INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN BIOTECNOLOGIA APLICADA
MBA MAESTRIA EN BIOTECNOLOGÍA APLICADA MBA
GUÍA TEMATICA PARA EL EXAMEN DE CONOCIMIENTOS
Presentación
El propósito de la presente GUÍA temática es auxiliar al aspirante para presentar la parte de conocimientos del examen de admisión de ingreso a la MBA. El examen de admisión y la presente GUÍA temática constan de SEIS materias, de las que SOLO CUATRO de ellas se presentan de manera obligatoria en el examen. Al final de esta GUÍA se encuentran algunas preguntas de muestra.
BIOQUIMICA
A. Agua, pH y equilibrio iónico.
Propiedades fisicoquímicas del agua en relación con sistemas biológicos pH y soluciones amortiguadoras
B. Aminoácidos y proteínas
Clasificación, Características estructurales y Propiedades fisicoquímicas de los aminoácidos Conceptos generales sobre el enlace peptídico y las estructuras de proteínas.
Funciones biológicas de las proteínas, (transporte, estructurales, reguladoras, catalíticas, etc.) C. Enzimas (conceptos básicos y cinéticas)
Características fisicoquímicas de las enzimas
Cinética enzimática (Michaelis-Menten, Lineweaver-Burk) Inhibición enzimática (inhibición competitiva, no competitiva) Enzimas reguladoras (enzimas alostéricas)
Coenzimas y vitaminas D. Lípidos
Estructura, Clasificación y Propiedades fisicoquímicas de los lípidos Lípidos con actividad biológica (estructurales y de almacenamiento) Catabolismo, Anabolismo y regulación de lípidos (B-oxidación) Lipoproteínas
E. Carbohidratos
Características generales de los carbohidratos
Monosacáridos (estructura, clasificación, propiedades) Polisacáridos (estructurales, de reserva)
Glucoproteínas y glucolípidos y sus Funciones biológicas
• Glucólisis y metabolismo de hexosas i. Productos de la glucolisis
ii. Destino del piruvato en condiciones aerobias y anaerobias iii. Utilización de otros sustratos en la glucólisis
• Ciclo de Krebs.
i. Rutas Biosintéticas acopladas al Ciclo de Krebs ii. Reacciones anapleróticas
iii. Regulación del ciclo de Krebs
iv. Ciclo del glioxalato en plantas y bacterias
• Transporte de electrones y fosforilación oxidativa i. Procesos asociados a membrana
ii. Reacciones redox
iii. Cadena transportadora de electrones (sistemas enzimáticos involucrados) iv. Síntesis de ATP
v. Inhibidores de la fosforilación oxidativa Gluconeogénesis (regulación)
Anabolismo y catabolismo de glucógeno Vía de la pentosa fosfato
G. Fotosíntesis
Aspectos generales Fijación de CO2 Síntesis de ATP Ciclo de Calvin-Benson
BIBLIOGRAFIA
D. Nelson, M.M. Cox and A. L. Lehninger, 2004, Principles of Biochemistry, (4ª ed). Worth Publishers Inc. New York. 2004.
Horton, R.H., Moran, L.A., Ochs, R.S., Rawn, J.D. Scrigeour, K.G. Stryer, L., Bioquímica. Ed.
Prentice Hall Hispanoamericana. México. 1995.
Donald J. Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. Pratt. Fundamentals of Biochemistry : Life at the Molecular Level, 2nd Edition. John Wiley and Sons. New York. 2005.
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
A. Compartimentos celulares de procariontes y eucariontes: Organización, dinámica y funciones Sistemas membranales celulares: estructura y transporte a través de la membrana
Núcleo: envoltura y matriz Cloroplastos y mitocondrias: origen y evolución B. Citoesqueleto
Composición y Funciones
Dinámica: regulación del ensamblaje-desensamblaje de los sistemas filamentosos C. División celular y diferenciación
Ciclo celular Mitosis y citocinesis Meiosis y gametogénesis D. Virus: concepto, estructura y ensamblaje
E. Genómica
Estructura de ácidos nucleicos Estructura de genes procariontes y eucariontes
Estructura del genoma: DNA repetido, familias génicas, elementos transponibles
F. Mantenimiento del genoma procarionte y eucarionte
Replicación Daño y reparación Recombinación
G. Expresión génica y regulación en procariontes y eucariontes
El código genético Transcripción Procesamiento del RNA Traducción
H. Regulación de la expresión génica
Control positivo y negativo del operón Reconocimiento de promotores por las RNA polimerasas Atenuación y antiterminación Elementos regulatorios en cis
Factores regulatorios en trans Modificaciones post-traduccionales de proteínas Degradación de proteínas
BIBLIOGRAFIA
Bruce Alberts. Molecular Biology of the Cell. Ed. Garland Science. New York. 2004.
Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, 2007, Molecular Cell Biology. Macmillan Pub Ltd. England. 6a ed.
Lewin, Benjamin. Genes VIII. Pearson Prentice Hall. New Jersey. 2004.
QUIMICA
A. Características de los átomos
Características de la materia. Estructura del átomo. Elementos químicos Número de Avogadro El mol Mol de moléculas B. Tabla Periódica
Tabla periódica Clases de la tabla periódica Características de los grupos Estructura atómica de los electrones
C. Enlace Químico
Enlace químico Enlace iónico Enlace covalente Enlaces metálicos Fuerza de Van der Waals Química orgánica
Alcanos Alquenos Alquinos
Grupos funcionales Compuestos aromáticos Alcoholes
Aldehídos Leyes básicas de la química Formación de enlaces químicos Combinación de elementos
D. Ecuaciones Químicas
Principio de Le Chatelier Soluciones Clasificación de soluciones Unidades de concentración Densidad Molaridad
Normalidad Partes por millón Ecuaciones químicas Balance de ecuaciones químicas
E. Ácidos, Bases, Sales y pH
Ácidos Bases Sales
pH pOH Constante de disociación
BIBLIOGRAFIA
Brown T, Lemay H, E. Chemistry: The Central Science. Prentice Hall, Inc. New Jersey 1991. Brody, J.E.;
Hollum, J.R. Fundamentals of Chemistry, 3a Edition, John Wiley and Sons: Nueva York-EE.UU. 1988
MICROBIOLOGIA
A. Clasificación y taxonomía microbiana
Evolución celular y secuencias de ARN ribosomal
Los dominios primarios (bacteria, archaea y eukaria) y sus características principales Bacterias: características morfológicas y fisiológicas. Técnicas de identificación.
Hongos: características morfológicas y fisiológicas. Técnicas de identificación.
Algas: características generales, hábitat y nutrición.
Protozoarios: características generales, hábitat y nutrición.
Virus: Características generales, estructura, reproducción, virus bacterianos, de animales y de plantas.
Microorganismos: heterotróficos, autotróficos, quimiolitotróficos, aerobios, anaerobios y facultativos.
B. Estructura y función celular microbiana
Apéndices: flagelos, fimbrias, pili Cápsulas
Pared celular Periplasma
Membrana citoplasmática Endoesporas
Comparación entre la estructura de las células procarióticas y eucarióticas C. Aislamiento, y Crecimiento microbiano
Medición del crecimiento microbiano
Efecto de parámetros ambientales (temperatura, pH, actividad acuosa, oxígeno) en el crecimiento.
Métodos de control: esterilización, pasteurización, desinfección, etc.
BIBLIOGRAFIA
Madigan M.T., Martinko J.M., Parker J. Brock, Biology of Microorganisms. 10a ed. Prentice Hall International, Inc. New Jersey, E.U. 2003.
Tortora G.J., Funke B.R., Case C.L. Microbiology, an introduction. 7a ed. Addison Wesley Logman, E.U.
2001.
MATEMATICAS
A. Números, racionales irracionales, fracciones
B. Exponentes, notación científica y uso de logaritmos C. Algebra:
Simplificación y factorización de expresiones algebraicas Operaciones con polinomios
Resolución de ecuaciones de 1er grado con una variable Resolución de ecuaciones de 2o grado con una variable D. Geometría Analítica:
Concepto de función y ecuación, tipos de solución Ecuaciones de recta, circunferencia, elipse y parábola Raíces de ecuaciones polinómicas
E. Cálculo diferencial e integral:
Definición de función y derivada, razón de cambio, ejercicios
Concepto de cálculo integral, integral definida e indefinida y ejercicios F. Bioestadística:
Tipos de gráficos (histograma y polígono de frecuencias)
Estadística Descriptiva Medidas de tendencia central Medidas de dispersión Estadística Inferencial
BIBLIOGRAFIA
Crowe, Alan. 1969. Mathematics for Biologists. Academic Press. New York. Serie Schaums, McGraw Hill Granville, Smith y Longley,CÁLCULO, Editorial Uthea.
Erwin Kreyszig, Advanced Engineering Mathematics, 5th Edition
PRINCIPIOS DE INGENIERÍA
A. Sistemas de Unidades. Conversiones y Equivalencias. (Paréntesis unitario)
B. Definiciones, conceptos básicos e importancia de la Ingeniería Química, Bioquímica, etc.
Qué es Ingeniería Qué es un proceso químico
Procesos por lotes y continuo Importancia de las ecuaciones diferenciales en la Ingeniería.
C. Tipos de procesos y Diagramas de Flujo D. Definición e importancia de la Termodinámica.
Conceptos fundamentales: Sistema, temperatura, energía, presión.
Ley cero de la Termodinámica
Primera y Segunda ley de la Termodinámica
E. Conceptos de operaciones unitarias y fenómenos de transporte Analogía entre los fenómenos de transferencia
Ecuación general del transporte molecular. Flujo, difusividad y gradiente Ecuaciones de cambio
Procesos transitorios y estacionarios F. Balances de Materia y Energía
G. Flujo de Fluidos
Flujo Laminar y Turbulento Números Adimensionales
Ecuación de Bernoulli Aplicaciones. Cálculo de redes de flujo Concepto de Reología y Diagrama de Flujo
BIBLIOGRAFIA
Doran, M. Pauline, 1995, Bioprocess Engineering Principles, Academic Press, London.
huler, Michael & Kargi, Fikret. Bioprocess Engineering: Basic concepts. Prentice-Hall, Inc. (1992). New Jersey.
Geankoplis C.J., 1998, Procesos de transporte y operaciones unitarias, 3ª Ed. CECSA
Bailey J.E. and Ollis D.F., 1977, Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw Hill, USA McCabe W.L., Smith J.C. and Harriot P, 1993, 5th Ed. Unit Operations of Chemical Engineering, McGraw-Hill.
Perry R.H. and Chilton C.H., 1986, 2a Ed. Español, Biblioteca del Ingeniero Químico, Mc-Graw-Hill.
PREGUNTAS DE MUESTRA DEL EXAMEN DE CONOCIMIENTOS Las preguntas son de opción múltiple en las que solo una respuesta es correcta.
Las respuestas se encuentran al final de las preguntas.
BIOQUIMICA
1) Aminoácidos que pueden ser cuantificados por absorción UV
a) alanina, valina b) glicina, ácido aspártico
c) fenilalanina, triptófano d) todos los anteriores
2) Tipo de enlace más abundante presente en la estructura secundaria de una proteína:
a) puente de hidrógeno b) iónico
c) covalente d) hidrofóbico
3) Los monosacáridos, siempre:
a) en forma cristalina son coloridos b) son solubles en disolventes no polares c) son solubles en agua d) son levorotatorios
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR
4) Los elementos estructurales de los nucleótidos son un grupo fosfato, una base nitrogenada, y un:
a) Lípido b) Carbono
c) Azúcar d) Glutamato
5) Complejo enzimático responsable de la Transcripción:
a) DNA polimerasa b) Transcriptasa Reversa
c) RNA polimerasa d) Ninguna de las anteriores.
6) Definidos por la presencia o ausencia de membrana nuclear, respectivamente:
a) Fungi y monera b) Procariontes y eucariontes
c) Asociaciones supramoleculares d) Eucariontes y procariontes
QUIMICA
7) ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto si su análisis muestra que 2.5g del compuesto contiene 0.900 g de calcio y 1.60 g de cloro? Ca=40.1, Cl=35.5
a) CaCl b) Cl3Ca2 c) CaCl2 d) Ca2Cl
8) Un proceso de oxidación implica
a) pérdida de electrones b) ganancia de electrones
c) pérdida de H+ d) ganancia de H+
9) Calcular el pH de la disolución obtenida al diluir 10 ml de una disolución de hidróxido sódico 2 M con agua, hasta un volumen final de 250 ml
a)1.2 b) 3.2
c) 7.2 d) 12.9
MICROBIOLOGIA
10 Son microorganismos procarióticos unicelulares que carecen de pared celular, generalmente carecen de color y son móviles
a) Levaduras b) Protozoarios
c) Bacterias d) Arqueobacterias
11 La reproducción de las bacterias se realiza por el mecanismo:
a) Sexual b) Asexual
c) Esporulación d) Sexual y asexual
12 Al realizar el conteo microbiano, en la dilución 10-3, se cuentan 68 colonias y la muestra fué sembrada por diseminación. ¿Cuál es la cantidad de bacterias que contiene esa muestra? (en UFC/ml)
a) 68 x 10-3 b) 68
c) 68000 d) 68 / 3
MATEMATICAS
13 El resultado de la siguiente operación aritmética: ( 3− 2)( 2+ 3) es:
a) 1 b)
2 3
c)6
d)3
14 En un triangulo rectángulo ¿Cuál es el valor del cateto opuesto, si el cateto adyacente vale 9 y la hipotenusa 15?
a) 13 b) 6 c) 12 d) 14
15 ¿Cuál es la derivada del siguiente polinomio: sen x
x x1 2
6 5 + 2 + ?
a) x
x 2x cos2
30 4 − + b) x
x x2 2cos2 30 4 − 3 +
c) x
x x2 2cos2
30 4 − + d) x
x x2 cos2 30 4 − 3 +
PRINCIPIOS DE INGENIERÍA
16 Propiedad de transporte más importante para el desarrollo de redes de flujo
a) Viscosidad b) Densidad
c) Peso específico d) Gravedad Especifica
17 ¿Cuánto masa existe en 1 gmol de aire si su composición aproximada es de 21% de Oxigeno y 79
% de Nitrógeno y sus pesos moleculares son: 32 y 28 respectivamente?
a) 280 g b) 2.8 g c) 28.8 g d) 0.28 g
18 Se desean concentrar 300ml de un extracto al 5% en volumen disuelto en hexano, hasta una concentración del 90% de aceite; si la densidad del aceite es similar a la del hexano (0.66 g/ml),
¿Qué cantidad de la solución concentrada de aceite se obtiene?
a ) 11 g b ) 9.5 g c ) 15 g d ) 13.5 g
RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS DE MUESTRA
Las preguntas son de opción múltiple en las que solo una respuesta es correcta.
BIOQUIMICA c) a) c)
1) Aminoácidos que pueden ser cuantificados por absorción UV.
Los aminoácidos se agrupan en función del grupo R que lo caracteriza, los aminoácidos que absorben luz UV son los que en su grupo tienen un anillo aromático, en este caso la respuesta es:
c) fenilalanina, triptófano
2) Tipo de enlace más abundante presente en la estructura secundaria de una proteína:
Al mencionar la palabra secundaria en la estructura de las proteínas, el enlace peptídico deja de ser importante, el enlace iónico solo se puede dar en función del pH de la solución, el hidrofóbico depende en qué está disuelta la proteína, por lo que en este caso la respuesta es:
a) puente de hidrógeno
3) Los monosacáridos, siempre:
Todos los azúcares sencillos son solubles en agua, son insolubles en disolventes no polares, algunos pueden dextrorotatorios y otros levorotatorios, la mayoría o todos son incoloros cuando se disuelven en agua, por lo que en este caso la respuesta es:
c) son solubles en agua
BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR c) c) d)
4) Los elementos estructurales de los nucleótidos son un grupo fosfato, una base nitrogenada, y un:
Desde que se descubrió la estructura del ADN, en 1953, se ha publicitado que cada nucleótido está formado por un grupo fosfato, un azúcar, que es una pentosa y una base nitrogenada, y que la secuencia de estás forma el código genético, por lo que en este caso la respuesta es:
c) Azúcar
5) Complejo enzimático responsable de la Transcripción:
Unos años después que se propuso la estructura de la doble hélice, se propuso lo que se conoce como el dogma central de la biología molecular, esto es el conocer cómo fluye la información genética, en este dogma se encuentran tres grandes mecanismos: replicación, transcripción y traducción, el segundo de estos es la síntesis del RNA a partir del DNA, por lo que en este caso la respuesta es:
c) RNA polimerasa.
6) Definidos por la presencia o ausencia de membrana nuclear, respectivamente:
En el largo camino de la evolución, los primeros microorganismos no tenían una membrana que envolviera su material genético y se encontraba suelto en el citoplasma, dando paso posteriormente a un mayor nivel de organización, apareciendo las bacterias con membrana nuclear; por lo que en este caso, de acuerdo a la pregunta, la respuesta correcta es:
d) Eucariontes y Procariontes
QUIMICA c) a) d)
7) ¿Cuál es la fórmula empírica de un compuesto si su análisis muestra que 2.5g del compuesto contiene 0.900 g de calcio y 1.60 g de cloro? Ca=40.1, Cl=35.5
Se puede arribar a esta respuesta por dos caminos: la valencias de los átomos y la ley de las
proporciones. En el primer caso se sabe que el Ca es 2+ y el cloro es -1, por lo que en el compuesto debe haber dos átomos de cloro por uno de calcio, y esto solo se observa en el inciso c). Por otro lado hay que determinar la proporción de cada elemento en el compuesto, esto se hace de manera muy simple al dividir 0.9/2.5, similarmente 1.6/2.5, de esto se obtiene que el compuesto tiene un 36% de Ca y un 64% de cloro. Luego con los pesos moleculares de cada elemento se pueden determinar rápidamente las proporciones de las cuatro posibles respuestas, por ejemplo para los cuatro incisos se obtiene, de manera respectiva para calcio, cloro: (53,47; 43,57; 36,64; 69,31). Se confirma que la respuesta correcta es el inciso c). De manera que en este caso la respuesta es:
c) CaCl2
8) Un proceso de oxidación implica
En la mayoría de las reacciones químicas, aunque no intervenga el oxigeno, existe intercambio de electrones, un reactante pierde electrones y otro los gana, se dice que el que gana electrones reduce su valencia, por lo que en este caso la respuesta es:
a) pérdida de electrones.
9) Calcular el pH de la disolución obtenida al diluir 10 ml de una disolución de hidróxido sódico 2 M con agua, hasta un volumen final de 250 ml
Se sabe que las soluciones de los ácidos van a dar pH´s abajo de 7 mientras que las disoluciones de bases van a dar pH´s arriba de 7, de las cuatro respuestas solo hay dos arriba de 7, sin embargo una de ellas es muy cercana a la neutralidad, y el NaOH es un base fuerte que cuando es 1M produce un pH de 14, por lo que en este caso la respuesta es:
d) 12.9
MICROBIOLOGIA b) d) c)
10 Son microorganismos procarióticos unicelulares que carecen de pared celular, generalmente
Los términos bacteria y arqueo-bacterias son más bien nombres genéricos que engloban muchos grupos de microorganismos, con diversas características, por lo que pueden ser eliminados, al igual que las levaduras que no son móviles, por lo que la respuesta es:
b) Protozoarios.
11 La reproducción de las bacterias se realiza por el mecanismo:
La mayoría de las bacterias se reproducen por vía asexual, por ejemplo por simple división celular, también conocida como fisión binaria, aunque también la esporulación es una forma asexual de reproducción, sin embargo algunas bacterias se reproducen por vía sexual, a través del organelo denominado como Pili o pillus, el cual une o forma un puente entre dos bacterias que intercambian segmentos de DNA, por lo que en este caso la respuesta correcta es:
d) Sexual y asexual.
12 Al realizar el conteo microbiano, en la dilución 10-3, se cuentan 68 colonias y la muestra fué sembrada por diseminación. ¿Cuál es la cantidad de bacterias que contiene esa muestra? (en UFC/ml)
Aquí es importante el factor de dilución y en este caso es de 10 a la menos 3, indicando que la cuenta de colonias se debe de multiplicar por 1,000, que es, 10 elevado a la tres, la respuesta es:
c) 68,000
MATEMATICAS a) c) c)
13 El resultado de la siguiente operación aritmética: ( 3− 2)( 2+ 3) es:
Esta operación algebraica es una de las llamadas productos notables, para los que existen reglas muy claras y precisas, en este caso se trata del producto de un binomio conjugado, en el que la respuesta es la diferencia de los cuadrados, como se trata de la raíz de dos números la solución es simplemente la diferencia de ambos, por lo que la respuesta es:
a) 1.
14 En un triangulo rectángulo ¿Cuál es el valor del cateto opuesto, si el cateto adyacente vale 9 y la hipotenusa 15?
Esta pregunta es típica de la aplicación del teorema de Pitágoras, que aprende uno desde la educación secundaria, el teorema dice que para un triangulo rectángulo, el cuadrado de la hipotenusa es igual a la suma del cuadrado de los catetos, por lo que en este caso hay que elevar al cuadrado el valor de la hipotenusa y restarle el cuadrado del cateto conocido, en este caso (225 – 81) = 144, el resultado es la raíz de este número, por lo que la respuesta correcta es:
c) 12.
15 ¿Cuál es la derivada del siguiente polinomio: sen x
x x1 2
6 5 + 2 + ?
Del cálculo diferencial esta claro que la derivada de un polinomio es la suma de la derivada de cada uno de los términos, la derivada del primer término es 30x4, la derivada del segundo, hay que recordar que al ser un cociente el exponente disminuye en lugar de aumentar y hay un cambio de signo, y finalmente el tercer término, hay que recordar que la derivada de la función seno es la función coseno y viceversa, además hay que recordar, que la derivada de las funciones trigonométricas, se multiplican después por la derivada del argumento, es decir la derivada del ángulo, por todo esto la respuesta correcta es:
c) c) x
x 2x 2cos2 30 4 − +
PRINCIPIOS DE INGENIERÍA a) c) a)
16 Propiedad de transporte más importante para el desarrollo de redes de flujo
Esta pregunta está relacionada con lo que se conocía anteriormente como flujo de fluidos, donde intervienen todas las propiedades de los fluidos, y que por facilidad se agrupan en los números adimensionales como el No de Reynolds. Todas las propiedades son importantes, de las cuatro posibles tres tienen que ver con la densidad, además el conocimiento de la viscosidad es esencial para calcular la resistencia al flujo de los fluidos y se convierte en la propiedad más importante para el diseño. Por lo que la respuesta correcta es:
a) Viscosidad
17 ¿Cuánto masa existe en 1 gmol de aire si su composición aproximada es de 21% de Oxigeno y 79
% de Nitrógeno y sus pesos moleculares son: 32 y 28 respectivamente?
En esta pregunta tiene mucho que ver la lógica, por ejemplo, si un g mol de oxígeno tiene 32 gramos y uno de nitrógeno tiene 28 gramos, 1 gmol de aire formado por solo estos dos elementos tendrá una cantidad intermedia entre esas dos cantidades; ¿qué tan intermedia?, pues estará más cerca al componente mayoritario (nitrógeno), además todas las respuestas tienen los mismos números, por lo que por lógica la respuesta correcta es:
c) 28.8
18 Se desean concentrar 300ml de un extracto al 5% en volumen disuelto en hexano, hasta una concentración del 90% de aceite; si la densidad del aceite es similar a la del hexano (0.66 g/ml),
¿Qué cantidad de la solución concentrada de aceite se obtiene?
En esta pregunta hay que recordar la fórmula que dice que C1*V1 = C2*V2, que se aplica siempre que habla de diluciones y concentraciones, el primer punto es que solo se tienen (0.05)*(300ml) = 15 ml de una solución diluida de un aceite en hexano, ésta se concentra hasta alcanzar una concentración del 90%, por lo que de acuerdo con la fórmula, se desconoce el volumen(2) y se conoce la
concentración(2), al despejar el volumen se tiene (15) / (0.9) = 16.66 ml, para llevarlo a masa hay que multiplicarlo por la densidad, por lo que la respuesta correcta es:
a) 11 g
En la elaboración de esta GUÍA participaron los profesores de la COMISIÓN DE ADMISIÓN a la MAESTRIA EN BIOTECNOLOGÍA APLICADA, del CIBA-IPN, unidad Tlaxcala. Tanto los profesores de la primera época (2007-2009) como los de la segunda época (2009-2011).
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