirúvico, fosforilación oxidativa, glucólisis, ciclo de Krebs. Indique en qué parte de la célula o del orgánulo implicado tienen lugar estas reacciones.

4.2 Responda uno de los dos apartados siguientes: (1,5 puntos)

4.2.1. Con respecto a la replicación del ADN:

A) Explique brevemente el modelo de replicación semiconservativa.

B) Defina hebra conductora y hebra retardada. Indique en qué dirección se sintetiza cada una de ellas.

C) Defina cebador y explique brevemente su función en el proceso de replicación.

D) Las células eucariotas utilizan el enzima telomerasa para contrarrestar el acortamiento de los extremos de los cromosomas (telómeros) en cada ronda de replicación. ¿Es necesaria la acción de la telomerasa en los procariotas? Razone su respuesta.

4.2.2. Con respecto a las mutaciones:

A) Justifique brevemente la importancia de las mutaciones en la evolución.

B) Defina mutación génica, mutación cromosómica estructural y mutación genómica.

C) El síndrome de Patau, que se manifiesta con múltiples anomalías congénitas, se asocia frecuentemente a una trisomía del cromosoma 13 y, menos frecuentemente, a diversas translocaciones. ¿Con qué categoría de las definidas en el apartado anterior se asocia cada una de estas mutaciones?

D) Algunos colorantes se intercalan entre las bases nitrogenadas del ADN causando la pérdida de un par de bases. ¿A qué categoría de las definidas arriba pertenece esta mutación? Indique las posibles consecuencias en las proteínas resultantes. Indique la posible consecuencia para la descendencia si la mutación se produce en las células somáticas.

$\mathbf{\text{4.1.1.}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{ATP}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{metabolismo.}}$

El ATP, o adenosín trifosfato, es un nucleótido formado por la base nitrogenada adenina, la pentosa ribosa y tres grupos fosfato unidos en cadena. Los dos últimos enlaces entre fosfatos son enlaces ricos en energía: al hidrolizarse el terminal y quedar ADP más fosfato inorgánico se liberan unos 30,5 kilojulios por mol.

Su función en el metabolismo es servir de moneda energética universal. Las rutas catabólicas, que degradan moléculas orgánicas y liberan energía, la almacenan sintetizando ATP a partir de ADP y fosfato; las rutas anabólicas y el resto del trabajo celular, como el transporte activo, la contracción muscular o el movimiento de cilios y flagelos, la obtienen hidrolizando ese ATP. De este modo el ATP acopla los procesos que liberan energía con los que la consumen, sin necesidad de que ocurran en el mismo lugar ni al mismo tiempo.

$\mathbf{\text{4.1.2.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{orden}}\mathbf{\text{suceder}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{siguientes}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{metab}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{licas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{aerobia}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{presencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ox}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{geno:}}\mathbf{\text{oxidaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{del}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{pir}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{vico,}}\mathbf{\text{fosforilaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{oxidativa,}}\mathbf{\text{gluc}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lisis,}}\mathbf{\text{ciclo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Krebs.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{parte}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lula}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{implicado}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{lugar}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{reacciones.}}$

El orden es: glucólisis, oxidación del ácido pirúvico, ciclo de Krebs y fosforilación oxidativa.

$\text{Orden}$	$\text{Reacci}\acute{\text{o}}\text{n}$	$\text{Localizaci}\acute{\text{o}}\text{n}$ 1	Glucólisis	Citosol 2	Oxidación del ácido pirúvico	Matriz mitocondrial 3	Ciclo de Krebs	Matriz mitocondrial 4	Fosforilación oxidativa	Membrana mitocondrial interna, en las crestas

La secuencia se entiende siguiendo a la glucosa. Primero se degrada en el citosol hasta dos moléculas de ácido pirúvico, con un rendimiento neto de dos ATP y dos NADH. El piruvato entra después en la mitocondria, donde el complejo de la piruvato deshidrogenasa lo descarboxila y lo oxida a acetil-coenzima A. Ese grupo acetilo se incorpora al ciclo de Krebs, también en la matriz, donde se oxida por completo hasta dióxido de carbono y se obtienen los coenzimas reducidos NADH y FADH2. Por último, estos coenzimas ceden sus electrones a la cadena transportadora de la membrana mitocondrial interna; el gradiente de protones que se genera mueve la ATP-sintasa y se sintetiza la mayor parte del ATP, con el oxígeno como aceptor final de electrones.

$\mathbf{\text{4.2.1.}}\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{modelo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{replicaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{semiconservativa.}}$

Según el modelo semiconservativo, la doble hélice se abre y sus dos hebras se separan; cada una de ellas sirve de molde para sintetizar una hebra nueva y complementaria.

El resultado son dos moléculas de ADN idénticas a la original, y en cada una de ellas una de las hebras procede de la molécula madre y la otra es de nueva síntesis. De ahí el nombre: cada molécula hija conserva la mitad de la anterior.

Este modelo fue confirmado experimentalmente por Meselson y Stahl, que cultivaron bacterias con nitrógeno pesado y siguieron por centrifugación la densidad del ADN a lo largo de sucesivas generaciones.

$\mathbf{\text{4.2.1.}}\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{conductora}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{hebra}}\mathbf{\text{retardada.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{direcci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{sintetiza}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{ellas.}}$

La hebra conductora, también llamada continua o adelantada, es la que se sintetiza de forma ininterrumpida, en una sola pieza, porque su crecimiento acompaña al avance de la horquilla de replicación.

La hebra retardada, también llamada discontinua, es la que se sintetiza a trozos, en fragmentos cortos llamados fragmentos de Okazaki, porque su crecimiento va en sentido contrario al avance de la horquilla y debe reiniciarse cada vez que esta deja al descubierto un nuevo tramo de molde. Los fragmentos se unen después entre sí por la ADN ligasa.

Las dos hebras se sintetizan en la misma dirección, de 5' a 3', porque la ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos sobre un extremo 3' con el hidroxilo libre. Precisamente porque las dos hebras molde son antiparalelas, esa única dirección de síntesis obliga a que una sea continua y la otra discontinua.

$\mathbf{\text{4.2.1.}}\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{cebador}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{explique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{proceso}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{replicaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$

El cebador es un fragmento corto de ARN, de unos diez nucleótidos, complementario de la hebra molde y sintetizado por la enzima primasa.

Su función es aportar el extremo 3' con el hidroxilo libre que la ADN polimerasa necesita para empezar a trabajar, ya que esta enzima sabe alargar una cadena pero no iniciarla. En la hebra conductora basta un cebador al principio; en la retardada hace falta uno por cada fragmento de Okazaki.

Terminada la síntesis, los cebadores de ARN se eliminan y los huecos se rellenan con ADN, que la ligasa acaba de unir al fragmento contiguo.

$\mathbf{\text{4.2.1.}}\mathbf{\text{D)}}\mathbf{\text{Las}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{eucariotas}}\mathbf{\text{utilizan}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{enzima}}\mathbf{\text{telomerasa}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{contrarrestar}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{acortamiento}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{extremos}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{cromosomas}}\mathbf{\text{(tel}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{meros)}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{ronda}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{replicaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}\mathbf{\text{¿Es}}\mathbf{\text{necesaria}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{acci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{telomerasa}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{procariotas?}}\mathbf{\text{Razone}}\mathbf{\text{su}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

No es necesaria, y de hecho los procariotas carecen de telomerasa y de telómeros.

El acortamiento se produce en los cromosomas eucariotas porque son lineales: cuando se retira el último cebador de ARN del extremo de la hebra retardada, queda un hueco que la ADN polimerasa no puede rellenar, ya que no dispone de un extremo 3' libre por delante. En cada ronda de replicación se pierde así un pequeño fragmento terminal, y la telomerasa lo compensa alargando el telómero.

El cromosoma bacteriano, en cambio, es una molécula de ADN circular y cerrada, sin extremos libres. Al retirar un cebador, el hueco queda flanqueado por ADN a ambos lados y la propia ADN polimerasa lo rellena, sellándolo después la ligasa. Como no hay extremo que perder, no hay acortamiento que contrarrestar y la telomerasa no tiene sentido.

$\mathbf{\text{4.2.2.}}\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{brevemente}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{importancia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{mutaciones}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{evoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n.}}$

Las mutaciones son la fuente primaria de variabilidad genética: son el único mecanismo capaz de crear alelos nuevos, que antes no existían en la especie.

Los demás mecanismos que generan variabilidad, como la recombinación en la meiosis o la fecundación al azar, se limitan a barajar de otra manera los alelos que ya hay. Sin mutación ese repertorio se agotaría y no habría material nuevo.

Sobre esa variabilidad actúa después la selección natural: las mutaciones que resultan ventajosas en un ambiente dado aumentan su frecuencia en la población generación tras generación, y las perjudiciales se eliminan. Para que tengan efecto evolutivo deben producirse en las células germinales, ya que solo entonces se transmiten a la descendencia.

$\mathbf{\text{4.2.2.}}\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{Defina}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{g}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nica,}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{cromos}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mica}}\mathbf{\text{estructural}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{gen}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mica.}}$

Mutación génica o puntual: es la que afecta a la secuencia de nucleótidos de un gen, sin que se altere la estructura del cromosoma. Puede consistir en la sustitución de una base por otra, o en la inserción o la deleción de uno o varios nucleótidos.

Mutación cromosómica estructural: es la que altera la estructura interna de un cromosoma, cambiando el número o el orden de los genes que contiene. Son de este tipo las deleciones, las duplicaciones, las inversiones y las translocaciones.

Mutación genómica: es la que altera el número de cromosomas de la célula. Comprende las aneuploidías, en las que se gana o se pierde algún cromosoma suelto, como las trisomías y las monosomías, y las euploidías o poliploidías, en las que varían juegos cromosómicos completos.

$\mathbf{\text{4.2.2.}}\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{El}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ndrome}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Patau,}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{manifiesta}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{m}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{ltiples}}\mathbf{\text{anomal}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{as}}\mathbf{\text{cong}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{nitas,}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{asocia}}\mathbf{\text{frecuentemente}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{trisom}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{cromosoma}}\mathbf{\text{13}}\mathbf{\text{y,}}\mathbf{\text{menos}}\mathbf{\text{frecuentemente,}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{diversas}}\mathbf{\text{translocaciones.}}\mathbf{\text{¿Con}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{categor}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{definidas}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{apartado}}\mathbf{\text{anterior}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{asocia}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{mutaciones?}}$

La trisomía del cromosoma 13 es una mutación genómica, concretamente una aneuploidía: no ha cambiado la estructura de ningún cromosoma, sino que hay un cromosoma 13 de más, de manera que la célula tiene 47 cromosomas en lugar de 46. Su origen habitual es una no disyunción durante la meiosis.

Las translocaciones son mutaciones cromosómicas estructurales: el número de cromosomas es el normal, pero un fragmento de cromosoma se ha trasladado a otro cromosoma no homólogo. El efecto acaba siendo semejante al de la trisomía, porque el material del cromosoma 13 queda por triplicado aunque una parte de él viaje unida a otro cromosoma.

$\mathbf{\text{4.2.2.}}\mathbf{\text{D)}}\mathbf{\text{Algunos}}\mathbf{\text{colorantes}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{intercalan}}\mathbf{\text{entre}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{nitrogenadas}}\mathbf{\text{del}}\mathbf{\text{ADN}}\mathbf{\text{causando}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{p}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{rdida}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{par}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{bases.}}\mathbf{\text{¿A}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{categor}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{definidas}}\mathbf{\text{arriba}}\mathbf{\text{pertenece}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n?}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{posibles}}\mathbf{\text{consecuencias}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{prote}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{nas}}\mathbf{\text{resultantes.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{posible}}\mathbf{\text{consecuencia}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{descendencia}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mutaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{produce}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{c}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{lulas}}\mathbf{\text{som}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{ticas.}}$

Se trata de una mutación génica, en concreto una deleción de un nucleótido dentro de un gen: no se altera ni la estructura ni el número de los cromosomas, solo la secuencia.

Su consecuencia sobre la proteína es grave, porque el número de bases perdidas no es múltiplo de tres. El ribosoma lee el ARN mensajero de tres en tres a partir del codón de inicio, de modo que al faltar una base todos los tripletes situados por detrás del punto de la deleción se desplazan: es una mutación de desplazamiento de la pauta de lectura. A partir de ahí la proteína lleva una secuencia de aminoácidos completamente distinta de la original y, con mucha frecuencia, aparece antes de tiempo un codón de parada, con lo que se obtiene una proteína truncada y no funcional. Solo si la deleción cae muy cerca del extremo final del gen el daño puede ser leve.

Si la mutación se produce en células somáticas, no hay consecuencia alguna para la descendencia. Las células somáticas no dan lugar a gametos, de modo que la alteración no se transmite a los hijos: afecta únicamente al individuo que la sufre y, dentro de él, al clon de células que deriva por mitosis de la célula mutada. Solo las mutaciones que ocurren en las células germinales se heredan.