Dominio 1 · ECEP Educación Media · Biología

La Célula

La célula es la unidad funcional de todo ser vivo y el hilo conductor de la Biología de la media. Este dominio te pide entender cómo la célula obtiene energía (metabolismo aeróbico y anaeróbico), de qué está hecha (biomoléculas orgánicas e inorgánicas) y cómo intercambia materia con su entorno (transporte de membrana y comunicación celular). En su segunda mitad entra al núcleo: cómo se conserva la información genética en la mitosis, qué regula el ciclo celular (y qué falla en el cáncer), cómo la meiosis genera variabilidad, y cómo el ADN se replica, se transcribe y se aprovecha en ingeniería genética. Lo estudiamos desde cero, con esquemas y casos resueltos tal como aparecen en el examen.

Subdominios 1.1, 1.2 y 1.3 del temario Procesos explicados desde cero Casos tipo ECEP resueltos
La célula es la unidad funcional de la vida: su membrana, su citoplasma con organelos y su material genético explican cómo obtiene energía, se regula, se reproduce y transmite información.
Subdominio 1.1 · La célula como unidad funcional

Energía, materia e intercambio con el entorno

Este subdominio te pide contrastar el metabolismo anaeróbico y aeróbico (sus etapas, su ubicación en la célula, sus productos y su eficiencia energética), reconocer las propiedades y funciones de las biomoléculas orgánicas e inorgánicas, y explicar los mecanismos de intercambio entre la célula y su ambiente: transporte pasivo, activo y por vesículas, junto con su papel en la comunicación celular (sinapsis). No se trata de recitar definiciones: la prueba entrega datos, gráficos o un caso experimental y te pide razonar.

1.1

Metabolismo anaeróbico vs aeróbico: cómo la célula obtiene ATP

Desde cero

La célula no usa la glucosa "directo": la degrada por etapas y va guardando la energía liberada en una molécula transportable, el ATP (adenosín trifosfato). La diferencia entre los dos metabolismos es si interviene o no el oxígeno al final.

  • Etapa común — Glucólisis (en el citoplasma): la glucosa (6 carbonos) se parte en 2 piruvatos (3 carbonos cada uno). Es anaeróbica, no necesita O2, y produce una ganancia neta de 2 ATP. Hasta aquí ambos caminos son iguales.
  • Vía anaeróbica — Fermentación (en el citoplasma): sin O2, el piruvato se transforma para regenerar el NAD+ que la glucólisis necesita. En la fermentación láctica (músculo en esfuerzo intenso, bacterias del yogur) el producto es lactato; en la fermentación alcohólica (levaduras) los productos son etanol + CO2. No se gana ATP extra: el balance queda en ≈ 2 ATP.
  • Vía aeróbica — Respiración celular (en la mitocondria): con O2 disponible, el piruvato entra a la mitocondria y sigue dos etapas: el ciclo de Krebs en la matriz mitocondrial (libera CO2 y carga transportadores NADH y FADH2) y la cadena transportadora de electrones en la membrana mitocondrial interna (crestas), donde el O2 es el aceptor final y se forma agua. El balance total ronda los 30 a 38 ATP por glucosa.

En síntesis: misma glucosa, distinto rendimiento. Sin oxígeno la célula apenas saca ≈2 ATP; con oxígeno extrae unas 15 veces más energía.

Idea clave

Productos finales que delatan cada vía: lactato (fermentación láctica) o etanol + CO2 (fermentación alcohólica) sin oxígeno; CO2 + H2O con oxígeno. Y la eficiencia: ≈2 ATP anaeróbica vs ≈30–38 ATP aeróbica.

Error común

Creer que "fermentación" produce alcohol siempre: depende del organismo. La levadura fermenta a etanol; tus músculos fermentan a lactato (no produces alcohol al correr). Y la glucólisis no ocurre en la mitocondria: ocurre en el citoplasma en ambas vías.

Pregunta tipo ECEP
Un atleta corre un sprint de 200 m a máxima intensidad. El aporte de O2 a sus fibras musculares es insuficiente para la demanda. ¿Qué proceso predomina y qué producto se acumula, provocando la fatiga?
  1. A) Respiración aeróbica completa; se acumula CO2 en la matriz mitocondrial.
  2. B) Fermentación alcohólica; se acumula etanol que la fibra elimina por la sangre.
  3. C) Ciclo de Krebs acelerado; se acumula glucosa por exceso de demanda.
  4. D) Fermentación láctica; se acumula lactato en el citoplasma de la fibra muscular.
Correcta: D. Sin O2 suficiente la fibra no puede usar la cadena transportadora, así que recurre a la fermentación láctica: regenera NAD+ convirtiendo piruvato en lactato, cuya acumulación se asocia a la fatiga. A requiere O2, que es justo lo que falta. B es la vía de las levaduras, no del músculo humano (no producimos etanol). C el ciclo de Krebs es aeróbico y necesita O2; además la glucosa se consume, no se acumula.
Pregunta tipo ECEP
En un experimento se cultiva levadura con glucosa. En el tubo A se burbujea oxígeno constantemente; el tubo B se sella sin oxígeno. Tras una hora, ambos tubos consumieron glucosa, pero el A produjo mucho más ATP por molécula de glucosa. ¿Cuál es la mejor explicación?
  1. A) En B la glucólisis no funciona porque necesita oxígeno para partir la glucosa.
  2. B) En A se completan el ciclo de Krebs y la cadena transportadora de electrones, que rinden la mayor parte del ATP; en B solo opera la glucólisis seguida de fermentación.
  3. C) En B la levadura usa respiración aeróbica de respaldo, menos eficiente.
  4. D) En A la fermentación alcohólica produce más ATP que en B.
Correcta: B. Con O2 (tubo A) la célula completa Krebs (matriz) y la cadena de electrones (membrana interna), que aportan la mayor parte de los ≈30–38 ATP; sin O2 (tubo B) solo queda la glucólisis (≈2 ATP) más fermentación, que no suma ATP. A es falso: la glucólisis es anaeróbica y ocurre en ambos tubos. C contradice la definición: sin O2 no hay respiración aeróbica. D la fermentación no genera ATP adicional; su función es regenerar NAD+.
1.2

Biomoléculas: de qué está hecha la célula y para qué sirve cada una

Desde cero

Las biomoléculas son los "materiales" de la célula. Se dividen en dos grandes grupos según si tienen o no carbono formando esqueletos.

Inorgánicas (sin esqueleto de carbono):

  • Agua (H2O): la más abundante. Por ser polar es un excelente solvente ("solvente universal" de la vida); además su alto calor específico le da un rol en la termorregulación (amortigua los cambios de temperatura) y participa como reactivo en muchas reacciones (hidrólisis).
  • Sales minerales: aportan iones como Na+, K+, Ca2+, Cl−. Intervienen en el equilibrio osmótico, los impulsos nerviosos, la contracción muscular y la formación de estructuras (huesos, conchas).

Orgánicas (con esqueleto de carbono):

  • Carbohidratos (glúcidos): función energética de uso rápido (glucosa) y de reserva (glucógeno, almidón). También estructurales (celulosa en plantas).
  • Lípidos: reserva energética a largo plazo (grasas) y, sobre todo, componentes de las membranas (fosfolípidos); algunos son hormonas (esteroides).
  • Proteínas: las más versátiles. Cumplen funciones estructurales (colágeno), de transporte (hemoglobina), de defensa (anticuerpos) y, muy importante, enzimática (catalizan reacciones, como las de la respiración).
  • Ácidos nucleicos (ADN y ARN): almacenan y transmiten la información genética.
Idea clave

Una regla rápida de funciones: carbohidratos = energía rápida, lípidos = reserva y membranas, proteínas = estructura y enzimas, ácidos nucleicos = información, agua = solvente y termorregulación.

Pregunta tipo ECEP
Un análisis de una membrana celular y de las enzimas que catalizan la respiración revela qué biomoléculas predominan en cada caso. ¿Cuál es la asociación correcta?
  1. A) La membrana es principalmente de carbohidratos y las enzimas son lípidos.
  2. B) Tanto la membrana como las enzimas son ácidos nucleicos.
  3. C) La membrana es principalmente de lípidos (fosfolípidos) y las enzimas son proteínas.
  4. D) La membrana es de proteínas y las enzimas son carbohidratos de reserva.
Correcta: C. La membrana se estructura sobre una bicapa de fosfolípidos (lípidos), y casi todas las enzimas son proteínas que catalizan reacciones como las del metabolismo. A invierte los roles. B confunde: los ácidos nucleicos guardan información, no forman membranas ni catalizan la respiración. D los carbohidratos de reserva (glucógeno) son energéticos, no enzimas; y la membrana no es proteína "principalmente".
1.3

Intercambio con el entorno: transporte de membrana y sinapsis

Desde cero

La membrana es selectivamente permeable: decide qué entra y qué sale. Hay tres grandes formas de cruzarla, y la clave para distinguirlas es si se gasta ATP y si se va a favor o en contra del gradiente de concentración (de donde hay más a donde hay menos, o al revés).

  • Transporte pasivo (SIN ATP, a favor del gradiente): la sustancia se mueve sola, de donde está más concentrada a donde lo está menos.
    • Difusión simple: moléculas pequeñas y/o no polares (O2, CO2) cruzan directo la bicapa.
    • Difusión facilitada: moléculas que no pueden cruzar solas (glucosa, iones) pasan a través de proteínas canal o transportadoras, pero siempre a favor del gradiente.
    • Ósmosis: el caso especial del agua, que difunde hacia donde hay más solutos para igualar concentraciones.
  • Transporte activo (CON ATP, en contra del gradiente): la célula "empuja" la sustancia de donde hay menos a donde hay más, gastando energía. El ejemplo clásico es la bomba sodio-potasio (Na+/K+), que saca 3 Na+ y mete 2 K+ contra sus gradientes; es la base del potencial de la neurona.
  • Transporte por vesículas (para partículas grandes): endocitosis (la membrana engloba material y lo mete a la célula) y exocitosis (una vesícula se fusiona con la membrana y libera su contenido afuera).

Comunicación celular — la sinapsis: las neuronas se comunican en uniones llamadas sinapsis. En las sinapsis eléctricas la corriente pasa directo entre células vecinas (muy rápidas). En las sinapsis químicas, la neurona presináptica libera neurotransmisores por exocitosis; estos cruzan el espacio sináptico y se unen a receptores de la neurona siguiente. Aquí se ve cómo el transporte por vesículas hace posible la comunicación.

Error común

Confundir difusión facilitada con transporte activo solo porque "usa una proteína". La diferencia no es la proteína, sino el gradiente y el ATP: la difusión facilitada es pasiva (a favor del gradiente, sin ATP); el transporte activo va en contra del gradiente y gasta ATP.

Mecanismos de paso por la membrana: transporte pasivo (difusión simple, difusión facilitada y ósmosis, a favor del gradiente y sin ATP), transporte activo (bomba Na+/K+, en contra del gradiente y con ATP) y transporte por vesículas (endocitosis y exocitosis).
Pregunta tipo ECEP
Se colocan glóbulos rojos en una solución hipotónica (con menor concentración de solutos que el interior de la célula). Al microscopio se observa que las células se hinchan y algunas estallan. ¿Qué mecanismo lo explica?
  1. A) Transporte activo: la célula bombea agua hacia adentro gastando ATP.
  2. B) Exocitosis: la célula expulsa vesículas de agua y se hincha.
  3. C) Difusión facilitada de sales que arrastran agua hacia afuera.
  4. D) Ósmosis: el agua entra a la célula por difusión, desde el medio con menos solutos hacia el interior con más solutos.
Correcta: D. En medio hipotónico hay menos solutos afuera, así que el agua entra por ósmosis (difusión del agua hacia donde hay más solutos) y la célula se hincha hasta lisarse. A es falso: el agua no se bombea con ATP, difunde sola (pasivo). B la exocitosis saca contenido, no explica la hinchazón por entrada de agua. C si saliera agua la célula se arrugaría, lo opuesto a lo observado.
Pregunta tipo ECEP
Una neurona mantiene, en reposo, una alta concentración de K+ adentro y de Na+ afuera; sostener esa diferencia exige bombear iones en contra de sus gradientes. Si se bloquea con un fármaco la producción de ATP de la célula, esos gradientes se disipan. ¿Qué proceso se vio afectado?
  1. A) La difusión simple de iones a través de la bicapa.
  2. B) La ósmosis del agua hacia el interior de la neurona.
  3. C) El transporte activo de la bomba Na+/K+, que requiere ATP para mover iones en contra del gradiente.
  4. D) La endocitosis de neurotransmisores en la sinapsis.
Correcta: C. Mantener iones en contra de su gradiente exige transporte activo; la bomba Na+/K+ usa ATP para ello, así que al bloquear el ATP la bomba se detiene y los gradientes se disipan. A y B son pasivos (no usan ATP), por lo que bloquearlo no los detiene. D la sinapsis libera neurotransmisores por exocitosis, no los capta por endocitosis para sostener el potencial de reposo.
Pregunta tipo ECEP
En una sinapsis química, la llegada del impulso provoca que vesículas cargadas de neurotransmisor se fusionen con la membrana de la neurona presináptica y liberen su contenido al espacio sináptico. ¿Qué mecanismo de transporte está operando en esa liberación?
  1. A) Endocitosis, porque la célula incorpora material desde afuera.
  2. B) Difusión simple del neurotransmisor a través de la bicapa lipídica.
  3. C) Exocitosis, porque las vesículas se fusionan con la membrana y vierten su contenido al exterior.
  4. D) Transporte activo de neurotransmisores contra su gradiente mediante una bomba.
Correcta: C. Liberar el contenido de una vesícula al exterior fusionándola con la membrana es la definición de exocitosis. A es lo inverso (incorporar material). B los neurotransmisores no cruzan solos la bicapa; viajan empaquetados en vesículas. D el transporte activo mueve iones o solutos individuales con una bomba, no descarga vesículas completas.
Subdominio 1.2 · Material genético y reproducción celular

Conservar la información y generar variabilidad

Aquí la prueba evalúa que expliques cómo la mitosis conserva la información genética (células hijas idénticas), qué factores regulan el ciclo celular (ciclinas, quinasas dependientes de ciclina y puntos de control) y cómo su falla se relaciona con el cáncer, y cómo la meiosis genera variabilidad en los gametos mediante entrecruzamiento y segregación independiente.

2.1

Mitosis: conservar una copia idéntica de la información

Desde cero

La mitosis es la división del núcleo de las células somáticas (del cuerpo) que produce dos células hijas genéticamente idénticas a la madre. Para que cada hija reciba una copia completa, primero el ADN se duplica (en la fase S, antes de la mitosis) y luego los cromosomas se reparten con precisión. Sus fases, en orden:

  • Profase: la cromatina se condensa en cromosomas visibles (cada uno con dos cromátidas hermanas idénticas), desaparece la membrana nuclear y se forma el huso.
  • Metafase: los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial (centro de la célula).
  • Anafase: las cromátidas hermanas se separan y migran a polos opuestos. Aquí se asegura que cada polo reciba un juego completo.
  • Telofase: se reconstruyen las membranas nucleares en cada polo; luego la citocinesis divide el citoplasma y nacen dos células.

Resultado: de una célula 2n salen dos células 2n idénticas. Por eso la mitosis sirve para crecer, reparar tejidos y reproducir organismos asexuales.

Idea clave

Truco para el orden de las fases: P-M-A-T (Profase, Metafase, Anafase, Telofase). En metafase los cromosomas se alinean al medio; en anafase se separan las cromátidas hacia los polos.

Pregunta tipo ECEP
Una célula somática humana (2n = 46) completa correctamente la mitosis. ¿Cuántas células se obtienen y con qué dotación cromosómica, respecto de la célula madre?
  1. A) Cuatro células con 23 cromosomas cada una, genéticamente distintas.
  2. B) Dos células con 46 cromosomas cada una, genéticamente idénticas a la madre.
  3. C) Dos células con 23 cromosomas cada una, listas para la fecundación.
  4. D) Cuatro células con 46 cromosomas cada una, idénticas a la madre.
Correcta: B. La mitosis produce dos células hijas idénticas y con la misma dotación (2n = 46); es el mecanismo que conserva la información. A y D dan cuatro células: eso es meiosis (A) o un error de conteo (D). C describe gametos haploides (n = 23), producto de la meiosis, no de la mitosis.
2.2

Regulación del ciclo celular: ciclinas, CDK y cáncer

Desde cero

El ciclo celular es la secuencia que recorre una célula desde que nace hasta que se divide: la interfase (fases G1, S y G2, donde crece y duplica su ADN) y la fase M (mitosis + citocinesis). Dividirse en el momento equivocado o con ADN dañado sería desastroso, así que el ciclo está finamente regulado.

  • Ciclinas: proteínas cuya concentración sube y baja a lo largo del ciclo. Actúan como una "señal de tiempo".
  • CDK (quinasas dependientes de ciclina): enzimas que solo se activan al unirse a su ciclina. El complejo ciclina-CDK dispara los pasos de cada fase.
  • Puntos de control (checkpoints): "semáforos" que verifican que todo esté bien antes de avanzar:
    • G1: ¿la célula tiene tamaño y recursos? ¿el ADN está sano?
    • G2: ¿el ADN se duplicó completo y sin errores?
    • M (del huso): ¿los cromosomas están bien anclados antes de separarse?

El cáncer como falla de la regulación: si mutan los genes que controlan estos puntos (por ejemplo, los que frenan el ciclo o reparan el ADN), la célula se divide sin control, ignorando los checkpoints, y forma tumores. El cáncer es, en esencia, una falla de la regulación del ciclo celular.

Error común

Pensar que el cáncer es "un virus" o "una toxina" que se mete a la célula. Aunque algunos factores (tabaco, radiación, ciertos virus) causan mutaciones, el cáncer en sí es una proliferación descontrolada por fallo de los genes que regulan el ciclo, no un agente externo dividiéndose dentro tuyo.

Pregunta tipo ECEP
En un tejido se detectan células que se dividen sin detenerse, incluso cuando su ADN presenta daños que normalmente bloquearían la división. El análisis muestra que los puntos de control ya no frenan el ciclo. ¿Cuál es la mejor interpretación?
  1. A) Las células detuvieron su metabolismo y por eso no reparan el ADN.
  2. B) Las células están en meiosis y por eso generan variabilidad descontrolada.
  3. C) El exceso de oxígeno acelera la mitosis de manera normal.
  4. D) Hay una falla en la regulación del ciclo celular: sin checkpoints funcionales, las células proliferan de forma descontrolada, como en el cáncer.
Correcta: D. Que los puntos de control no detengan una célula con ADN dañado es exactamente la falla de regulación del ciclo que caracteriza al cáncer: división descontrolada. A contradice los datos: las células se dividen activamente, no detuvieron su metabolismo. B la meiosis produce gametos y ocurre en células germinales, no explica la proliferación de un tejido somático. C el oxígeno no acelera la mitosis ni vuelve "normal" ignorar los checkpoints.
Pregunta tipo ECEP
En un cultivo se inhibe la unión entre las ciclinas y las CDK. ¿Qué efecto más probable tendrá sobre las células?
  1. A) Las células avanzarán más rápido por el ciclo, porque las ciclinas frenan la división.
  2. B) El ciclo celular se detendrá, porque los complejos ciclina-CDK son los que activan el paso de una fase a la siguiente.
  3. C) Las células harán meiosis en vez de mitosis.
  4. D) No habrá efecto, porque las CDK funcionan solas sin ciclinas.
Correcta: B. Las CDK solo se activan unidas a su ciclina; ese complejo es el "motor" que impulsa cada transición del ciclo. Sin la unión, el ciclo se detiene. A invierte la lógica: las ciclinas impulsan, no frenan. C bloquear ciclina-CDK no convierte una mitosis en meiosis. D es falso por definición: las CDK dependen de la ciclina (de ahí su nombre).
2.3

Meiosis: combinaciones cromosómicas y variabilidad de los gametos

Desde cero

La meiosis es la división que produce los gametos (óvulos y espermatozoides). A diferencia de la mitosis, reduce a la mitad el número de cromosomas (de 2n a n, haploide) en dos divisiones sucesivas, y genera cuatro células hijas genéticamente distintas. Esa diversidad viene de dos fuentes:

  • Entrecruzamiento (crossing-over): en la profase I, los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos. Así se mezclan los alelos del padre y de la madre dentro de un mismo cromosoma: surgen combinaciones nuevas.
  • Segregación independiente: en la metafase I, cada par de homólogos se orienta al azar, de modo que los cromosomas maternos y paternos se reparten en combinaciones distintas en cada gameto.

El resultado es variabilidad genética: cada gameto lleva una combinación cromosómica única, lo que (junto con la fecundación al azar) explica que los hermanos sean distintos entre sí. Esta variabilidad es la materia prima de la evolución.

Idea clave

Mitosis = conservar (2 células idénticas, 2n). Meiosis = variar y reducir (4 células distintas, n). El entrecruzamiento y la segregación independiente son las dos fuentes de variabilidad en los gametos.

Mitosis vs meiosis: la mitosis da dos células 2n idénticas (conserva la información); la meiosis da cuatro células n distintas, con variabilidad aportada por el entrecruzamiento (profase I) y la segregación independiente (metafase I).
Pregunta tipo ECEP
Un investigador compara dos divisiones de la misma especie (2n = 8). En la división X se obtienen 2 células con 8 cromosomas idénticas a la madre; en la división Y se obtienen 4 células con 4 cromosomas, todas distintas. ¿Qué procesos son X e Y?
  1. A) X es mitosis e Y es meiosis.
  2. B) X es meiosis e Y es mitosis.
  3. C) Ambas son mitosis, en distintos tejidos.
  4. D) Ambas son meiosis, con distinto número de divisiones.
Correcta: A. Dos células idénticas con la dotación completa (2n) es mitosis (X); cuatro células haploides (n) y distintas es meiosis (Y). B invierte la asignación. C la mitosis nunca reduce a n ni genera 4 células distintas, así que Y no puede ser mitosis. D la meiosis no produce células idénticas con dotación completa, así que X no puede ser meiosis.
Pregunta tipo ECEP
Dos hermanos comparten los mismos padres, pero tienen combinaciones de rasgos muy distintas. ¿Qué procesos de la meiosis explican mejor esa variabilidad entre gametos?
  1. A) La replicación semiconservativa del ADN durante la fase S.
  2. B) El entrecruzamiento y la segregación independiente de los cromosomas durante la meiosis.
  3. C) La mitosis de las células somáticas, que copia el ADN fielmente.
  4. D) La exocitosis de cromosomas hacia los gametos.
Correcta: B. La variabilidad de los gametos proviene del entrecruzamiento (intercambio de fragmentos entre homólogos en profase I) y de la segregación independiente (reparto al azar en metafase I). A la replicación copia el ADN fielmente, no genera variabilidad. C la mitosis conserva, no diversifica, y no forma gametos. D la exocitosis es transporte de vesículas, no reparte cromosomas.
Subdominio 1.3 · Genoma, genes e ingeniería genética

Del ADN como portador a sus aplicaciones

Este subdominio te pide reconocer los experimentos que evidenciaron al ADN como portador de la información (Griffith, Avery, Hershey-Chase), comprender el modelo de Watson y Crick y los procesos de replicación y transcripción, y conocer aplicaciones de la ingeniería genética (clonación, terapia génica, producción de hormonas recombinantes).

3.1

El ADN como portador: los experimentos clave

Desde cero

Antes de saber que el ADN era el material hereditario, muchos creían que lo eran las proteínas (más variadas). Tres experimentos lo aclararon:

  • Griffith (1928) — la "transformación": con la bacteria Streptococcus pneumoniae, mostró que una cepa inofensiva (R) se volvía letal (S) al mezclarse con restos de bacterias S muertas por calor. Algo pasaba de las muertas a las vivas: el "principio transformante". Aún no sabía qué molécula era.
  • Avery, MacLeod y McCarty (1944): repitieron el experimento destruyendo selectivamente cada tipo de molécula. La transformación solo se perdía al destruir el ADN (no al destruir proteínas). Conclusión: el principio transformante es el ADN.
  • Hershey-Chase (1952) — los virus marcados: usaron bacteriófagos (virus que infectan bacterias) marcando el ADN con fósforo radiactivo (32P) y las proteínas con azufre (35S). Tras la infección, dentro de la bacteria entraba el 32P (ADN), no el 35S. Confirmaron que el material que dirige la herencia es el ADN.

La secuencia histórica muestra cómo la ciencia acumula evidencia: Griffith descubre el fenómeno, Avery identifica la molécula y Hershey-Chase lo confirma con marcaje radiactivo.

Pregunta tipo ECEP
En el experimento de Hershey y Chase, el ADN de los fagos se marcó con 32P y sus proteínas con 35S. Tras infectar bacterias, la radiactividad 32P apareció dentro de las bacterias, mientras que el 35S quedó afuera. ¿Qué conclusión respalda este resultado?
  1. A) Las proteínas del fago son el material hereditario, porque el azufre las marca.
  2. B) Ni el ADN ni las proteínas intervienen; lo hace el ARN.
  3. C) Tanto el azufre como el fósforo entraron por igual, así que el resultado no concluye nada.
  4. D) El ADN es el material que entra a la bacteria y dirige la infección, ya que el 32P (que marca el ADN) fue el que ingresó.
Correcta: D. El 32P marca el ADN, y fue justamente la radiactividad que entró a la bacteria; por eso el ADN es el portador de la información que dirige la infección. A el 35S (proteínas) quedó afuera, evidencia contra las proteínas. B el experimento no involucra ARN. C contradice los datos: el reparto no fue por igual, el 32P sí entró y el 35S no.
3.2

Watson y Crick, replicación semiconservativa y transcripción

Desde cero

En 1953 Watson y Crick propusieron el modelo de la doble hélice: dos hebras enrolladas y antiparalelas (corren en sentidos opuestos), unidas por sus bases nitrogenadas con una regla de complementariedad exacta:

  • Adenina (A) con Timina (T) — A–T
  • Citosina (C) con Guanina (G) — C–G

Esta complementariedad es la clave de todo: si conoces una hebra, conoces la otra. De ahí derivan dos procesos:

  • Replicación semiconservativa: antes de dividirse, la célula copia su ADN. La doble hélice se "abre" y cada hebra sirve de molde para construir su complementaria. Cada molécula nueva queda con una hebra vieja (conservada) y una nueva; por eso se llama semiconservativa (lo demostró el experimento de Meselson-Stahl).
  • Transcripción: para usar la información de un gen, se copia un tramo de ADN a una molécula de ARN mensajero (ARNm) (ADN → ARNm). En el ARN, la timina (T) se reemplaza por uracilo (U), así que la A del molde se aparea con U. El ARNm sale del núcleo y lleva el mensaje a los ribosomas para fabricar proteínas (traducción).

En una frase: el ADN se copia a sí mismo (replicación) y dicta el mensaje a un ARN (transcripción) que luego se traduce en proteína.

Error común

Confundir replicación con transcripción. Replicación = ADN → ADN (copia completa para dividirse). Transcripción = ADN → ARNm (copia parcial de un gen para fabricar proteína). Y en el ARN no hay timina: se usa uracilo (U).

Pregunta tipo ECEP
Una hebra molde de ADN tiene la secuencia 3′–T A C G–5′. ¿Cuál es la hebra de ADN complementaria que se sintetiza durante la replicación?
  1. A) A–T–G–C
  2. B) U–A–G–C
  3. C) T–A–C–G
  4. D) G–C–T–A
Correcta: A. Por complementariedad en ADN, A–T y C–G: frente a T va A, frente a A va T, frente a C va G y frente a G va C, dando A–T–G–C. B usa uracilo (U), que pertenece al ARN, no a una hebra de ADN. C repite la misma secuencia del molde sin complementar. D no respeta el apareamiento base a base.
Pregunta tipo ECEP
El experimento de Meselson y Stahl marcó el ADN con nitrógeno pesado y observó que, tras una ronda de replicación, todas las moléculas tenían una hebra pesada (vieja) y una liviana (nueva). ¿Qué modelo de replicación confirma este resultado?
  1. A) Conservativo: la doble hélice original se mantiene intacta y se fabrica otra totalmente nueva.
  2. B) Dispersivo: cada hebra es un mosaico al azar de fragmentos viejos y nuevos en todas las moléculas.
  3. C) Semiconservativo: cada molécula nueva conserva una hebra del ADN original y suma una hebra recién sintetizada.
  4. D) Transcripcional: el ADN se copia a ARN y luego vuelve a ADN.
Correcta: C. Que cada molécula tenga una hebra vieja y una nueva es la firma del modelo semiconservativo. A el modelo conservativo predeciría una molécula 100% vieja y otra 100% nueva, no observado. B el dispersivo daría hebras mezcladas (mosaico), tampoco observado tras una ronda. D la transcripción produce ARN, no es un modelo de replicación del ADN.
Doble hélice antiparalela de Watson y Crick con complementariedad A–T y C–G. La replicación es semiconservativa (cada hebra molde origina una molécula con una hebra vieja y una nueva); la transcripción copia un gen a ARNm (con uracilo en lugar de timina).
3.3

Aplicaciones de la ingeniería genética

Desde cero

La ingeniería genética es el conjunto de técnicas que permiten manipular el ADN: cortar, copiar e insertar genes de un organismo en otro. Sus aplicaciones más evaluadas:

  • Producción de hormonas y proteínas recombinantes: se inserta un gen humano (por ejemplo, el de la insulina) en una bacteria; la bacteria lee ese gen y fabrica la hormona humana en grandes cantidades. Así se produce la insulina que usan las personas con diabetes, de forma segura y barata.
  • Clonación: obtener individuos o células genéticamente idénticos a partir de uno solo (el caso emblemático es la oveja Dolly).
  • Terapia génica: corregir o reemplazar un gen defectuoso en las células de un paciente para tratar enfermedades hereditarias.

Lo común a todas: aprovechan que el código genético es universal (una bacteria puede "leer" un gen humano), lo que hace posible mover genes entre especies muy distintas.

Idea clave

Que una bacteria fabrique insulina humana es posible porque el código genético es universal: la misma secuencia de ADN se traduce a la misma proteína en cualquier ser vivo.

Pregunta tipo ECEP
Para tratar la diabetes se inserta el gen humano de la insulina en una bacteria, que pasa a producir insulina humana en grandes cantidades. ¿Qué principio biológico hace posible que una bacteria fabrique una proteína humana?
  1. A) Que el código genético es universal, de modo que la bacteria puede transcribir y traducir el gen humano a la misma proteína.
  2. B) Que las bacterias y los humanos comparten exactamente el mismo genoma completo.
  3. C) Que la insulina es un lípido que las bacterias sintetizan de forma natural.
  4. D) Que el calor transforma el ADN bacteriano en ADN humano.
Correcta: A. El código genético es universal: cualquier célula lee una secuencia de ADN y la traduce a la misma proteína, por eso la bacteria fabrica insulina humana a partir del gen insertado. B es falso: comparten el código, no el genoma completo (basta un gen). C la insulina es una proteína, no un lípido, y la bacteria no la produce naturalmente. D el calor no "convierte" un ADN en otro; el gen se inserta con técnicas de ADN recombinante.
Pregunta tipo ECEP
Un equipo médico busca reemplazar un gen defectuoso que causa una enfermedad hereditaria, introduciendo una copia sana en las células del paciente. ¿Qué aplicación de la ingeniería genética corresponde?
  1. A) Clonación, porque se obtiene un individuo idéntico al paciente.
  2. B) Producción de hormonas recombinantes en bacterias.
  3. C) Terapia génica, porque se corrige o reemplaza un gen defectuoso en las células del paciente.
  4. D) Fermentación alcohólica de las células enfermas.
Correcta: C. Reemplazar o corregir un gen defectuoso en las células de un paciente es la definición de terapia génica. A la clonación genera individuos idénticos, no corrige genes. B la producción recombinante fabrica proteínas en bacterias, no trata al paciente in situ. D la fermentación es una vía metabólica de obtención de energía, no una técnica de manipulación genética.
Ingeniería genética: inserción del gen humano de la insulina en una bacteria para producir la hormona recombinante, junto con otras aplicaciones como la clonación y la terapia génica.