Ejercicio resuelto de Célula · Biología · Extremadura · 2026

A1.- Relacione microtúbulos, centriolos y cilios o flagelos con su organización estructural y con su función en la célula. Indique, además, qué consecuencias tendría una alteración importante de estas estructuras. [1 punto]

A2.- Explique en qué consiste el proceso osmótico y compare su repercusión sobre una célula animal y una vegetal cuando se sitúan en un medio hipotónico. [0,5 puntos]

A3.- Explique por qué la difusión facilitada y el transporte activo requieren proteínas de membrana, aunque no tengan el mismo coste energético. [0,5 puntos]

A4.- Indique qué es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y explique la naturaleza química de los cebadores y su función. [0,5 puntos]

$\textbf{A1.- Relacione microtúbulos, centriolos y cilios o flagelos con su organización estructural y con su función en la célula. Indique, además, qué consecuencias tendría una alteración importante de estas estructuras. [1 punto]}$

Las tres estructuras son en realidad una sola cosa vista a tres escalas: el microtúbulo es la pieza elemental, y el centriolo y el cilio son dos maneras distintas de agruparla.

Un microtúbulo es un cilindro hueco de unos $25\ \text{nm}$ de diámetro formado por trece protofilamentos de dímeros de tubulina $\alpha$ y $\beta$. Es una estructura polarizada y dinámica, capaz de crecer y acortarse por sus extremos. Constituye el esqueleto interno de la célula, mantiene su forma, sirve de raíl a las proteínas motoras que arrastran vesículas y orgánulos, y forma el huso acromático que reparte los cromosomas en la división.

Un centriolo es un cilindro de nueve tripletes de microtúbulos dispuestos en círculo y sin ningún microtúbulo central, la llamada organización $9+0$. Los centriolos van por parejas perpendiculares formando el diplosoma, rodeado del material pericentriolar con el que constituye el centrosoma. Su función es organizar los microtúbulos: de él parte el huso acromático y de él derivan los corpúsculos basales.

Un cilio o un flagelo es una prolongación de la membrana con un eje interno, el axonema, de nueve pares de microtúbulos periféricos y un par central, la organización $9+2$, anclado a un corpúsculo basal con estructura de centriolo. El deslizamiento de unos dobletes sobre otros, movido por la dineína y con gasto de ATP, produce el batido. Su función es el movimiento: el desplazamiento de la propia célula, como en un espermatozoide o en un protozoo, o el arrastre del medio externo, como en el epitelio de las vías respiratorias.

Una alteración importante de estas estructuras tendría dos consecuencias graves. Por un lado, sin huso acromático la mitosis se detiene en metafase y los cromosomas no se reparten: es lo que hacen la colchicina, que impide la polimerización de la tubulina, y los taxanos, que impiden su despolimerización, y por eso se emplean como antitumorales. Por otro lado, sin cilios ni flagelos funcionales aparece el síndrome de los cilios inmóviles, con esterilidad masculina por espermatozoides que no nadan e infecciones respiratorias de repetición, porque el epitelio no puede expulsar el moco con las partículas atrapadas.

$\textbf{A2.- Explique en qué consiste el proceso osmótico y compare su repercusión sobre una célula animal y una vegetal cuando se sitúan en un medio hipotónico. [0,5 puntos]}$

La ósmosis es la difusión del disolvente, el agua, a través de una membrana semipermeable desde la disolución más diluida hacia la más concentrada. Es un transporte pasivo: el agua no se bombea, se mueve a favor de su gradiente y sin gasto de energía, atravesando la bicapa y, sobre todo, unas proteínas de canal llamadas acuaporinas.

Un medio hipotónico es el que tiene menor concentración de solutos que el interior celular, de modo que en los dos casos el agua entra en la célula. Lo que cambia es lo que ocurre después, y la razón es la pared celular.

La célula animal solo tiene membrana plasmática, que es elástica pero no resiste presión. Al entrar el agua la célula se hincha, se vuelve turgente y acaba estallando; en el caso del glóbulo rojo el proceso se llama hemólisis.

La célula vegetal tiene, por fuera de la membrana, una pared de celulosa rígida. El agua entra igual y la vacuola se hincha, pero la pared se opone a la dilatación y aparece una presión de turgencia que iguala a la osmótica y detiene la entrada de agua. La célula queda túrgida, que es su estado normal y el que mantiene erguidos los tallos y las hojas, y no se lisa.

$\textbf{A3.- Explique por qué la difusión facilitada y el transporte activo requieren proteínas de membrana, aunque no tengan el mismo coste energético. [0,5 puntos]}$

Los dos necesitan proteínas por la misma razón: las sustancias que transportan no pueden atravesar por sí solas el interior de la bicapa. El centro de la membrana es una zona hidrófoba formada por las colas de los ácidos grasos, y por ella pasan sin ayuda las moléculas pequeñas y apolares, como el oxígeno o el dióxido de carbono. Los iones y las moléculas polares, como la glucosa o los aminoácidos, están rodeados de agua y son rechazados por esa zona, así que necesitan una proteína transmembranosa que les ofrezca un camino hidrófilo: un canal o un transportador que los reconoce específicamente y los deja pasar.

La diferencia no está en la necesidad de la proteína, sino en el sentido del movimiento. En la difusión facilitada la sustancia va a favor de su gradiente de concentración, de donde hay más a donde hay menos, y ese gradiente es la fuente de energía: la proteína no gasta nada, solo abre el paso, y el proceso se detiene cuando las concentraciones se igualan.

En el transporte activo la sustancia va en contra de su gradiente, y eso no ocurre espontáneamente; hay que pagarlo. La proteína es entonces una bomba, con actividad enzimática, que hidroliza ATP y cambia de conformación para empujar al soluto hacia el lado más concentrado. La bomba de sodio y potasio es el ejemplo clásico: saca tres iones sodio y mete dos de potasio por cada ATP consumido, y es lo que mantiene el gradiente iónico del que dependen el potencial de membrana y el impulso nervioso.

$\textbf{A4.- Indique qué es la reacción en cadena de la polimerasa (PCR) y explique la naturaleza química de los cebadores y su función. [0,5 puntos]}$

La reacción en cadena de la polimerasa es una técnica que permite obtener en pocas horas millones de copias de un fragmento concreto de ADN a partir de una cantidad mínima de muestra. Es una replicación del ADN hecha en un tubo de ensayo, dirigida por una ADN polimerasa termoestable, la Taq polimerasa, y repetida en ciclos de tres etapas: desnaturalización por calor, hibridación de los cebadores y extensión. Como cada ciclo duplica lo que hay, el número de copias crece de forma exponencial.

Los cebadores, o primers, son oligonucleótidos de ADN monocatenario, de unos veinte nucleótidos, sintetizados químicamente en el laboratorio. Conviene subrayar que aquí son de ADN, y no de ARN como el cebador que fabrica la primasa dentro de la célula, precisamente para que puedan quedarse formando parte del producto final.

Su función es doble. Por un lado, aportan el extremo $3'$ libre con un grupo hidroxilo que la ADN polimerasa necesita para empezar a añadir nucleótidos, porque ninguna ADN polimerasa sabe iniciar una cadena desde cero. Por otro, y esto es lo que da a la técnica su especificidad, son los que eligen qué se amplifica: su secuencia es complementaria de los extremos del fragmento que interesa, de modo que solo hibridan ahí. Se usan dos, uno para cada hebra, y solo se copia el trozo comprendido entre ambos.