Ejercicio resuelto de Biología · 2025

Los pulpos son animales poiquilotermos; es decir, no pueden regular su temperatura y dependen de la temperatura del entorno.

Como respuesta a una bajada de temperaturas, el pulpo de dos manchas de California (Octopus bimaculoides) desamina algunas adeninas del mRNA y las transforma en guaninas. Este proceso, llamado desaminación, se produce una vez sintetizado el mRNA. Este cambio en la secuencia del mRNA le permite vivir a temperaturas más frías.

a) Indique qué tipo de biomolécula es el RNA, explique tres funciones que tiene la molécula de RNA en el ámbito celular y señale en qué fase se sintetiza el RNA mensajero: replicación, transcripción o traducción. [0,5 puntos]
b) Cuando el pulpo de dos manchas se encuentra en condiciones de frío, puede llevar a cabo la desaminación en hasta 13 000 lugares diferentes de su mRNA, lo cual provoca cambios en la secuencia del mRNA y en la conformación de algunas proteínas, que le permitirán vivir a estas temperaturas. Un ejemplo de estas proteínas es la sinaptotagmina, formada por una única cadena polipeptídica. La imagen de abajo muestra el plegamiento de la cadena polipeptídica cuando no hace frío.



¿Qué tipo de estructura secundaria señala el número 1? ¿Qué tipo de estructura secundaria señala el número 2? ¿Qué estructura definitiva presenta esta proteína, terciaria o cuaternaria? Justifique la respuesta. [0,5 puntos]
c) La sinaptotagmina es una proteína relacionada con la transmisión del impulso nervioso. La bajada de temperatura provoca en el mRNA que codifica la sinaptotagmina la desaminación de las adeninas, que se convierten en guaninas. Esto modifica la conformación de la proteína y la hace más resistente al frío. A continuación se muestra un segmento de la cadena de DNA que se transcribe para originar la sinaptotagmina: A T A G A A T C G. A partir de esta cadena, indique cuál es el mRNA cuando la temperatura es alta y cuál cuando es baja, y cuál es la secuencia de aminoácidos en cada uno de los dos casos, utilizando el código genético que hay a continuación. Indique también en qué orgánulo se ha producido la síntesis de esta proteína. [0,5 puntos]

Primera letra	U	C	A	G	Tercera letra U	UUU Phe	UCU Ser	UAU Tyr	UGU Cys	U $$	UUC Phe	UCC Ser	UAC Tyr	UGC Cys	C $$	UUA Leu	UCA Ser	UAA STOP	UGA STOP	A $$	UUG Leu	UCG Ser	UAG STOP	UGG Trp	G C	CUU Leu	CCU Pro	CAU His	CGU Arg	U $$	CUC Leu	CCC Pro	CAC His	CGC Arg	C $$	CUA Leu	CCA Pro	CAA Gln	CGA Arg	A $$	CUG Leu	CCG Pro	CAG Gln	CGG Arg	G A	AUU Ile	ACU Thr	AAU Asn	AGU Ser	U $$	AUC Ile	ACC Thr	AAC Asn	AGC Ser	C $$	AUA Ile	ACA Thr	AAA Lys	AGA Arg	A $$	AUG Met	ACG Thr	AAG Lys	AGG Arg	G G	GUU Val	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gly	U $$	GUC Val	GCC Ala	GAC Asp	GGC Gly	C $$	GUA Val	GCA Ala	GAA Glu	GGA Gly	A $$	GUG Val	GCG Ala	GAG Glu	GGG Gly	G

d) Si un pulpo se reproduce cuando hace frío, ¿sus descendientes heredarán las adeninas desaminadas? Justifique la respuesta. [0,5 puntos]
e) La enzima responsable de la desaminación de la adenosina es la adenosina-desaminasa (ADA), una enzima implicada en el metabolismo de las purinas, que también tenemos los humanos. La deficiencia de esta enzima provoca una acumulación de adenosina y otros derivados que son tóxicos para los linfocitos T y B. Esta deficiencia está asociada con una enfermedad genética conocida como inmunodeficiencia combinada grave (IDCG). ¿Qué le puede suceder a una persona con IDCG en relación con las enfermedades infecciosas? ¿Cuál es la función principal de los linfocitos B? ¿Qué tipo de inmunidad está relacionada con la síntesis de los anticuerpos, humoral o celular? [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{RNA,}}\mathbf{\text{explique}}\mathbf{\text{tres}}\mathbf{\text{funciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{mol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{RNA}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{el}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{mbito}}\mathbf{\text{celular}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ale}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{fase}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{sintetiza}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{RNA}}\mathbf{\text{mensajero.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El RNA es un ácido nucleico, es decir, un polímero de nucleótidos. Cada uno de esos nucleótidos está formado por una ribosa, un grupo fosfato y una base nitrogenada (adenina, guanina, citosina o uracilo), y a diferencia del DNA suele presentarse en una sola cadena.

Tres funciones del RNA en la célula:

Tipo de RNA	Función RNA mensajero (mRNA)	Copia la información de un gen y la lleva del núcleo a los ribosomas, donde se traduce en una secuencia de aminoácidos RNA de transferencia (tRNA)	Reconoce cada codón del mensajero por su anticodón y transporta el aminoácido correspondiente hasta el ribosoma RNA ribosómico (rRNA)	Forma parte de la estructura de los ribosomas y cataliza la formación del enlace peptídico

El RNA mensajero se sintetiza en la transcripción, la fase en la que la RNA polimerasa copia una de las dos hebras del DNA a RNA. La replicación es la duplicación del DNA y la traducción es la lectura del mensajero en el ribosoma; ni una ni otra fabrican mRNA.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{secundaria}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ala}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{1?}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ala}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{n}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{mero}}\mathbf{\text{2?}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{definitiva}}\mathbf{\text{presenta}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{prote}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{na,}}\mathbf{\text{terciaria}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{cuaternaria?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El número 1 señala una hélice alfa: la cadena se enrolla sobre sí misma como un muelle, estabilizada por puentes de hidrógeno entre los grupos $-\mathrm{C}\mathrm{O}-$ y $-\mathrm{N}\mathrm{H}-$ de aminoácidos separados por cuatro posiciones.

El número 2 señala una lámina beta u hoja plegada beta: varios tramos de la cadena se disponen paralelos unos junto a otros, en zigzag, unidos también por puentes de hidrógeno pero entre segmentos distintos de la cadena.

La estructura definitiva de esta proteína es terciaria. El enunciado dice expresamente que la sinaptotagmina está formada por una única cadena polipeptídica, y la estructura terciaria es precisamente el plegamiento tridimensional completo de una sola cadena, con sus hélices y sus láminas dispuestas en el espacio. La estructura cuaternaria solo existe cuando dos o más cadenas polipeptídicas distintas se asocian formando un único conjunto funcional, como ocurre en la hemoglobina, y aquí no hay más que una.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{mRNA}}\mathbf{\text{cuando}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{temperatura}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{alta}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{cuando}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{baja,}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{secuencia}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{amino}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{cada}}\mathbf{\text{uno}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{dos}}\mathbf{\text{casos.}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{tambi}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{org}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{nulo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{ha}}\mathbf{\text{producido}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{esta}}\mathbf{\text{prote}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{na.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

El mRNA se sintetiza por complementariedad con la hebra molde del DNA, cambiando la timina por uracilo. Partiendo de la hebra que se transcribe:

$\mathrm{D}\mathrm{N}\mathrm{A}:\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{A}\mathrm{A}\mathrm{T}\mathrm{C}\mathrm{G}$

$\mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}:\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{U}\mathrm{A}\mathrm{G}\mathrm{C}$

Con temperatura alta no hay desaminación, así que ese es el mensajero que se traduce. Leyéndolo de tres en tres con el código genético:

Codón	UAU	CUU	AGC Aminoácido	Tyr (tirosina)	Leu (leucina)	Ser (serina)

Con temperatura baja, la enzima desamina las adeninas del mRNA y las convierte en guaninas. En esta secuencia hay dos adeninas, en la segunda y en la séptima posición:

$\mathrm{m}\mathrm{R}\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{f}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{o}:\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{U}\mathrm{C}\mathrm{U}\mathrm{U}\mathrm{G}\mathrm{G}\mathrm{C}$

Codón	UGU	CUU	GGC Aminoácido	Cys (cisteína)	Leu (leucina)	Gly (glicina)

El cambio afecta al primer y al tercer aminoácido, mientras que el segundo no varía. Esa sustitución de residuos es la que modifica la conformación de la sinaptotagmina y la hace funcional a temperaturas bajas.

La síntesis de la proteína se ha producido en los ribosomas, que son los orgánulos encargados de la traducción, ya sea libres en el citosol o adheridos al retículo endoplasmático rugoso.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{Si}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{pulpo}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{reproduce}}\mathbf{\text{cuando}}\mathbf{\text{hace}}\mathbf{\text{fr}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{o,}}\mathbf{\text{¿sus}}\mathbf{\text{descendientes}}\mathbf{\text{heredar}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{adeninas}}\mathbf{\text{desaminadas?}}\mathbf{\text{Justifique}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{respuesta.}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

No, no las heredarán.

La razón es que la desaminación se produce sobre el RNA mensajero y no sobre el DNA. El enunciado lo precisa: el proceso ocurre una vez sintetizado el mRNA, es decir, después de la transcripción. El gen del pulpo permanece intacto, con sus adeninas originales.

Lo que se transmite a la descendencia es el DNA de los gametos, no las moléculas de mRNA, que son de vida corta y se degradan continuamente. Por tanto, los descendientes heredarán el gen sin modificar.

Lo que sí heredarán es la capacidad de hacer esa modificación, porque el gen que codifica la enzima adenosina-desaminasa sí está en el DNA. Es decir, cada individuo nace con la maquinaria, pero la aplica —o no— según la temperatura del agua en la que vive. Se trata de una modificación postranscripcional reversible, no de una mutación.

$\mathbf{\text{e)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{le}}\mathbf{\text{puede}}\mathbf{\text{suceder}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{persona}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{IDCG}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{relaci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{enfermedades}}\mathbf{\text{infecciosas?}}\mathbf{\text{¿Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{l}}\mathbf{\text{es}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{funci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{principal}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{linfocitos}}\mathbf{\text{B?}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{inmunidad}}\mathbf{\text{est}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{relacionada}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{ntesis}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{los}}\mathbf{\text{anticuerpos,}}\mathbf{\text{humoral}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{celular?}}\mathbf{\text{(0,5}}\mathbf{\text{puntos)}}$

Una persona con inmunodeficiencia combinada grave sufre infecciones muy frecuentes, muy graves y recurrentes, causadas incluso por microorganismos poco patógenos que en otra persona no darían ningún problema. Al acumularse la adenosina y sus derivados tóxicos, mueren los linfocitos T y B, que son las células responsables de la inmunidad específica; sin ellas no hay respuesta adaptativa ni memoria inmunológica, y las infecciones que un sistema inmunitario normal resolvería sin dificultad pueden llegar a ser mortales.

La función principal de los linfocitos B es producir anticuerpos. Cuando reconocen su antígeno y reciben la ayuda de los linfocitos T colaboradores, proliferan y se diferencian en células plasmáticas, auténticas fábricas de inmunoglobulinas específicas contra ese antígeno; una parte se reserva como linfocitos B de memoria.

La inmunidad relacionada con la síntesis de anticuerpos es la inmunidad humoral, llamada así porque los anticuerpos circulan disueltos en los humores del organismo: la sangre y la linfa. La inmunidad celular es la mediada por los linfocitos T citotóxicos, que destruyen directamente las células infectadas sin necesidad de anticuerpos.