Ejercicio resuelto de Biomoléculas · Biología · 2026

a) Explique qué propiedad o conjunto de propiedades del agua permiten interpretar las siguientes situaciones biológicas e indique en cada caso su base molecular y su consecuencia biológica:
Un insecto puede mantenerse sobre la superficie del agua. [0,5 puntos]
El ascenso de la savia desde la raíz hacia las hojas por el xilema. [0,5 puntos]

b) Una proteína pierde su actividad al separarse sus cadenas polipeptídicas, aunque cada una conserva su plegamiento. Indique qué nivel de estructura se altera, qué niveles se conservan y justifique por qué esa alteración puede comprometer la función biológica. [0,5 puntos]

c) Defina o represente un monosacárido desde el punto de vista químico. Compare entre aldosas y cetosas, y ponga un ejemplo de cada tipo. [0,5 puntos]

d) Compare, de forma general, la fotosíntesis y la quimiosíntesis como procesos de nutrición autótrofa, indicando una semejanza, dos diferencias y su importancia biológica. [0,5 puntos]

$\textbf{a) Explique qué propiedad o conjunto de propiedades del agua permiten interpretar las siguientes situaciones biológicas e indique en cada caso su base molecular y su consecuencia biológica:}$

Las dos situaciones se explican con la misma base molecular: la molécula de agua es un dipolo, porque el oxígeno es mucho más electronegativo que el hidrógeno y la molécula es angular, y ese carácter dipolar permite que cada molécula establezca hasta cuatro puentes de hidrógeno con sus vecinas. De esa red de puentes de hidrógeno salen las dos propiedades que se piden.

$\textbf{Un insecto puede mantenerse sobre la superficie del agua. [0,5 puntos]}$

La propiedad es la elevada tensión superficial del agua.

Su base molecular es la cohesión entre moléculas de agua. Una molécula del interior del líquido está rodeada por todas partes y sus atracciones se compensan; una molécula de la superficie solo tiene vecinas por debajo y a los lados, de modo que la resultante de las fuerzas apunta hacia el interior. La superficie se comporta así como una lámina tensa que se opone a ser deformada.

La consecuencia biológica es que la lámina superficial soporta el peso de organismos pequeños, como el zapatero, que se desplazan sobre ella sin hundirse, y constituye todo un hábitat, el neuston. La misma tensión superficial explica que las gotas sean esféricas y que haya que reducirla con surfactante para que los alveolos pulmonares no se colapsen.

$\textbf{El ascenso de la savia desde la raíz hacia las hojas por el xilema. [0,5 puntos]}$

Las propiedades son la cohesión entre moléculas de agua y la adhesión del agua a las paredes de los vasos, que juntas producen la capilaridad.

Su base molecular es de nuevo el puente de hidrógeno, actuando esta vez en dos direcciones: entre moléculas de agua, que quedan unidas formando una columna continua, y entre el agua y los grupos polares de la celulosa de la pared del vaso, que la atraen y la hacen ascender por sus paredes. El vaso del xilema es además muy estrecho, y cuanto menor es el diámetro más alto sube la columna.

La consecuencia biológica es que la savia bruta asciende desde la raíz hasta las hojas sin que la planta gaste energía en bombearla. La transpiración en el estoma retira agua por arriba y genera una tensión que se transmite a toda la columna gracias a la cohesión; la adhesión impide que la columna se rompa y caiga. Es la teoría de la tensión-cohesión, y es lo que permite que un árbol de decenas de metros mantenga regadas sus hojas más altas.

$\textbf{b) Una proteína pierde su actividad al separarse sus cadenas polipeptídicas, aunque cada una conserva su plegamiento. Indique qué nivel de estructura se altera, qué niveles se conservan y justifique por qué esa alteración puede comprometer la función biológica. [0,5 puntos]}$

El nivel que se altera es la estructura cuaternaria, que es la que resulta de la unión de dos o más cadenas polipeptídicas, o protómeros, mediante enlaces débiles y a veces puentes disulfuro. Solo la tienen las proteínas oligoméricas, y es justamente la que desaparece cuando las cadenas se separan.

Se conservan los tres primeros niveles, porque el enunciado dice que cada cadena mantiene su plegamiento: la estructura primaria, que es la secuencia de aminoácidos unidos por enlace peptídico y que solo se pierde al hidrolizar la proteína; la secundaria, que es la disposición local en hélice $\alpha$ o en lámina $\beta$ sostenida por puentes de hidrógeno del esqueleto; y la terciaria, que es el plegamiento tridimensional completo de cada cadena.

La alteración compromete la función porque en una proteína oligomérica hay propiedades que no residen en ninguna cadena por separado, sino en el conjunto. El centro activo puede formarse en la interfase entre dos protómeros y desaparecer al separarlos. Y, sobre todo, se pierde el comportamiento alostérico: la cooperatividad y la regulación consisten en que lo que le ocurre a un protómero se transmite a los demás, y para eso tienen que estar en contacto.

El ejemplo clásico es la hemoglobina, un tetrámero de cuatro cadenas con su grupo hemo. Cada cadena aislada sigue uniendo oxígeno, pero se comporta como la mioglobina: lo une con mucha afinidad y no lo suelta en los tejidos. La curva sigmoidea, el efecto Bohr y, en definitiva, la capacidad de transportar oxígeno y entregarlo donde hace falta solo existen mientras las cuatro cadenas siguen juntas.

$\textbf{c) Defina o represente un monosacárido desde el punto de vista químico. Compare entre aldosas y cetosas, y ponga un ejemplo de cada tipo. [0,5 puntos]}$

Un monosacárido es un glúcido sencillo, no hidrolizable, formado por una cadena de tres a siete átomos de carbono en la que uno de ellos lleva un grupo carbonilo y todos los demás un grupo hidroxilo. Es, por tanto, un polihidroxialdehído o una polihidroxicetona, y su fórmula empírica general es $(\text{CH}_2\text{O})_n$.

La clasificación en aldosas y cetosas depende de dónde esté ese grupo carbonilo. Si está en un carbono terminal, el carbono 1, el grupo funcional es un aldehído y el monosacárido es una aldosa. Si está en un carbono interno, casi siempre el carbono 2, el grupo funcional es una cetona y el monosacárido es una cetosa.



El ejemplo de aldosa es la glucosa, una aldohexosa; el de cetosa, la fructosa, una cetohexosa. Ambas tienen la misma fórmula molecular, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$, y son por tanto isómeras: se diferencian solo en la posición del carbonilo.

La consecuencia práctica de esa diferencia es doble. Por un lado, el carbono del grupo carbonilo es el que se convierte en carbono anomérico al ciclarse la molécula, de modo que la aldosa da anillos de seis lados, piranosas, y la cetosa de cinco, furanosas. Por otro, el grupo aldehído se oxida con facilidad y el cetónico no, así que las aldosas tienen poder reductor directo, mientras que en las cetosas depende de una isomerización previa en medio alcalino.

$\textbf{d) Compare, de forma general, la fotosíntesis y la quimiosíntesis como procesos de nutrición autótrofa, indicando una semejanza, dos diferencias y su importancia biológica. [0,5 puntos]}$

La semejanza es que las dos son formas de nutrición autótrofa: en ambas el organismo fabrica su propia materia orgánica a partir de materia inorgánica, tomando el carbono del dióxido de carbono y fijándolo por el ciclo de Calvin con el ATP y el poder reductor obtenidos en una fase previa.

Carácter	Fotosíntesis	Quimiosíntesis Fuente de energía	La luz, captada por los pigmentos de los fotosistemas	La oxidación de compuestos inorgánicos reducidos, como $\text{NH}_3$, $\text{H}_2\text{S}$, $\text{Fe}^{2+}$ o $\text{NO}_2^-$ Organismos que la realizan	Plantas, algas y bacterias fotosintéticas	Exclusivamente bacterias: nitrificantes, sulfobacterias, ferrobacterias

Las dos diferencias, por tanto, son la fuente de energía y el tipo de organismo, y de la primera se sigue una tercera: la fotosíntesis depende de la luz y solo puede darse de día y en la zona iluminada, mientras que la quimiosíntesis es independiente de ella y permite colonizar el fondo oceánico, el interior del suelo o las fuentes hidrotermales.

La importancia biológica de la fotosíntesis es que introduce en la biosfera prácticamente toda la materia orgánica y toda la energía de la que viven los seres heterótrofos, y que a ella se debe el oxígeno de la atmósfera y, con él, la respiración aerobia.

La de la quimiosíntesis es que cierra los ciclos biogeoquímicos. Las bacterias nitrificantes transforman el amoniaco procedente de la descomposición en nitratos, que son la forma en que las plantas pueden absorber el nitrógeno; sin ese paso el nitrógeno quedaría bloqueado en la materia muerta. Sostiene además ecosistemas completos sin luz, como los de las fumarolas submarinas.