Ejercicio resuelto de Reproducción · Biología · 2025

Observe la siguiente imagen:



A. Razone en qué etapa de la división nuclear por mitosis se encontraría esta célula. [0,5 puntos]

B. Razone en qué etapa concreta de la división nuclear por meiosis se encontraría esta célula. [0,5 puntos]

C. Razone cuántas moléculas de ADN contiene este cromosoma. [0,5 puntos]

D. Se lleva a cabo la amplificación mediante PCR un fragmento de uno de los genes presentes en este cromosoma. Si después de 3 ciclos se han obtenido 16000 moléculas, ¿cuántas moléculas de ADN había al comienzo del proceso? [1 punto]

$\textbf{A. Razone en qué etapa de la división nuclear por mitosis se encontraría esta célula. [0,5 puntos]}$

Se encontraría en la metafase mitótica.

El razonamiento se apoya en dos rasgos de la imagen. El primero es que el cromosoma tiene dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero, lo que descarta de entrada la anafase y la telofase: en ambas el centrómero ya se ha dividido y cada cromosoma que migra tiene una sola cromátida. Solo quedan, por tanto, la profase y la metafase.

El segundo rasgo desempata entre esas dos: del centrómero salen fibras del huso hacia los dos lados, es decir, cada cromátida tiene su cinetocoro unido a microtúbulos procedentes de un polo distinto. Esa unión bipolar completa es justamente lo que define a la metafase, cuando los cromosomas, ya máximamente condensados, quedan alineados en la placa ecuatorial en equilibrio entre las tracciones opuestas de los dos polos. En la profase la envoltura nuclear todavía no se ha roto y los microtúbulos no han capturado aún los cinetocoros.

Se añade un tercer indicio: el grado de condensación de la cromatina que muestra el detalle de la derecha, con el collar de nucleosomas plegado en fibras cada vez más gruesas, corresponde al cromosoma metafásico, que es el más condensado de todo el ciclo y el único que puede observarse con la nitidez con que aparece dibujado.

$\textbf{B. Razone en qué etapa concreta de la división nuclear por meiosis se encontraría esta célula. [0,5 puntos]}$

Se encontraría en la metafase II.

El razonamiento parte de los mismos dos rasgos y aplica lo que distingue a las dos divisiones meióticas. La presencia de dos cromátidas por cromosoma descarta la anafase II y la telofase II, en las que el centrómero ya se ha dividido. Y el hecho de que el cromosoma esté sujeto por las fibras del huso descarta las dos telofases y las dos profases, porque en ellas los cromosomas están descondensándose o aún no han sido capturados por los microtúbulos.

Lo decisivo es cómo llegan las fibras. En la primera división meiótica los cromosomas homólogos van apareados formando bivalentes, y los dos cinetocoros de cada cromosoma se orientan hacia el mismo polo, de manera que las fibras llegan a un cromosoma por un lado solamente y a su homólogo por el contrario; solo así se separan después los homólogos enteros. En la imagen ocurre lo contrario: hay un cromosoma solo, sin homólogo apareado a su lado, y recibe fibras de los dos polos.

Esa combinación —cromosoma aislado, con dos cromátidas y unido bipolarmente al huso— solo se da en la metafase II, que es la fase de la meiosis que reproduce el comportamiento de una mitosis, con la diferencia de que la dotación ya es haploide.

$\textbf{C. Razone cuántas moléculas de ADN contiene este cromosoma. [0,5 puntos]}$

Contiene $2$ moléculas de ADN.

El razonamiento es que cada cromátida está formada por una sola molécula de ADN de doble hebra, larguísima y plegada sobre sí misma en varios niveles: la doble hélice se enrolla sobre los octámeros de histonas formando los nucleosomas del collar de perlas que muestra el detalle de la figura, este se enrolla en la fibra de $30\ \text{nm}$ y esta a su vez en bucles y espirales sucesivos hasta el cromosoma metafásico. Todo ese empaquetamiento no multiplica el número de moléculas: comprime una sola.

Como el cromosoma de la imagen tiene dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero, contiene dos moléculas de ADN. Son además idénticas entre sí, porque proceden de la replicación de una única molécula en la fase S, y permanecerán unidas hasta que el centrómero se divida en la anafase, momento en que cada una pasará a constituir un cromosoma independiente de una sola cromátida y una sola molécula de ADN.

Conviene no confundir molécula de ADN con hebra: cada una de esas dos moléculas es a su vez una doble hélice formada por dos hebras complementarias y antiparalelas, de modo que en el conjunto del cromosoma hay dos moléculas y cuatro hebras.

$\textbf{D. Se lleva a cabo la amplificación mediante PCR un fragmento de uno de los genes presentes en este cromosoma. Si después de 3 ciclos se han obtenido 16000 moléculas, ¿cuántas moléculas de ADN había al comienzo del proceso? [1 punto]}$

Había $2000$ moléculas al comienzo del proceso.

El razonamiento parte de cómo crece el número de copias en la PCR. Cada ciclo consta de desnaturalización, hibridación de los cebadores y extensión, y al terminarlo cada molécula de doble hebra se ha convertido en dos, porque las dos hebras separadas han servido las dos de molde. Como las moléculas nuevas sirven a su vez de molde en el ciclo siguiente, el crecimiento es exponencial de razón dos:

$N = N_0 \cdot 2^{\,n}$

siendo $N_0$ el número inicial de moléculas y $n$ el número de ciclos. Se sustituyen los datos del enunciado, $N = 16\,000$ y $n = 3$:

$16\,000 = N_0 \cdot 2^{3} = 8\,N_0$

Se despeja $N_0$:

$N_0 = \dfrac{16\,000}{8} = 2\,000$

Al comienzo del proceso había, por tanto, $2\,000$ moléculas de ADN. Puede comprobarse siguiendo los tres ciclos uno a uno: de $2\,000$ se pasa a $4\,000$, de ahí a $8\,000$ y de ahí a $16\,000$.