SOLUCIONARIO
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ANUAL
Ciclo celular: mitosis
SOLUCIONARIO GUÍA Ciclo celular: mitosis
Ítem Alternativa Habilidad
1. B Comprensión 2. B Comprensión 3. E ASE 4. D Reconocimiento 5. B Reconocimiento 6. C Reconocimiento 7. A ASE 8. A Reconocimiento 9. B Aplicación 10. C Comprensión 11. D Reconocimiento 12. E ASE 13. D Comprensión 14. B Comprensión 15. B Aplicación 16. D Aplicación 17. D Comprensión 18. D Aplicación 19. C Aplicación 20. E ASE 21. A Comprensión 22. E Comprensión 23. A Comprensión 24. B Comprensión 25. C Comprensión
Ítem Alternativa Defensa
1. B Los cromosomas representan el estado compactado del material genético, por lo que este pierde la capacidad de dirigir la síntesis de proteínas (A incorrecta). El objetivo que persigue esta compactación de ADN es empaquetar el ADN para que sea repartido equitativamente entre las células hijas (B correcta).
Si bien los cromosomas son necesarios para que pueda ocurrir recombinación genética y permutación cromosómica, estos procesos ocurren en la meiosis y no en la mitosis (C y E incorrecta).
La formación del huso mitótico, en la célula animal, depende del centrosoma o centro organizador de microtúbulos, que incluye a los centriolos (D incorrecta).
2. B Los organismos diploides poseen dos juegos cromosómicos (2n), que son aportados por cada uno de los progenitores durante la fecundación de los gametos. El juego paterno con 23 cromosomas y el materno con 23 cromosomas en el caso de nuestra especie. Las células haploides (de los organismos diploides) no duplican su material genético. La formación de tétradas tiene la finalidad de intercambiar el material genético en la sinapsis de los cromosomas homólogos. La alternativa D es incorrecta porque aunque haya dos mitosis sucesivas, el proceso sigue la misma secuencia. En el caso de la alternativa E, la separación de cromátidas hermanas durante la anafase, aumenta temporalmente el número de cromosomas, debido al paso de cromosomas de doble cromátida a cromosomas simples (una cromátida).
3. E Habilidad del pensamiento científico: Procesamiento e
interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos.
Como se señala en el enunciado, el paso de una etapa a otra del ciclo celular está regulada por ciertos agentes, como las proteínas ciclinas, que varían su concentración a lo largo del ciclo. Estas variaciones se asocian a puntos de control que permiten o evitan el paso de una etapa a otra. En el caso de las ciclinas que se muestran en el gráfico, podemos ver que la ciclina D comienza a aumentar su concentración al inicio del ciclo, se mantiene alta en las etapas S y G2 y luego cae fuertemente en la fase M. La ciclina A, en tanto, comienza a aumentar su concentración al final de G1, alcanza una concentración máxima en G2 y luego cae fuertemente. Dado que estas dos ciclinas presentan un comportamiento distinto, podemos inferir que ejercen efectos regulatorios distintos y, por lo tanto, una no puede reemplazar la función de la otra (opción I incorrecta).
La ciclina E, alcanza un peak en el punto de control que regula el paso de G1 a S. Por ello, si se inhibe la ciclina E, la célula permanecerá en G1, y en consecuencia no podrá duplicar su ADN.
La ciclina B aumenta en la etapa G2 y alcanza su peak en el paso de G2 a M, por lo tanto se infiere que regula este paso.
4. D La organización del huso mitótico es un evento que ocurre durante la mitosis. En la interfase, como preparación para la mitosis, se sintetiza el ADN (periodo S) y se duplican los centriolos (G2).
5. B Para que el material genético cambie su estado de cromatina a cromosoma se asocia a las histonas, que se encargan de empaquetar paulatinamente el ADN, asegurando de esa manera la repartición equitativa del material genético. El material genético se organiza alrededor de ellas, formando las unidades de compactación, denominadas nucleosomas, donde estas, al unirse (con la ayuda de las H1), van generando la fibra
de cromatina compactada.
6. C Las células que resultan de la mitosis son diploides, es decir 2n cromosomas (dos juegos cromosómicos: paterno y materno) y 2c ADN (se encuentran cromosomas homólogos simples).
7. A Habilidad del pensamiento científico: Identificación de
teorías y marcos conceptuales, problemas, hipótesis,
procedimientos experimentales, inferencias y conclusiones, en investigaciones científicas clásicas o contemporáneas.
En el enunciado se presentan los antecedentes de un problema científico, los resultados de una investigación y la conclusión elaborada a partir de ellos. Una conclusión surge de la aceptación o rechazo de la hipótesis. En este caso, se concluyó que “las células del tejido observado están en distintas etapas del ciclo celular”. Por lo tanto, la hipótesis debe ser coherente con esta conclusión y debe ser posible someterla a prueba (aceptarla o rechazarla) mediante el procedimiento experimental descrito.
La hipótesis de la alternativa A señala que las células de un tejido vegetal en crecimiento sincronizan sus ciclos celulares. Mediante el estudio realizado es posible rechazar esta hipótesis, puesto que se observaron diferencias estructurales y funcionales entre las células. Esto permite concluir que se encuentran en distintas etapas del ciclo celular, por lo que estos NO están sincronizados (A correcta). Cabe señalar que si bien es rechazada, esta sigue siendo una hipótesis válida y correctamente formulada.
La alternativa B es incorrecta, porque no se evalúa el paso de una etapa a otra del ciclo celular, ni se estudian las moléculas que regulan dicho paso, por lo que esta hipótesis no podría someterse a prueba mediante el experimento descrito ni permitiría llegar a la conclusión que se plantea.
La alternativa C es incorrecta, porque generaliza a “todas las células de una planta”, mientras que el estudio se limitó solo a un tipo celular de la planta. Las alternativas D y E son incorrectas, porque no se evaluaron células animales que permitan establecer un contraste con las células vegetales, y porque no se compararon células vegetales de distintas especies ni bajo distintas condiciones ambientales. Por lo tanto, ninguna de estas hipótesis puede ser sometida a prueba mediante el estudio descrito ni permite llegar a la conclusión señalada.
8. A La diferenciación celular tiene el costo de que la célula pierde la capacidad de división celular, tal como ocurre con las neuronas, células musculares y eritrocitos, que luego de alcanzar el estado de madurez, no se vuelven a dividir.
9. B Se observan 4 cromosomas, que se pueden organizar en dos parejas de morfología similar. Por lo tanto, hay dos pares de homólogos.
10. C La figura muestra los pares de cromosomas homólogos alineados en el ecuador de la célula, lo cual es típico de la metafase. Lo que debe ocurrir a continuación es la separación de las cromátidas hermanas, hecho que ocurre en anafase. La separación de cromosomas homólogos, formación de pares de cromosomas homólogos e intercambio de ADN entre cromátidas no hermanas son eventos propios de la primera división meiótica y no ocurren en la mitosis.
11. D Por la característica de la mitosis de mantener la calidad y cantidad de material genético, en un organismo pluricelular con diferenciación sexual, se utiliza para la división de células somáticas, en la renovación celular (reparación de estructuras) y crecimiento (aumento del número de células), manteniendo la misma información genética en las células hijas.
La división de células germinales (células 2n que posteriormente darán origen a las sexuales o gametos n) por mitosis, permite aumentar el número de células iguales entre sí, en la etapa de proliferación de la gametogénesis.
12. E El cariotipo es una técnica que permite ordenar los cromosomas de una especie según tamaño, forma y número; también permite determinar la cantidad de cromosomas de la especie, el sexo del individuo y la presencia de alguna anormalidad en cuanto al número o forma de los cromosomas. En la figura se observa un cariotipo con 47 cromosomas (anormal para la especie humana), de sexo femenino (por la presencia de dos cromosomas X) y una anormalidad en el número de cromosomas 21 (trisomía).
13. D La primera aseveración es incorrecta, porque la repartición de citoplasma es equitativa tanto para la célula animal como para la vegetal. La diferencia de la citodiéresis de la célula vegetal, radica en la formación de la pared celular en anafase, cuando todavía están organizados los filamentos de microtúbulos, lo que permite la generación de la estructura denominada fragmoplasto. Nada de esto ocurre en las células animales, que carecen de pared celular.
14. B Los cromosomas, son estructuras formadas por ADN en su máximo estado de compactación, que aparecen durante la fase M del ciclo celular (E incorrecta). La condensación del material genético permite que este material se entregue en forma equitativa a las células hijas (misma cantidad de cromosomas en cada una), proceso que ocurre en la mitosis (B correcta; D incorrecta).
El material genético se encuentra como cromatina durante la interfase del ciclo celular (A incorrecta). En esta etapa se produce la duplicación del material genético, durante la fase S (C incorrecta). Para permitir que ocurra este proceso, el octámero de histonas debe separarse del ADN momentáneamente, volviéndose a unir una vez que este ha sido copiado.
15. B Las células diploides son aquellas que tienen su dotación cromosómica completa (células somáticas), o también se podría decir, son aquellas que presentan la información de ambos progenitores. Por lo tanto, si una célula somática tiene 12 cromosomas de un solo progenitor, faltan otros 12, para completar la diploidía.
16. D En la figura, la etapa designada con el número 3 corresponde a G1. En esta etapa, la célula se acaba de dividir, por lo que los cromosomas están constituidos por una cromátida pero se conserva el número diploide de cromosomas. Por lo tanto, la célula contiene 10 cromosomas (2n) y una cantidad de ADN igual a 2c.
17. D La recombinación genética o crossing over es un fenómeno que se da en meiosis, durante la profase I. Como resultado de este proceso aparecen nuevas combinaciones de genes, que favorecen la variabilidad genética de los individuos.
El resto de los procesos indicados en el ejercicio, sí se producen como resultado de divisiones mitóticas. La clonación, ya sea natural o artificial, es la obtención de organismos genéticamente idénticos, por lo que involucra solamente divisiones mitóticas. La cicatrización de heridas requiere de la reparación del tejido dañado, involucrando un aumento del número de células para reemplazar a las dañadas, lo que ocurre por mitosis.
18. D Durante la anafase, la célula es temporalmente tetraploide (4n) producto de la separación de los cromosomas homólogos, que
son dobles en metafase y pasan a ser simples, al separarse sus cromátidas hermanas, en anafase. Como cada cromátida hermana es ahora un cromosoma independiente y aún no se forman núcleos separados, la célula 2n = 20 tendrá momentáneamente 40 cromosomas simples en anafase (I correcta). Como cada cromosoma simple está formado por una cromátida, la célula contiene 40 cromátidas (III incorrecta). Cada cromátida corresponde a una molécula de ADN, por lo que también habrá 40 de estas (II correcta).
19. C La cromatina corresponde a una asociación de ADN y proteínas, que permiten la condensación del material genético en distintos grados. Cada cromátida de una célula corresponde a una molécula de ADN asociado a proteínas, es decir, a una fibra de cromatina. Durante la etapa S de la interfase, la célula experimenta duplicación de las fibras de cromatina, para formar cromosomas dobles (cada uno con dos cromátidas). Las células somáticas humanas en G1 presentan 46 cromosomas simples, y por lo tanto, 46 cadenas de cromatina. Al duplicarse el ADN en la fase S, se forman 46 cromosomas dobles, con dos cromátidas cada uno, por lo que al final de la interfase la célula dispone de 92 fibras de cromatina condensadas.
20. E El gráfico muestra los cambios en la cantidad de ADN (c) en las diferentes etapas del ciclo celular. En las etapas 1, 3 y 5, el contenido de ADN no cambia, en la 2 se duplica y en la etapa 4 se reduce a la mitad. A partir de esta información se puede deducir que la etapa 2 corresponde a la fase S del ciclo celular, donde se duplica el material genético (alternativas A y C incorrectas), y que en la etapa 4 ocurre la mitosis, pues en esta fase del ciclo celular el material genético se reparte entre dos células hijas, reduciendo a la mitad el contenido de ADN para retornar al contenido de la célula madre, previo a la replicación (alternativa E correcta). A partir de esta información podemos establecer que las etapas 1 y 5 corresponden a G1 y que la etapa 3 corresponde a G2.
En el gráfico se observa que la cantidad de material genético cambia dos veces a lo largo del ciclo, aumentando en la etapa 2 (S) y reduciéndose a la mitad en la etapa 4 (M; alternativa B incorrecta). Estas variaciones del contenido de ADN no son progresivas a lo largo de todo el ciclo, sino que hay etapas en que la cantidad de ADN se mantiene constante (1, 3 y 5), otra en que aumenta de forma progresiva (2) y otra en que se reduce de forma abrupta (4; alternativa D incorrecta).
21. A El orden correcto de las etapas del ciclo celular es G1 - S - G2 - Profase - Metafase - Anafase - Telofase - Citocinesis. Como se trata de un proceso cíclico podemos tomar como comienzo cualquiera de las etapas pero manteniendo el orden indicado. Esto se cumple en la alternativa A. Las alternativas B y C son incorrectas, porque en ella G2 precede a S. En la alternativa D anafase está antes que metafase, lo que es incorrecto y en la E telofase precede a anafase, por lo que tampoco es correcta.
22. E Durante la etapa G2 de la interfase del ciclo celular se sintetizan proteínas y se replican estructuras celulares en preparación para la división celular. Entre estas estructuras se encuentran los centriolos, que deben duplicarse para dirigir la formación del huso mitótico. Por ende, si no se terminan de duplicar los centriolos (en el caso de la célula animal eucarionte), durante la profase de la mitosis no se formará el huso mitótico (E correcta) y la célula no podrá dividirse. Además, esta etapa es un último punto de control para asegurarse de que no haya daño en el ADN recién replicado, por lo que la célula no puede pasar directamente desde S a M (C incorrecta).
El incremento de la capacidad metabólica de la célula ocurre durante la fase G1 (B incorrecta). Durante esta etapa también es posible que algunas células entren en G0, diferenciándose y quedando fuera del ciclo celular (D incorrecta).
La duplicación del material genético (ADN) ocurre durante la fase S del ciclo celular (A incorrecta).
23. A En la célula señalada con el número 4 se puede observar un núcleo, dentro del cual se distingue el nucléolo. Por lo tanto, esa célula se debe encontrar en interfase (D incorrecta). En la célula 1 ya ha desaparecido el nucléolo y se está produciendo la condensación de los cromosomas, por lo que sería la imagen correspondiente a la profase (A correcta). En las células 3 y 2 no se observa ya la carioteca. En la primera de ellas se observan los cromosomas alineados en el ecuador de la célula, es decir, corresponde a una metafase (C incorrecta), mientras que en la célula número 2 se está produciendo la separación de cromátidas (anafase; B incorrecta). Por último, en la célula 5 se ha producido ya la separación de los dos núcleos, los cuales están nuevamente rodeados por membranas y ha comenzando la descondensación de los cromosomas y la división del citoplasma con la creación de una nueva pared celular. Por lo tanto, esta célula se encontraría en telofase – citocinesis (E incorrecta).
24. B En la figura aparecen señaladas las cromátidas, unidades longitudinales de los cromosomas unidas por medio del centrómero. Las cromátidas de un mismo cromosoma, idénticas entre sí, se conocen como cromátidas hermanas. Las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos corresponden a cromátidas homólogas. Estas tienen la misma forma y tamaño y los mismos genes pero no necesariamente la misma información (alelos), ya que proceden de distinto progenitor.
25. C La célula número 3 se encuentra en interfase, ya que es posible observar el núcleo, dentro del cual se visualiza el nucléolo y el material genético en forma de cromatina. En el citoplasma se observa un par de centriolos, aún sin duplicar. En la célula 2, que corresponde a la profase, se ha producido ya la duplicación de los centriolos, ha comenzado la formación del huso mitótico y en el interior del núcleo se observa el material genético, que ha comenzado a condensarse. En la célula 5 (metafase), ya no
está presente la membrana nuclear, los centriolos se encuentran en los respectivos polos de la célula y los cromosomas alineados en el ecuador. En la célula 1 (anafase) se está produciendo la separación de las cromátidas hermanas de los cromosomas. Por último, en el número 4 (telofase - citocinesis), los cromosomas se encuentran ya en los polos opuestos de la célula, habiendo comenzado el proceso de descondensación y rodeados nuevamente por la membrana nuclear. Por otra parte, se está produciendo el estrangulamiento de la membrana celular, que tendrá como consecuencia la división del citoplasma dando lugar a las dos células hijas.
