Ejercicio resuelto de Replicación · Biología · Extremadura · 2026

En un laboratorio se analizan los efectos sobre una célula de cuatro fármacos distintos. Se observa si la doble hélice se abre, si aparecen cebadores de ARN, si se sintetiza ADN nuevo y si quedan unidos los fragmentos de la hebra retardada. Los resultados son los siguientes:

Inhibidor	Apertura de la doble hélice	Cebadores de ARN	Síntesis de ADN nuevo	Unión de fragmentos de la hebra retardada A	No	No	No	No B	Sí	No	No	No C	Sí	Sí	No	No D	Sí	Sí	Sí	No

Responda a las siguientes cuestiones:

a) Indique sobre qué proceso celular actúan dichos fármacos. Explique por qué este proceso se considera semiconservativo y semidiscontinuo. [0,5 puntos]

b) Asigne a los tratamientos A y B la enzima principal afectada en cada caso y justifique cada asignación con un dato de la tabla. [0,5 puntos]

c) Asigne a los tratamientos C y D la enzima principal afectada en cada caso y justifique cada asignación con un dato de la tabla. [0,5 puntos]

d) Explique por qué en el tratamiento D puede aparecer ADN nuevo y, sin embargo, una de las hebras no se completa de forma correcta. [0,5 puntos]

e) En un ensayo adicional, se sometió a las células a condiciones de hipoxia (baja concentración de oxígeno) y la división celular fue más lenta por una caída en la producción de ATP. Indique qué proceso metabólico se ha visto afectado y razone la respuesta. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Indique sobre qué proceso celular actúan dichos fármacos. Explique por qué este proceso se considera semiconservativo y semidiscontinuo. [0,5 puntos]}$

Los cuatro parámetros que se miden en la tabla, la apertura de la doble hélice, la aparición de cebadores de ARN, la síntesis de ADN nuevo y la unión de los fragmentos de la hebra retardada, son los cuatro acontecimientos sucesivos de la replicación del ADN. Es sobre ese proceso, que ocurre en la fase S de la interfase, sobre el que actúan los cuatro fármacos.

La replicación es semiconservativa porque cada una de las dos hebras de la molécula original sirve de molde para sintetizar su complementaria, de modo que cada molécula hija está formada por una hebra parental y otra recién sintetizada. Ninguna de las dos moléculas hijas es completamente nueva ni completamente vieja: cada una conserva la mitad de la original. Lo demostraron Meselson y Stahl marcando el ADN con nitrógeno pesado y comprobando que tras la primera replicación todo el ADN tenía una densidad intermedia.

Es semidiscontinua porque las dos hebras no se copian de la misma manera. La ADN polimerasa solo puede añadir nucleótidos al extremo $3'$ libre, es decir, solo sintetiza en sentido $5'\rightarrow3'$, y las dos hebras molde son antiparalelas. Sobre una de ellas ese sentido coincide con el avance de la horquilla y la copia se hace de un tirón: es la hebra conductora, continua. Sobre la otra el sentido es el contrario, así que la síntesis solo puede hacerse a trozos y hacia atrás, en fragmentos de Okazaki que después hay que unir: es la hebra retardada, discontinua. Una continua y otra discontinua: de ahí el nombre.

$\textbf{b) Asigne a los tratamientos A y B la enzima principal afectada en cada caso y justifique cada asignación con un dato de la tabla. [0,5 puntos]}$

La clave para leer la tabla es que los cuatro acontecimientos son consecutivos: si uno se bloquea, todos los posteriores dan «No» aunque sus enzimas estén intactas. La enzima afectada es, por tanto, la del primer «No» de cada fila.

El tratamiento A tiene «No» ya en la apertura de la doble hélice, que es lo primero que ocurre. La enzima afectada es la helicasa, que es la que rompe los puentes de hidrógeno entre las bases complementarias y separa las dos hebras para formar la horquilla de replicación. Al no haber horquilla no hay hebras molde accesibles, y por eso los otros tres parámetros también son «No».

El tratamiento B abre la doble hélice, «Sí», pero no forma cebadores de ARN, «No». La enzima afectada es la primasa, la ARN polimerasa que sintetiza los cebadores. Es la asignación obligada: el molde está disponible, luego lo que falla es el paso siguiente.

$\textbf{c) Asigne a los tratamientos C y D la enzima principal afectada en cada caso y justifique cada asignación con un dato de la tabla. [0,5 puntos]}$

El tratamiento C abre la hélice y forma cebadores, «Sí» en los dos, pero no sintetiza ADN nuevo, «No». La enzima afectada es la ADN polimerasa III, que es la que alarga el cebador añadiendo desoxirribonucleótidos complementarios del molde. El dato que lo justifica es precisamente que los cebadores sí aparecen: la primasa funciona, y lo que no funciona es lo que viene después de ella.

El tratamiento D llega a sintetizar ADN nuevo, «Sí», y solo falla en la unión de los fragmentos de la hebra retardada, «No». La enzima afectada es la ADN ligasa, que es la que sella con enlace fosfodiéster la muesca que queda entre dos fragmentos de Okazaki consecutivos. Es el último paso del proceso y el único que aparece alterado.

Tratamiento	Primer paso que falla	Enzima afectada A	La apertura de la doble hélice	Helicasa B	La formación de cebadores de ARN	Primasa C	La síntesis de ADN nuevo	ADN polimerasa III D	La unión de los fragmentos de la hebra retardada	ADN ligasa

$\textbf{d) Explique por qué en el tratamiento D puede aparecer ADN nuevo y, sin embargo, una de las hebras no se completa de forma correcta. [0,5 puntos]}$

Porque la ligasa no interviene en la polimerización, sino solo en el remate, y ese remate únicamente hace falta en una de las dos hebras.

En el tratamiento D la helicasa, la primasa y la ADN polimerasa funcionan con normalidad, así que se incorporan desoxirribonucleótidos y aparece ADN nuevo: la medida de síntesis da «Sí». La hebra conductora, además, se completa bien, porque se sintetiza de forma continua a partir de un único cebador y no tiene ninguna discontinuidad que sellar.

La hebra retardada es otra cosa. Se sintetiza en fragmentos de Okazaki, cada uno con su propio cebador de ARN. Cuando la polimerasa termina un fragmento y alcanza el cebador del anterior, ese cebador de ARN se elimina y el hueco se rellena con ADN, pero queda una muesca: un punto en el que dos nucleótidos contiguos no están unidos por enlace fosfodiéster. Sellar esa muesca es exactamente la función de la ADN ligasa.

Sin ligasa, la hebra retardada queda formada por fragmentos correctos en su secuencia pero sueltos, sin continuidad covalente. No es una hebra, sino una colección de trozos alineados sobre el molde, y la molécula hija resultante es inestable y no puede transmitirse a la descendencia. De ahí que la tabla registre síntesis de ADN nuevo y, a la vez, ausencia de unión de los fragmentos.

$\textbf{e) En un ensayo adicional, se sometió a las células a condiciones de hipoxia (baja concentración de oxígeno) y la división celular fue más lenta por una caída en la producción de ATP. Indique qué proceso metabólico se ha visto afectado y razone la respuesta. [0,5 puntos]}$

El proceso afectado es la respiración celular aerobia y, dentro de ella, la fosforilación oxidativa que se realiza en la membrana interna de la mitocondria.

El razonamiento es el siguiente. El oxígeno es el aceptor final de electrones de la cadena de transporte electrónico: recoge los electrones que le entrega el complejo IV y, junto con dos protones, se reduce a agua. Si falta oxígeno, no hay quien retire los electrones, la cadena se atasca y deja de bombear protones al espacio intermembranoso. Sin gradiente de protones la ATP sintasa se detiene, y con ella la síntesis de la mayor parte del ATP de la célula.

Hay además un efecto en cadena hacia atrás: al no reoxidarse, el $\text{NADH}$ y el $\text{FADH}_2$ se acumulan y falta el $\text{NAD}^+$ que necesitan el ciclo de Krebs y la descarboxilación oxidativa del piruvato, que también se frenan.

A la célula solo le queda la glucólisis seguida de fermentación, que rinde dos ATP por molécula de glucosa frente a los treinta y seis o treinta y ocho de la oxidación completa. Con ese rendimiento no se cubre el elevado coste energético de la división, que exige replicar todo el ADN, sintetizar histonas y proteínas del huso y mover los cromosomas, y por eso el ciclo celular se ralentiza.