917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 38
ftw
La composició
dels éssers vius
MAPA DE CONTINGUTS
LA BIOLOGIA
estudia la vida segons
els nivells d’oganització de la matèria
la composició dels éssers vius
en funció del grau de complexitat
estructural que hi ha
nivell
subatòmic
nivell
atòmic
nivell
molecular
nivell
cel·lular
nivell
pluricel·lular
fent anàlisi
química
fent anàlisi
física
bioelements
biomolècules
es
classifiquen
en
es
classifiquen
en
PRIMARIS
SECUNDARIS
exemples
exemples
O, C, H,
N, P, S
Ca, Na, K,
Mg, Cl, Fe, I
SIMPLES
poden ser
INORGÀNIQUES
ORGÀNIQUES
exemples
s’estudiaran
en unitats
següents
nivell
de població
està contingut en
dissolucions
i dispersions
col·loidals
nivell
d’ecosistema
estan formades per
aigua
glúcids
diòxid
de carboni
lípids
sals minerals
aigua
(dissolvent)
COMPOSTES
molècules disperses
(solut)
proteïnes
àcids nucleics
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. En la primera part de la unitat s’introdueix el concepte de biologia i les característiques dels éssers vius.
D’altra banda és important fer atenció als enllaços químics, tot i que és un tema que poden haver vist també
a la matèria de química.
2. La representació dels elements i dels compostos químics mitjançant les fórmules és un aspecte important dins
del llenguatge químic, ja que sense fórmules la química no s’entendria tal com es coneix avui.
3. Un altre aspecte molt important en la ciència és el tractament gràfic de les dades experimentals obtingudes.
Es treballa la informació que es pot extreure d’una representació gràfica i es fan gràfics senzills a partir
de les dades d’una taula.
38
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 39
ftw
La composició
dels éssers vius
OBJECTIUS
1. Comprendre que la biologia és la ciència que estudia
els éssers vius tant a nivell estructural com funcional
i saber les característiques fonamentals dels éssers vius.
2. Conèixer els set nivells d’organització de la matèria.
3. Conèixer els conceptes químics fonamentals
per entendre la composició de la matèria viva.
4. Identificar els bioelements com els elements químics
constituents de la matèria viva.
5. Conèixer la classificació de les biomolècules o principis
immediats.
6. Reconèixer la importància de l’aigua per als éssers
vius i les seves característiques o propietats,
per interpretar les funcions que duu a terme
en els processos biològics.
7. Saber les formes en què es troben les sals minerals
en els éssers vius i algunes de les funcions que duen
a terme.
8. Distingir entre dissolucions i dispersions col·loidals
i conèixer la importància de la regulació del pH
en els medis intracel·lulars i extracel·lulars.
CONTINGUTS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Definició de vida i concepte de biologia. Característiques dels éssers vius. (Objectiu 1)
Descripció dels tres nivells d’organització de la matèria abiòtics i els quatre biòtics. (Objectiu 2)
Descripció dels cinc conceptes químics per entendre la composició de la matèria viva. (Objectiu 3)
Definició de bioelement. Bioelements primaris i secundaris (indispensables, variables, plàstics i oligoelements).
Propietats i exemples. (Objectiu 4)
Definició de biomolècula o principi immediat. Classificació de les biomolècules. (Objectiu 5)
Formes de l’aigua en els éssers vius. Característiques fonamentals de l’aigua. Correlació entre
les característiques de l’aigua i les funcions que duu a terme en els éssers vius. (Objectiu 6)
Descripció de les formes en què es troben les sals minerals en els éssers vius. Exemples. (Objectiu 7)
Definició de dissolució i descripció de les propietats (definició de pH i la seva important relació amb el medi cel·lular
mitjançant les solucions tampó). Definició de dispersió col·loidal i descripció de les propietats. (Objectiu 8)
Documentació i recerca d’informació sobre temes de la ciència de la biologia.
Respecte per les normes d’ús del laboratori, rigor i ordre en la realització de qualsevol treball.
Consideració i reconeixement de la biologia com a ciència canviant i dinàmica, amb diferents àrees de coneixement.
Desenvolupament d’una actitud crítica davant la informació obtinguda.
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
a) Reconèixer la dificultat de definir la vida. Definir biologia. Conèixer
les característiques fonamentals dels éssers vius. (Objectiu 1)
1
1
b) Conèixer els nivells d’organització de la matèria. (Objectiu 2)
2
2
3, 5
3, 4
d) Distingir entre bioelements i oligoelements i posar-ne els exemples
corresponents. (Objectiu 4)
4
5
e) Conèixer la definició i la classificació de les biomolècules. (Objectiu 5)
10
10
f) Relacionar cadascuna de les característiques de l’aigua amb la funció
que duu a terme en els éssers vius. (Objectiu 6)
6
6
g) Conèixer les formes en què es troben les sals minerals en els éssers vius. (Objectiu 7)
7
7
8, 9
8, 9
c) Saber els conceptes químics per entendre la composició de la matèria viva.
Comprendre l’enllaç d’hidrogen i saber representar-lo. (Objectiu 3)
h) Saber definir dissolució i descriure’n les propietats (reconèixer la importància
de l’estabilitat del pH en relació amb el medi cel·lular). Saber definir dispersió
col·loidal i descriure’n les propietats. (Objectiu 8)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
39
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 40
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
El creixement és exclusiu dels éssers vius? Raona la resposta.
2
a) Quins nivells d’organització són comuns per a la matèria viva i per a la matèria inerta?
b) Quins són els elements o els components d’aquests nivells? Posa’n exemples.
c) Omple la taula següent:
Exemples
Nivells d’organització
Ronyó
Coloms de Barcelona
Bosc
Plantes i animals d’un riu
Leucòcit
3
Si dos àtoms comparteixen electrons, l’enllaç que s’ha format és iònic o covalent?
4
Què significa l’expressió «bioelements plàstics»? Posa’n quatre exemples.
5
Dibuixa l’enllaç d’hidrogen que presenten les molècules d’aigua.
6
Quina característica de la molècula d’aigua dóna a aquest líquid tantes qualitats essencials per a la vida?
7
Esmenta tres atributs de les sals minerals precipitades i posa dos exemples d’aquestes sals.
8
Quan les cèl·lules expulsen en el líquid extracel·lular el diòxid de carboni (CO2) format com a rebuig
metabòlic, bona part d’aquest es combina amb aigua per formar àcid carbònic: CO2 ! H2O → H2CO3.
Per què aquesta incorporació d’àcid no danya l’organisme si l’interval de valors de pH en el qual les cèl·lules
funcionen de manera adequada és tan estret?
9
L’any 1727, Hales va establir per primera vegada que hi havia d’haver una relació entre l’activitat
de les fulles i l’ascens de la saba. Va introduir diferents branques d’arbres, amb diferent
quantitat de fulles, en recipients idèntics que contenien la mateixa quantitat d’aigua,
i va observar que l’aigua d’aquests disminuïa proporcionalment a la superfície total
de les fulles que tenia cada branca.
Tenint en compte l’experiment anterior, digues per què les flors tallades es posen en aigua
per mantenir-les amb bon aspecte durant més temps.
10 Defineix biomolècula.
40
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
ftw
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 41
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
La reproducció és exclusiva dels éssers vius? Raona la resposta.
2
a) Quins nivells d’organització són exclusius de la matèria viva?
b) Quins són els elements o els components d’aquests nivells? Posa’n exemples.
c) Omple la taula següent:
Exemples
Nivells d’organització
DNA
Electró
Cloroplast
Aigua
Àtom de calci
3
Esmenta quatre tipus d’interacció entre àtoms o molècules.
4
Dibuixa l’enllaç iònic del clorur de sodi.
5
Què són els oligoelements? Posa’n quatre exemples.
6
Cada gram (g) d’aigua absorbeix 540 calories (cal) en evaporar-se. Calcula la quantitat de calor per cm2
que es perd a través de 5 cm2 de superfície corporal per cada 10 g d’aigua que s’hi evaporen.
7
Quina és la funció principal de les sals minerals dissoltes? Quines alteracions provoca la variació
d’aquestes sals?
8
Omple els buits de la taula següent escrivint dues diferències i dues semblances entre difusió i osmosi:
Difusió
Osmosi
Diferències
Semblances
9
Si un organisme X fos isotònic respecte d’una solució que és hipertònica per a un altre organisme Y,
en quin d’aquests organismes es produirà un ingrés net d’aigua en submergir-los tots dos en la solució?
a) En l’organisme X?
b) En l’organisme Y?
c) En cap dels dos? Raona la resposta.
10 Classificació de les biomolècules.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
41
ftw
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 42
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Què són les solucions tampó o amortidores?
2
Omple la taula següent:
Funcions de l’aigua en els éssers vius
Funció
Descripció
Dissolvent
Bioquímica
Estructural
Mecànica amortidora
Termoreguladora
3
Quins efectes produeixen sobre el cor els ions K! i Ca2! aïlladament? I conjuntament?
4
El contingut dels glòbuls vermells de la sang de l’espècie humana té una concentració salina del 9 per 1.000.
Què passaria si a una persona li injectem en una vena una solució salina al 3 per 1.000?
5
Per què el silici, que és un element molt més abundant que el carboni a l’escorça terrestre, no és un element
majoritari en la composició de la matèria viva?
6
Quines funcions biològiques té el ferro en els animals i en l’ésser humà? Quins són els símptomes de la seva
manca?
7
Quines funcions té el liti?
8
Per què no creixen microorganismes en aliments com la salaó o la llet condensada?
9
És correcte afirmar que la quantitat en què es troba un bioelement en l’organisme reflecteix la seva
importància biològica? Posa algun exemple que demostri la teva resposta.
10 Per què podem considerar que els virus estan situats a la frontera de la vida, és a dir, entre els nivells
d’organització biòtics i abiòtics?
42
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
ftw
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 43
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Per què el límit inferior dels valors de pH és 0 i el superior 14?
2
Per què el gel, que és aigua sòlida, té menys densitat que l’aigua líquida? Raona la resposta.
3
Què es requereix per formar un enllaç d’hidrogen?
4
Què fa l’aigua quan dissol una sal iònica?
5
Per què el mar estabilitza les temperatures moderades en les zones costaneres?
6
Al dibuix hi ha representats els orgànuls cel·lulars
(que constitueixen un subnivell dins del nivell
d’organització molecular de la matèria).
9
1
7
2
5
4
8
a) Digues els noms que corresponen
als nombres.
b) La cèl·lula és procariota o eucariota? Per què?
c) Es tracta d’una cèl·lula animal o vegetal?
Per què?
10
3
6
7
En què consisteix un xoc de calor? Per què es
produeix?
8
Entre els productes de descomposició d’un animal, quins d’aquests compostos es podria trobar?:
àcid sulfhídric, amoníac, àcid fosfòric, hidròxid d’alumini. Raona la resposta.
9
Una persona adulta que realitza un treball de força, pot arribar a perdre per transpiració fins a 1,6 litres
d’aigua per hora. Sabent que calen 580 calories per vaporitzar 1 gram d’aigua, calcula la quantitat de calor
que es perd després d’una hora gràcies a aquesta transpiració, en el cas que tota la suor s’evapori
completament.
10 Alguns éssers vius que no tenen mecanismes de termoregulació poden suportar, sense congelar-se,
temperatures inferiors als 0° C. Explica el perquè d’aquest fenomen.
11 A finals d’hivern i principis de primavera de l’any 2008, Barcelona, que concentra la major part d’habitants
de Catalunya, va viure una alarmant situació a causa de la sequera i del baix nivell d’aigua dels pantans.
Entre d’altres solucions proposades
hi havia la construcció de plantes
de dessalatge d’aigua de mar.
Una de les tècniques més utilitzades
en aquestes plantes és l’osmosi
inversa. Un esquema d’una unitat
d’aquest tipus és el de la figura
de la dreta:
1
2
Busca informació per:
a) Identificar els components 1, 2 i 3
de l’esquema.
b) Explicar breument com funciona
l’osmosi inversa.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
3
43
ftw
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 44
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
• Perquè totes les reaccions químiques necessàries per a la vida es duen a terme en el si de l’aigua, i generalment entre
substàncies solubles en aigua.
• Ha de mantenir una distància adequada respecte d’una estrella perquè la seva temperatura permeti l’existència d’aigua
líquida. També ha de tenir una mida suficient per mantenir
una atmosfera que estabilitzi la temperatura i que filtri les
RUV solars.
ACTIVITATS
1.1. Els éssers vius es nodreixen de l’exterior, es relacionen
amb el medi i amb els altres éssers vius, i es reprodueixen, és a dir, duen a terme les tres funcions vitals. Tot això es desprèn del fet que són organismes complexos i que
actuen per si mateixos.
1.2. Perquè la biologia es fonamenta en l’estudi directe de la
matèria.
1.3. Electró, àtom, proteïna, mitocondri, cèl·lula, formiga, població, bosc.
1.4. Si les cèl·lules que formen aquest grup estan unides i no
es poden separar, el conjunt pertany al nivell pluricel·lular, subnivell de tal·lus. Així doncs, abraça els nivells subatòmic, atòmic, molecular, cel·lular i pluricel·lular. En canvi, si tan sols s’agrupen temporalment es tracta d’una
colònia i, per tant, no tardarà a tenir el nivell pluricel·lular.
1.5. Són el nivell subatòmic, l’atòmic i el molecular. Tots tres
són abiòtics perquè en aquests nivells no es duen a terme
les tres funcions vitals. El nivell d’organització més baix
que pot fer les tres funcions vitals és el nivell cel·lular.
1.6. L’àtom de nombre atòmic 17 és més electronegatiu, perquè únicament necessita guanyar un electró per arribar
a 8 en el darrer orbital.
1.7. Sobre la base del fet que quan el nombre d’electrons
del darrer orbital és més pròxim a vuit (o a dos si el darrer orbital també és el primer, com passa amb l’hidrogen),
més tendència presenta l’àtom a captar electrons (és més
electronegatiu), resulta que l’ordre és: els primers, el O i
el S, ja que amb sis electrons en el darrer orbital tendeixen a guanyar-ne dos; després, el N, que amb cinc electrons al final tendeix a guanyar-ne tres i, per tant, com
que està més allunyat de vuit, no és tan àvid d’electrons
com el O i el S; i després, el C i el H, que, com que tots
dos tenen la meitat dels electrons que caben en el darrer
orbital (quatre i un, respectivament), tenen gairebé la mateixa tendència a agafar-ne la meitat que els falta com a
donar-ne la meitat que tenen. En realitat, el tema és més
complex, perquè en l’electronegativitat també influeix el
nombre total d’electrons, és a dir, la distància del darrer
orbital al nucli atòmic. Com més distància, menys atracció exerceix el nucli. Així doncs, com que el volum del O
(té 8 e!) és més petit que el del S (té 16 e!), el O resulta més electronegatiu que el S. Com que el N (7 e!) també és molt més petit que el S, malgrat que li falten més
electrons en el darrer orbital, també resulta més elec-
44
tronegatiu que el S. Finalment, el C és més electronegatiu que l’hidrogen perquè aquest darrer, quan guanya
un electró, a causa de la repulsió entre els electrons i
el fet de tenir un sol protó, augmenta molt de volum. En
resum, en una escala de 0 a 4, en què 2 és el pas de
ser electropositiu (tendència a donar electrons) a ser
electronegatiu (tendència a guanyar-los), els valors són
O (3,5), N (3,0), S (2,5), C (2,5) i H (2,1).
1.8. Perquè reaccionaria amb l’oxigen espontàniament i formaria aigua.
1.9. Que malgrat que el 79 % de la mescla de gasos que constitueixen l’atmosfera és nitrogen, a penes hi ha organismes autòtrofs que el puguin aprofitar com a font del
nitrogen per sintetitzar-ne les proteïnes, els àcids nucleics, etc. A causa d’això necessiten obtenir- lo dels nitrats dissolts a l’aigua. Així doncs, hi ha la paradoxa que
poden morir per falta de nitrogen, malgrat que viuen
en un medi en el qual el nitrogen és l’element més abundant.
1.10. De les molècules de O2 que, procedents de l’aire,
s’han difós i s’han dispersat entre les molècules de H2O.
L’onatge i els salts d’aigua afavoreixen molt aquesta difusió. Una petita part de l’oxigen present entre les molècules d’aigua també pot procedir de la fotosíntesi de
les algues i les plantes aquàtiques.
1.11. Perquè les aigües continentals provenen de la pluja i
aquesta es forma a partir del vapor d’aigua, i ja se sap
que tan sols s’evapora l’aigua, no les sals minerals dissoltes que pugui contenir. D’altra banda, després de tants
milions d’anys de pluges, la major part de les sals solubles que hi havia als continents ja han estat dissoltes i
arrossegades fins als oceans.
1.12. En el cas del H2S és perquè com que el S és un àtom
més gran que el O, el seu nucli atreu amb menys força
l’electró de l’hidrogen i, per tant, no és una molècula tan
dipolar com l’aigua i les molècules de H2S queden separades entre si i formen un gas. En el cas del SO2 és
perquè en no contenir hidrogen les molècules són apolars, no s’atrauen entre si i formen un gas.
1.13. Perquè, a causa del volum atòmic més gran del silici (té
més electrons que el C), atrau amb molta menys força
els quatre electrons del darrer orbital. Això fa que els enllaços entre silicis (...–Si –Si–Si ...) siguin molt febles, i
que per això no es puguin formar polímers estables de
silici, i que els enllaços amb l’oxigen siguin tan forts (SiO2)
que resulten gairebé indestructibles. Això darrer dificulta molt que aquest compost pugui reaccionar amb altres substàncies (fins i tot els àcids més forts, excloentne el fluorhídric, són incapaços d’atacar el quars i el
vidre), per la qual cosa aquesta substància és incapaç
de constituir matèria viva, que és una matèria que pràcticament ha d’estar en reacció contínua.
1.14. No. Per exemple, els ossos són matèria viva i, en canvi, estan constituïts principalment per fosfat tricàlcic, que
és un compost inorgànic.
1.15. Perquè, com que l’oxigen és un àtom molt àvid d’electrons (molt electronegatiu), trenca fàcilment els enllaços
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 45
SOLUCIONARI
entre el C i el H (els dos àtoms bàsics de les biomolècules orgàniques), i això fa que s’alliberi l’energia química que contenen.
1.16. Perquè, com que el fòsfor té cinc electrons al darrer
orbital, com el nitrogen, però aquests estan molt més
allunyats del nucli, no estan tan fortament atrets. A causa d’això, els enllaços del fòsfor amb l’oxigen (P – O) són
més forts (els oxígens no han de contrarestar tanta atracció). Els enllaços P – O són més forts que els enllaços
N – O, S – O o C – O. Així doncs, els enllaços P – O són
els idonis per emmagatzemar energia, ja que són els enllaços més rics en energia, però sense deixar de ser susceptibles de trencar-se en condicions compatibles amb
la vida.
1.17 Perquè la seva funció no és constituir estructures ni
reserves energètiques, sinó catalitzar reaccions químiques. Els catalitzadors hi intervenen, i això afavoreix que
els altres reaccionin, és a dir, ells no es consumeixen.
1.18 Perquè la vida necessita reaccions químiques contínues
que tan sols són possibles en el medi aquós.
1.19. «El carboni, l’oxigen, l’hidrogen i el nitrogen són bioelements plàstics de pes atòmic baix, fet que no necessàriament està relacionat amb la possibilitat de formar
enllaços covalents. Tret del carboni, els altres són elements abundants a les capes més externes de la Terra, i els compostos que formen poden ser solubles o insolubles en aigua.»
1. 20. Totes es deriven del fet que les seves molècules s’atreuen
entre si per enllaços d’hidrogen.
1. 21. Quan actua amb funció dissolvent la molècula d’aigua
es manté estable, en canvi quan actua en una hidròlisi
la molècula es trenca en un ió H! i un ió OH".
1.22. Perquè, com que l’oxigen és un àtom molt àvid d’electrons (molt electronegatiu), reté al seu costat la major
part del temps els electrons dels dos hidrògens, i així sorgeix una determinada càrrega negativa al costat de l’àtom d’oxigen, i una determinada càrrega positiva en cadascun dels dos àtoms d’hidrogen. Per l’efecte d’aquesta
polaritat s’estableixen forces d’atracció elèctrica entre
l’hidrogen d’una molècula i l’oxigen de l’altra, els anomenats enllaços intermoleculars d’hidrogen (ponts d’hidrogen), i així es formen polímers de tres a deu molècules d’aigua, per la qual cosa el pes molecular és de
3 # 18 a 10 # 18, molt més gran en aquest darrer cas
que el pes molecular del SO2, que és 64; per tant, es
comporta com un líquid en lloc de fer-ho com un gas.
1.23. A causa de l’electronegativitat de l’oxigen, l’enllaç
amb l’hidrogen és molt fort i, per això, el grau d’ionització (H2O ! H! ! OH") és baix. A més, s’originen pols
elèctrics positius i negatius a la molècula (constant dielèctrica elevada), i gràcies a això sorgeixen els enllaços
intermoleculars d’hidrogen. Aquests mantenen les molècules d’aigua molt unides, per això resulta difícil separar-les mecànicament (alta tensió superficial), s’ha de
subministrar molta calor perquè augmenti la temperatura, és a dir, perquè augmenti el grau d’agitació de les seves molècules (calor específica elevada), i fa falta molta
calor per aconseguir que, a causa del grau d’agitació
més elevat, les molècules se separin totalment i passin
a l’estat gasós (calor de vaporització elevada). La gran
atracció entre les molècules d’aigua en estat líquid fa
que la distància entre elles sigui més petita que quan està en estat sòlid, i això explica que l’aigua sigui més densa que el gel (un mateix nombre de molècules ocupa
més volum en estat sòlid que en estat líquid).
1.24. És un gran dissolvent dels compostos iònics com ara el
NaCl, perquè, com que és una molècula dipolar, amb
les càrregues elèctriques debilita l’atracció elèctrica entre el Na! i el Cl". També dissol bé els compostos covalents polars com ara la glucosa C6H12O6, perquè debilita els enllaços entre les molècules. No dissol els
hidrocarburs perquè són molècules apolars, és a dir,
sense càrregues elèctriques.
1.25. No hi correspon perquè, com que s’estableixen enllaços
d’hidrogen, el que hi ha en realitat són polímers de tres
a deu molècules d’aigua juntes.
1.26. Ions que exerceixen funcions contràries; per exemple,
el K! afavoreix l’entrada d’aigua a la cèl·lula (turgència),
mentre que el Ca2! la disminueix.
1.27. En ingerir aliments amb una acidesa diferent de la del
medi intern de l’organisme, aquest canviaria el seu pH,
amb el consegüent trastorn que això produiria perquè
molts enzims tan sols actuen en un interval de pH molt
estret. Davant d’una pujada de pH, és a dir, davant d’un
descens de H3O!, el tampó bicarbonat actua alliberant
ió àcid.
CO2 ! 2H2O ! H2CO3 ! H2O ! HCO"3 ! H3O!
Davant d’una baixada de pH, és a dir, davant d’un augment de H3O!, el tampó bicarbonat actua absorbint l’excés d’ió àcid.
HCO"3 ! H3O!! H2CO3 ! H2O ! CO2 ! 2H2O
1.28. pH $ – log (1,4 · 10"8) $ 7,854
pH $ – log (4 · 10"6) $ 5,398
1.29. L’osmosi és el pas del dissolvent entre dues dissolucions
que presenten una concentració diferent de soluts i que
estan separades per una membrana que tan sols deixa
passar les molècules de dissolvent. La diàlisi, en canvi, és la separació de les molècules de baix pes molecular respecte de les d’elevat pes molecular, gràcies a una
membrana que tan sols deixa passar les petites. En resum, l’osmosi és un procés que tendeix a igualar concentracions, mentre que la diàlisi és un procés que tendeix a separar els cristal·loides dels col·loides.
1.30. En recobrir els aliments amb sal, es forma una dissolució saturada a l’exterior d’aquests, i això implica la sortida d’aigua de l’interior de l’aliment per un procés d’osmosi. Així, l’aliment s’asseca i, com que no hi ha aigua,
els bacteris no s’hi poden reproduir ni alterar-lo.
1.31. Perquè, com que el medi intern de l’enciam té més soluts que l’aigua externa, es produeix l’entrada d’aigua
per osmosi, amb la consegüent turgència de les fulles.
Quan s’hi afegeix sal, el medi extern es fa més salí, amb
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
45
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 46
SOLUCIONARI
la qual cosa es produeix la sortida d’aigua des de l’interior de la fulla per osmosi, amb la consegüent pèrdua de turgència.
1.32. Perquè la superfície de les macromolècules adsorbeix
molt les molècules d’aigua, i per això no s’evaporen. Un
exemple d’aquesta propietat en els organismes és la mucositat dels cargols de terra i dels llimacs, que dificulta
la dessecació de la pell.
1.33. Perquè si un reactiu atrau cap a la seva superfície l’altre reactiu, això facilita la trobada entre tots dos i, per
tant, que es doni la reacció.
1.34. Perquè, com que hi ha més soluts al medi intern de la
planta que a l’aigua externa, per un procés d’osmosi,
aquesta travessa l’epidermis de l’arrel i hi entra a l’interior. L’aigua de mar no sadolla la set perquè, com que
és més salada que el medi intern de les cèl·lules de les
parets intestinals, per un procés d’osmosi, en lloc d’entrar a les cèl·lules, el que passa és que surt aigua d’aquestes cap a la llum de l’intestí on hi ha l’aigua marina.
1.35. Perquè, si fossin hipotòniques respecte de la salinitat interna dels glòbuls vermells, entraria aigua en aquests,
fins arribar a rebentar-los per un excés de turgència; i si
fossin hipertòniques, en sortiria aigua, i fins i tot la membrana es podria arribar a trencar en encongir-se (plasmòlisi).
1.36. Presenten permeabilitat selectiva i poden sofrir processos d’osmosi.
1. 37. Es poden formar entre elements molt electronegatius
(agafen electrons) i elements molt electropositius (donen electrons) per arribar a tenir 8 electrons en l’últim
orbital (excepte que es tracti de l’hidrogen, que només
necessita 2 electrons).
L’aigua els dissol molt fàcilment, perquè és una molècula amb càrregues elèctriques que es posa entre els dos
ions i, en participar en aquestes atraccions com un element més, els dos ions se separen.
1. 38. Es formen entre àtoms d’igual o similar electronegativitat. Per exemple entre dos àtoms d’oxigen, dos àtoms de
nitrogen, etc. I també entre àtoms de carboni i d’hidrogen, ja que tots dos estan amb la meitat d’electrons dels
que necessiten per arribar a completar l’últim orbital.
Són insolubles en aigua, ja que els àtoms units per un
enllaç covalent apolar no es mantenen per atraccions
entre càrregues elèctriques sinó per compartició d’electrons i l’aigua no pot actuar separant-los.
1. 39. L’entrada és deguda a un procés d’osmosi. L’ascensió
és deguda a la capil·laritat. Aquesta es produeix pels enllaços d’hidrogen que uneixen les molècules d’aigua
entre si i per un procés d’adsorció de les parets interiors
dels conductes o vasos respecte a les molècules
d’aigua. L’absorció sola només seria capaç de fer pujar
l’aigua uns pocs centímetres. A més, hi intervé una força d’aspiració des de les fulles ja que en elles l’aigua s’evapora i això fa pujar una mica més d’aigua, un procés
que es va repetint.
1. 40. Fan una funció mecànica amortidora.
46
1. 41. Fa una funció termoreguladora. Això és degut al fet que
per passar de líquid a gas (vapor d’aigua) ha d’agafar
calor i l’agafa de la superfície del cos, per la qual cosa
aquest es refreda.
1.42. Funció metabòlica.
1.43. Funció estructural.
1.44. La resposta a la primera pregunta és: funció transportadora.
La resposta a la segona pregunta és: funció dissolvent i
transportadora.
1.45. La carn deixa anar aigua. Això és degut al fet que la sal
es dissol en l’aigua exterior, es produeix un procés d’osmosi que fa que l’aigua surti de les cèl·lules de la carn.
1.46. Perquè la infància i l’adolescència són períodes de creixement, en què es genera molt teixit ossi, i aquest té un
elevat percentatge de fosfat càlcic i de carbonat càlcic.
1.47. Amb aigua destil·lada s’inflarien i es posarien molt turgents. Amb aigua saturada de sal perdrien molta aigua, la membrana es rebregaria i es podria arribar a trencar (plasmòlisi).
1.48. Perquè la sal fa sortir l’aigua interior per un procés d’osmosi i, en quedar-se sense aigua, els bacteris no poden
viure i, per tant, la carn no és corrompuda.
1.49. Perquè com que suen molt perden sal i l’han de recuperar a través de la dieta.
1.50. Perquè quan arriba a l’intestí, a causa de l’osmosi, en lloc
de passar aigua al torrent circulatori, és l’aigua del cos la
que passa a la llum de l’intestí i la persona es deshidrata.
1.51. Que tenir moltes glucoses dissoltes en el citoplasma podria implicar l’entrada d’aigua per osmosi i posar-la en
perill de ruptura. En canvi, si moltes glucoses s’uneixen
en una sola molècula aquest perill desapareix.
1.52. Si el medi és molt àcid hi haurà molts ions H! i, per tant,
el grup –COOH no es podrà ionitzar. Si el medi és molt
bàsic, hi haurà molts OH" i, per aquesta causa, molt
grups –NH3OH ja no es podran ionitzar. D’aquesta manera la dissolució resisteix el canvi de pH, és a dir, actua com una dissolució amortidora.
1.53. Solubles: CH3-CH2OH (etanol), CH3-COOH (àcid acètic)
i NaCl (clorur sòdic).
No solubles: C4H10 (butà), C8H18 (octà), C6H6 (benzè).
INTERPRETACIÓ DE DADES
1.58. a) L’oxigen i l’hidrogen són bioelements primaris i són
molt abundants en la hidrosfera, ja que constitueixen l’aigua. La seva abundància en els éssers vius és
deguda, en part, al fet que els organismes tenen un
elevat percentatge d’aigua en el seu cos. Una altra
raó és que l’hidrogen és fonamental per formar les
cadenes hidrocarbonades i l’oxigen és necessari perquè en combinar-se amb algunes d’aquestes s’originin compostos orgànics solubles, com ara els glúcids. Com que les reaccions bioquímiques es fan en
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 47
SOLUCIONARI
el si de l’aigua, els compostos orgànics que rendeixen energia amb rapidesa han de ser solubles.
El bioelement nitrogen és molt abundant en l’atmosfera i es podria pensar que és per això que els organismes tenen molt nitrogen, però aquesta conclusió resultaria falsa, ja que molt pocs organismes poden
aprofitar el nitrogen atmosfèric. En realitat, el nitrogen dels organismes prové dels nitrats dissolts a l’aigua del sòl que absorbeixen les arrels de les plantes.
b) L’hidrogen i l’oxigen constitueixen l’aigua i els glúcids, les proteïnes i els àcids nucleics. L’hidrogen
també està en els lípids. En canvi, el percentatge d’oxigen en els lípids és molt baix. El nitrogen es troba
en les proteïnes i els àcids nucleics.
c) El carboni, el fòsfor i el sofre.
d) El carboni ha estat seleccionat perquè permet formar
grans cadenes hidrocarbonades, amb enllaços prou estables per poder constituir estructures i per poder emmagatzemar la informació biològica, però que, a la vegada, són susceptibles de ser trencats i alliberar energia.
El fòsfor ha estat seleccionat perquè els enllaços entre els grups fosfats poden emmagatzemar una gran
quantitat d’energia.
El sofre ha estat seleccionat perquè forma uns enllaços forts en les proteïnes.
1. 59. a) La dissolució que té el percentatge més alt de sals és
la de Tyrode, després la de Ringer i després la d’Arnon. La causa és que les cèl·lules vegetals estan adaptades a viure en contacte amb l’aigua dolça i a aconseguir que aquesta entri dins seu per osmosi. En
canvi, les cèl·lules animals viuen en contacte amb la
sang, que és un medi més salat. Els amfibis tenen
una pell prima i permeable i en estat larvari, respiració branquial. Tot això fa que, per processos d’osmosi, els entri molta aigua i que, per tant, la salinitat
de la seva sang sigui inferior a la dels mamífers.
b) Només conté glucosa la dissolució de Tyrode per a
mamífers. La dissolució d’Arnon no té glucosa perquè les cèl·lules vegetals no s’alimenten de glucosa
sinó fent la fotosíntesi. La dissolució de Ringer no té
glucosa perquè les cèl·lules dels amfibis no tenen
unes necessitats energètiques tant elevades com les
dels mamífers. Per tant, per fer experiments que han
de durar poques hores no cal afegir glucosa.
c) Contenen substàncies que originen bones dissolucions amortidores la dissolució fisiològica de Ringer
i la de Tyrode. La primera conté bicarbonat sòdic i la
segona conté bicarbonat sòdic i dihidrogen fosfat sòdic. La d’Arnon no en conté perquè no està destinada a entrar en contacte amb cèl·lules vives, sinó
amb les cèl·lules de l’epidermis de les arrels.
d) Perquè la dissolució d’Arnon no està destinada a mantenir unes cèl·lules durant un curt període de temps,
sinó a nodrir plantes al llarg de tota la seva vida i, per
tant, no hi pot faltar cap element, encara que només
sigui necessari en quantitats molt baixes.
1. 60. a) Representació de com ha variat el pes dels aliments.
Pes inicial
(grams)
35
30
25
20
15
10
5
0
Espinacs
Carn
1r
dia
2n
dia
3r
dia
4t
dia
5è
dia
6è
dia
7è
dia
b) Els percentatges d’aigua en els aliments al principi
de l’experiment són:
Espinacs. Els espinacs tenien al principi 18 g d’aigua
20 ! 2 " 18
per tant, un percentatge de
(18/20) # 100 " 90 %
Carn. La carn tenia al principi 19,7 g d’aigua
30 ! 10,3 " 19,7
per tant, un percentatge de
(19,7/30) # 100 " 65,66 %
c) Representació de com ha variat el percentatge d’aigua dels aliments.
Aigua inicial
(%)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Espinacs
Carn
1r
dia
2n
dia
3r
dia
4t
dia
5è
dia
6è
dia
7è
dia
El percentatge s’ha calculat de la manera següent:
Els espinacs tenien al principi 18 g d’aigua
20 ! 2 " 18
per tant, un percentatge de
(18/20) # 100 " 90 %
El segon dia tenien 6,1 g d’aigua
8,1 ! 2 " 6,1
per tant, un percentatge de
(6,1/8,1) # 100 " 75,308 %, etc.
d) Se sap que hem arribat a la deshidratació perquè entre el sisè i el setè dia ja no ha disminuït més el pes
dels aliments.
e) Els espinacs tenen un percentatge d’aigua molt més
elevat que la carn. Una altra conseqüència és que si
es mengen espinacs no es necessita beure tanta aigua com si es menja carn.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
47
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 48
SOLUCIONARI
LABORATORI
tituïts per un percentatge elevat de sals minerals (fosfat càlcic i carbonat càlcic) i molt poca quantitat de col·lagen; per això són molt fràgils i poc elàstics.
1.61. Quan s’hi afegeix vinagre, el color morat de la col llombarda esdevé vermellós.
Aquesta propietat es pot aprofitar com a indicador del
pH. Així doncs, per saber si un medi és àcid o bàsic,
n’hi ha prou d’afegir-hi unes gotes del líquid procedent
de triturar una fulla de col llombarda, i si es torna de color vermell és que el medi és àcid.
1.62. El líquid que canvia més lentament el pH és la saliva. El
motiu és que la saliva conté proteïnes dissoltes que actuen alliberant OH i captant H, per la qual cosa anul·len,
o almenys disminueixen, la quantitat de H procedents
del HCl.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. El creixement no és exclusiu dels éssers vius, ja que els cristalls, per exemple, si tenen les condicions adequades, també creixen.
2. a) Els nivells d’organització comuns a la matèria viva i inerta són els de complexitat estructural més baixa, és a dir,
els nivells subatòmic, atòmic i molecular.
b) Els components del nivell subatòmic són les partícules
més petites de la matèria. Per exemple, protons, neutrons i electrons. El nivell atòmic està format per àtoms,
que són la part més petita d’un element químic o d’una substància simple. Per exemple, un àtom de silici (Si),
un àtom de nitrogen (N), un àtom de sodi (Na), etc. El
nivell molecular està format per la unió de dos o més
àtoms que poden ser iguals (en el cas dels elements) o
diferents (en el cas d’un compost). Per exemple, el nitrogen (N2), la sílice (Si O2), la fructosa (C6H12O6), etc.
Aquest comportament és la base de les dissolucions
amortidores o solucions tampó.
1.63. a) Al cap d’unes quantes hores, ja no quedarà res del
carbonat càlcic que forma la closca. Després de substituir l’àcid per l’aigua destil·lada, i al cap d’uns dos
dies, com que la clara interna no està coagulada i resulta més concentrada que l’aigua externa, per un
procés d’osmosi es produeix l’entrada d’aigua a l’interior, que provoca que l’ou es faci més gran.
c)
b) En la preparació que hi ha aigua destil·lada, es produirà l’entrada d’aigua, per la qual cosa les cèl·lules
s’inflaran i es veuran d’un color rosa clar. En la preparació que hi ha aigua corrent, s’observarà gairebé el mateix, però amb les cèl·lules una mica menys
inflades. En la preparació que hi ha aigua saturada
de sal, es produirà la sortida d’aigua, per la qual cosa les cèl·lules s’encongiran i s’observaran com un
punt morat a l’interior de l’espai que delimiten les parets de cel·lulosa.
1.64. Els resultats són que fora del tub de diàlisi no hi ha albúmina (prova de Biuret negativa), però sí que hi ha ió
clorur (apareix un precipitat blanc de AgCl quan s’hi afegeixen unes gotes de la dissolució de nitrat de plata).
S’ha produït una diàlisi quan s’han separat els ions clorur i sòdic (com que són més petits han travessat les parets del tub) de les molècules d’albúmina (com que tenen un pes molecular elevat no les han pogut travessar).
1.65. L’os de pollastre queda de la mateixa forma, però pesa
menys i és tou, ja que l’àcid ha consumit tot el fosfat tricàlcic Ca3(PO4)2 que impregnava el col·lagen, que és
la proteïna dels ossos. Les closques de cloïsses desapareixen totalment ja que, com que estan formades exclusivament de carbonat càlcic (Ca2CO3), quan se’ls afegeix
HCl donen lloc a CO2 i CaO, que queda dissolt. La closca de crustaci queda amb la mateixa forma, però molt
més lleugera i tova, ja que l’àcid ha consumit tot el carbonat càlcic (CaCO3) que impregnava la quitina, que és
el polisacàrid de l’exosquelet dels artròpodes. L’exosquelet dels insectes queda inalterat, ja que l’àcid no ataca
la quitina que constitueix aquest esquelet. Els ossos dels
éssers que acaben de néixer presenten un gran percentatge de col·lagen en la seva composició i molt poques
sals minerals (fosfat càlcic i carbonat càlcic); per això
són molt flexibles. Els ossos del éssers vells estan cons-
48
Exemples
Nivells d’organització
Ronyó
Òrgan
Coloms de Barcelona
Població
Bosc
Ecosistema
Plantes i animals d’un riu
Comunitat o biocenosi
Leucòcit
Cel·lular
3. L’enllaç que s’ha format és covalent perquè aquest es forma quan un parell d’electrons és compartit per dos àtoms.
4. Els bioelements plàstics són els que constitueixen més del
99 % de la matèria viva. Són el carboni (C), l’hidrogen (H),
l’oxigen (O), el nitrogen (N), etc.
5.
H
!
H
!
H
!
O
"
O
"
H
!
H
!
H
!
O
"
6. Les propietats de l’aigua que afavoreixen les funcions vitals són degudes sobretot a la disposició dels enllaços de
l’hidrogen i l’oxigen dins la molècula i a la consegüent distribució dels electrons. Encara que els hidrògens i l’oxigen
de l’aigua formen enllaços covalents, els parells d’electrons
compartits estan més a la vora de l’esfera d’influència de l’o-
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 49
SOLUCIONARI
xigen i, per tant, es forma un dipol. Els hidrògens de cada
molècula d’aigua són els extrems positius del dipol, mentre
que l’oxigen forma un doble pol negatiu. Els dos hidrògens
d’una molècula d’aigua són atrets pels oxígens de dues molècules d’aigua, mentre que la doble càrrega negativa de l’oxigen atreu els hidrògens d’unes altres dues molècules d’aigua. Aquests ponts d’hidrogen que es formen amb unes
altres quatre molècules d’aigua generen les propietats especials d’aquesta substància, les quals tendeixen a estabilitzar els sistemes aquosos. Els ponts d’hidrogen es trenquen
i es formen contínuament, i aquest fenomen permet a l’aigua fluir, al mateix temps que li dóna la forta cohesió que la
manté en estat líquid dins un ampli interval de temperatures i pressions.
7. Les sals minerals precipitades constitueixen estructures
sòlides, són insolubles i tenen funció esquelètica. Exemples: el carbonat càlcic de les closques dels mol·luscs i
la sílice dels exosquelets de les algues diatomees i de les
gramínies.
8. El líquid extracel·lular dels animals superiors està amortit,
entre altres coses, per un sistema d’àcid carbònic/ió bicarbonat. Les sals de l’ió bicarbonat (HCO3!), per exemple, els
bicarbonats de sodi, potassi, magnesi i calci, amorteixen
els líquids contra l’ingrés d’ions H" a conseqüència de la
dissociació de l’àcid carbònic i, d’aquesta manera, impedeixen un descens apreciable del pH.
9. Perquè les flors puguin absorbir l’aigua a través de la tija i
mantenir la turgència de les cèl·lules i, per tant, el bon aspecte.
Les forces i els mecanismes responsables de la circulació
de l’aigua dins la planta depenen de l’estructura de la tija i
dels mecanismes d’absorció.
Els tubs que formen el xilema són rígids, gràcies a la lignina que n’impregna la paret cel·lular, i molt prims (la seva
llum és inferior a un mil·límetre); és a dir, tenen estructura
capil·lar.
Quan l’extrem d’un capil·lar entra en contacte amb una superfície d’aigua, aquesta ràpidament ascendeix pel seu interior a causa d’un procés de capil·laritat, que té lloc de la
manera següent: algunes de les molècules d’aigua s’adhereixen a les parets del tub i tiren cap amunt de les altres,
que ocuparan el centre del tub, ja que aquest té un diàmetre molt petit, i així gradualment l’aigua va ascendint.
L’ascensió de la saba pel xilema té lloc de manera molt similar. Però aquest procés de capil·laritat permet l’ascensió
de la saba bruta només fins a un cert nivell. Per tant, hi ha
d’haver altres mecanismes paral·lels que col·laborin en el
transport fins als 100 m d’alçària que poden atènyer algunes espècies de sequoies o d’eucaliptus.
Un altre d’aquests mecanismes és la transpiració o evaporació de l’aigua a través dels estomes de les fulles. L’aigua que es perd per evaporació crea una espècie de buit,
que és immediatament ocupat per noves molècules d’aigua.
A mesura que aquestes deixen llocs vacants, noves molècules les reemplacen, i així s’estableix la circulació de la saba des de la tija (o des de l’arrel en la planta sencera) fins
a les fulles.
Consells bàsics per mantenir les flors tallades durant més
temps:
• Per aconseguir que la flor tallada aguanti més temps,
és a dir, tardi més temps a marcir-se, un factor que cal
tenir en compte és elegir el millor moment per tallar les
flors. Les primeres hores del matí i els últims minuts de
la tarda solen ser els millors moments per tallar la flor,
ja que els teixits estan més turgents que a ple sol –amb
la calor, les flors perden l’aigua dels teixits i si les tallem,
aguanten menys temps fresques.
• Un cop tallades cal posar-les en un gerro amb aigua
fresca i tenir cura amb la tija de la flor, ja que és per on
rebrà els nutrients que necessita per mantenir-se sana durant més temps. Lògicament, per la tija, la flor s’alimenta amb més dificultats que quan estava en la planta, per això hem d’intentar facilitar-li la tasca.
• Cal evitar que el tall de la part inferior de la tija s’aixafi
o que estigui lleugerament podrit, ja que aquestes circumstàncies en perjudicaran la conservació. Cada dia
farem una petita incisió dos centímetres per sobre del
tall amb unes tisores, procurant sempre no deformar
o aixafar la tija. Amb aquest truc podrem mantenir durant més temps les cèl·lules de la tija vives per alimentar la flor.
10. Les biomolècules són les molècules integrants d’un ésser
viu. S’anomenen també principis immediats. Les biomolècules es poden separar per mètodes purament físics sense alterar-se.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. Sí, la reproducció és exclusiva dels éssers vius perquè és la
capacitat d’originar nous individus, iguals o diferents dels
progenitors.
2. a) Els nivells d’organització exclusius de la matèria viva són
els de complexitat estructural més elevada, és a dir, els
nivells cel·lular, pluricel·lular, de població i d’ecosistema.
b) Els elements del nivell cel·lular són les cèl·lules, per exemple, una cèl·lula muscular. Els elements del nivell
pluricel·lular són els teixits, els òrgans, els aparells, i
els sistemes, per exemple, el teixit epitelial, l’intestí, l’aparell digestiu i el sistema nerviós, respectivament.
c)
Exemples
Nivells d’organització
DNA
Molecular, subnivell de macromolècula
Electró
Subatòmic
Cloroplast
Molecular, subnivell d’orgànuls
cel·lulars
Aigua
Molecular del tipus biomolècules
inorgàniques
Àtom de calci
Atòmic
3. Enllaços iònics, enllaços covalents, enllaços d’hidrogen o
ponts d’hidrogen i forces de Van der Waals.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
49
917280 _ 0038-0053.qxd
1
4.
•
Na
30/12/08
12:02
Página 50
SOLUCIONARI
xx
x
Cl
x
x
xx
Na
•x
xx
Cl
xx
x
x
Na!
Osmosi:
• El moviment de la substància és degut a les col·lisions
i als rebots que es produeixen entre molècules del mateix tipus.
• Té lloc a favor de gradient.
Cl#
NaCl
Clorur sòdic
" Na! (catió)
" Cl# (anió)
9. En cap dels dos, perquè, d’una banda, l’organisme X és
isotònic respecte de la solució i, per tant, en surt tanta
aigua com hi entra. D’una altra banda, en ser la solució
hipertònica respecte de l’organisme Y, l’aigua tindrà tendència a sortir més que no pas a entrar.
10.
Biomolècules
Simples
Oxigen molecular (O2)
Nitrogen molecular (N2)
Compostes
Xarxa cúbica del NaCl
Inorgàniques
5. Els oligoelements són bioelements indispensables que es
troben en quantitats inferiors al 0,1 % en els organismes i
que cal subministrar en petita quantitat en el règim alimentari perquè aquests organismes funcionin correctament. Cal
tenir en compte que tant l’absència d’un oligoelement, com
una concentració per sobre del nivell característic pot ser
perjudicial per l’organisme. Els oligoelements canvien segons les espècies.
Exemples en humans: bor, brom, cobalt, coure, crom, fluor,
iode, ferro, manganès, molibdè, níquel, seleni, silici, vanadi, zinc.
6. Atès que 1 g d’aigua absorbeix 540 calories en evaporar-se,
10 g d’aigua absorbeixen 5.400 cal. Si ho fa en una àrea de
5 cm2, equivaldrà a una absorció de 1.080 cal/cm2. Aquest
mecanisme d’eliminació de calor que utilitza el cos humà
deixa de funcionar quan l’aire se satura d’aigua, cosa que
impossibilita l’evaporació; això explica la incomoditat que se
sent els dies xafogosos.
7. La funció principal de les sals minerals dissoltes és ajudar
a mantenir constant el grau d’acidesa (pH). Una variació
d’aquestes sals provoca alteracions de la permeabilitat, l’excitabilitat i la contractilitat de les cèl·lules.
8. Diferències
Difusió:
• Implica el moviment de les partícules del solut.
Aigua (H2O)
Glúcids
Diòxid de carboni (CO2)
Lípids
Sals minerals (NaCl, CaCO3...)
Proteïnes
Àcids nucleics
FITXA DE REFORÇ
1. Les solucions tampó o amortidores són aquelles dissolucions formades per un àcid dèbil i una sal d’aquest àcid
amb una base forta (base conjugada), la concentració
d’hidrogenions de la qual gairebé no varia en afegir àcids
o bases fortes.
2.
Funcions de l’aigua en els éssers vius
Funció
• Consisteix en el moviment de partícules de dissolvent.
• Es produeix a través d’una membrana semipermeable.
Semblances
Difusió:
• El moviment de la substància és degut a les col·lisions i
als rebots que es produeixen entre molècules del mateix tipus.
• Té lloc a favor de gradient.
50
Descripció
Dissolvent
S’hi dissolen substàncies nutritives tant
inorgàniques com orgàniques.
Bioquímica
Totes les reaccions vitals es realitzen
en presència d’aigua.
Estructural
Ajuda a mantenir la forma i el volum
de les cèl·lules.
Mecànica
amortidora
Afavoreix els desplaçaments d’òrgans
lubricats per líquids orgànics rics en aigua
(músculs, articulacions, etc).
Termoreguladora
Actua com a agent regulador
de la temperatura dels éssers vius.
• Es produeix en absència de membrana semipermeable.
Osmosi:
Orgàniques
3. Els ions K! i Ca2! (com també l’ió Na!) per separat paralitzen el cor. Els ions monovalents (K! i Na!) paralitzen el
cor en diàstole i, en canvi, els divalents (Ca2!) ho fan en
sístole. L’acció conjunta d’aquests tres cations provoca el
batec normal del cor.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 51
SOLUCIONARI
4. Les cèl·lules sanguínies, a una concentració del 9 per
1.000 són isotòniques respecte al medi i per tant es troben en equilibri. Si posem una injecció endovenosa a
una concentració del 3 per 1.000, les cèl·lules sanguínies es trobaran en un medi hipotònic respecte l’interior
cel·lular, amb la qual cosa l’aigua tindrà més tendència a
entrar a la cèl·lula que no pas a sortir-ne. Les cèl·lules
augmentaran de volum i rebentaran com un globus i es
produirà la citòlisi o trencament de les cèl·lules (que en
el cas de les cèl·lules vegetals s’anomena turgència).
5. El silici pertany al mateix grup que el carboni dins de la
taula periòdica i malgrat que pot formar cadenes
...Si!Si!Si..., aquestes són més dèbils i inestables que
els enllaços de les cadenes carbonades. Tot i que pot formar cadenes amb l’oxigen ...O!Si!O!Si!O!Si!O...
que són extraordinàriament resistents (silicones), aquestes tampoc són aptes des del punt de vista biològic,
perquè els enllaços han d’ésser suficientment forts per
construir molècules resistents però suficientment dèbils
per tal que puguin trencar-se en les reaccions metabòliques.
6. Forma part del grup «hemo» de l’hemoglobina i mioglobina, encarregades del transport de l’oxigen. Es troba en
els citocroms que actuen en la formació d’ATP. És essencial per la síntesi d’algunes vitamines del grup B. La
manca de ferro produeix anèmia, cansament i propensió
a les malalties infeccioses.
7. El liti és un estabilitzador de l’estat d’ànim perquè actua
augmentant la secreció dels neurotransmissors. Les poblacions que consumeixen aigua potable amb aproximadament 10 µg/l de liti manifesten menys comportaments
violents.
8. Perquè la salaó i l’addició de sucre són procediments
químics de conservació dels aliments. En augmentar la
concentració salina (o de sucre) succeeix una gran cessió d’aigua del producte i paral·lelament es frena el desenvolupament bacterià i l’activitat enzimàtica.
9. La proporció en què es troba un bioelement no està en relació amb la seva importància biològica perquè alguns
d’ells es troben en quantitats insignificants i, en canvi, són
imprescindibles per al normal funcionament de l’organisme. Això és el que succeeix amb els oligoelements com el
iode, que és bàsic per a la formació de l’hormona tiroxina
(de la tiroide) per mantenir un bon ritme metabòlic.
10. Perquè són estructures formades només per un embolcall proteic que guarda un àcid nucleic. No posseeixen
metabolisme propi i necessiten d’un altre ésser viu per
reproduir-se. Tanmateix no són matèria inanimada perquè la molècula que tenen en el seu interior posseeix la
informació que els permetrà obtenir còpies d’ells mateixos.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Aquesta escala de 0 a 14 es relaciona amb els sistemes
aquosos. Un pH de 0 significa que hi ha una concentració
de [10º] o 1 M de H", valor que és el màxim possible, fins
i tot amb els àcids més forts dissolts en aigua. Encara que
en teoria és possible assolir majors concentracions d’àcid,
aquests no es dissocien més enllà del punt en el qual la
concentració de H" és 1 M. El mateix es pot dir de les bases fortes en l’extrem superior de l’escala de pH.
2. L’aigua en estat líquid presenta agrupacions més o menys
compactes variables en el temps i anomenades mosaics.
L’aigua sòlida té una estructura tetraèdrica formada per
agrupacions hexagonals amb gran quantitat de buits entre
cada hexàgon, per tant la densitat de les molècules és menor.
3. Per poder formar un enllaç d’hidrogen es requereix que
l’àtom d’hidrogen que està covalentment unit a un àtom
d’oxigen, nitrogen o fluor, i per tant està molt polaritzat, es
trobi a 0,27-0’3 nm d’un altre àtom electronegatiu.
4. Una sal és una estructura iònica mantinguda per forces
electrostàtiques. Quan s’introdueix en aigua, la suma de
les forces entre el dissolvent i els ions positius i negatius és
més gran que la que manté unides aquests ions en el cristall i, per tant, el cristall es dissol i els ions s’envolten d’una
esfera de dipols orientats amb el signe contrari coneguda
com esfera de solvatació.
5. La calor específica de l’aigua indica la quantitat d’energia
necessària per variar la temperatura d’una determinada
massa d’aigua. Com que és molt elevada es necessitarà
molta calor del medi per canviar la temperatura. Aquesta
calor es va guanyant i es va perdent durant molt de temps
i això fa que la temperatura del medi ambient es modifiqui
poc.
6. a) Els números corresponen a: 1. Nuclèol, 2. Nucli, 3. Ribosoma, 4. Vesícula, 5. Reticle endoplasmàtic rugós, 6.
Aparell de Golgi, 7. Reticle endoplasmàtic llis, 8. Mitocondri, 9. Citoplasma, 10. Centríol.
b) La cèl·lula és eucariota perquè posseeix nucli diferenciat, reticle endoplasmàtic...
c) Es tracta d’una cèl·lula animal típica perquè no posseeix paret cel·lular de cel·lulosa ni cloroplasts.
7. El xoc de calor es produeix en situacions d’ambient càlid i
humit en les quals no es compensen les pèrdues de sals
i aigua. S’hi dóna un descens de tensió sobtat i una temperatura corporal alta o hipertèrmia. Malgrat que la sudoració és intensa, l’evaporació és escassa a causa de la
humitat i si no es produeix l’evaporació, no s’aconsegueix
la pèrdua de calor que caldria. El xoc de calor pot arribar a
ésser molt greu i associat a deshidratació es manifesta
amb una fatiga extrema, vertigen, mal de cap i pèrdua del
coneixement.
8. Es podria trobar àcid sulfhídric (H2S) i amoníac (H3N) de la
descomposició de les proteïnes. De la descomposició dels
àcids nucleics i dels ossos es podria trobar àcid fosfòric
(H3PO4). L’hidròxid d’alumini, Al (OH)3 no es trobaria.
9. Expressat amb factors de conversió:
1,6 l d’aigua/h # 1.000 ml/1 l # 1 g/1 ml # 580 cal/g $
$ 928.000 cal/h $ 928 Kcal/h
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
51
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 52
SOLUCIONARI
10. L’aigua cel·lular conté dissolta certa quantitat de sals que
disminueixen el punt crioscòpic o de congelació de la dissolució.
11. Resposta model.
a) 1. Entrada d’aigua salada a alta pressió.
2. Membrana semipermeable que permet el pas de
l’aigua però no de les sals, virus, etc.
b) En aquest mecanisme la separació de l’aigua i de la sal
es realitza a través de membranes semipermeables
que permeten el pas de l’aigua, però invertint el procés
d’osmosi directa, és a dir, per l’aplicació d’una pressió
superior a l’osmòtica, mitjançant bombes, que comprimeix contra la membrana semipermeable l’aigua salada, fent que aquesta passi cap a l’altra banda de la
membrana, de manera que s’obté aigua dolça.
3. Sortida d’aigua dolça i neta.
Aquest dispositiu no es construeix en forma de tancs
com es veu a l’esquema, sinó en forma de cilindres
en el centre dels quals es troba el tub de sortida de
l’aigua neta i envoltant-lo una sèrie de capes concèntriques en les quals es van intercalant les malles permeables i les membranes semipermeables. Això es fa
per reduir i compactar la mida del dispositiu.
Aigua
salada
Malla
permeable
Membrana
semipermeable
Aigua
dolça
i neta
52
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0038-0053.qxd
1
30/12/08
12:02
Página 53
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
53
917280de054a065.qxd
2
13/1/09
09:26
Página 54
Els glúcids
MAPA DE CONTINGUTS
ELS GÚCIDS
es classifiquen en
trioses
MONOSACÀRIDS
OLIGOSACÀRIDS
POLISACÀRIDS
estan formats per
estan formats per
una sola cadena
polihidroxialdehídica
o polihidroacetònica
la unió
de 2 a 10
monosacàrids
estan
formats
per
es classifiquen en
presenten
pentoses
tetroses
heptoses
hexoses
enllaç
monocarbonílic
enllaç
dicarbonílic
exemples
exemple
maltosa
sacarosa
la unió
de 10 o més
monosacàrids
es
diferencien
en
homopolisacàrids
heteropolisacàrids
presenten enllaç
presenten enllaç
exemples
exemples
exemple
lactosa
gliceraldehid
ribosa
heptulosa
α
β
tenen funció
tenen funció
energètica
estructural
gelificant
hidròfila
tancar ferides
en plantes
exemples
exemples
exemple
exemple
exemple
midó
cel·lulosa
pectina
agar
goma
aràbiga
glicogen
quitina
dihidroxicetona
ribulosa
exemples
eritrosa
eritrulosa
α
tenen funció
exemples
glucosa
fructosa
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. En la primera part de la unitat s’introdueix el concepte de glúcid i les raons per les quals la denominació
d’hidrats de carboni o carbohidrats no és apropiada.
2. Un altre aspecte important d’aquesta unitat és l’estudi de la llum polaritzada per entendre el comportament
de les substàncies òpticament actives, tant dextrogires (+) com levogires (-).
3. És molt convenient fer algunes de les pràctiques de laboratori referents a la identificació de glúcids
(especialment la prova de Fehling i la del Lugol).
54
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 55
Els glúcids
OBJECTIUS
1. Descriure les característiques químiques
i les propietats dels glúcids que configuren l’estructura
cel·lular per interpretar la funció que duen a terme
en els processos biològics.
2. Conèixer la classificació dels glúcids.
3. Comprendre el concepte de monosacàrid.
4. Comprendre els conceptes de carboni asimètric
i carboni anomèric i saber-los representar.
5. Entendre el concepte d’isòmers espacials
o estereoisòmers (estructures enantiomorfes)
i saber-los representar.
6. Saber les fórmules lineal i cíclica d’algunes pentoses
i hexoses.
7. Fer en el laboratori algunes de les proves
característiques de la identificació dels glúcids.
8. Construir un polarímetre casolà per visualitzar
la desviació de la llum polaritzada.
9. Entendre l’enllaç O-glicosídic sabent diferenciar
entre el tipus monocarbonílic i el dicarbonílic.
10. Relacionar el tipus d’enllaç O-glicosídic
amb el caràcter reductor o no reductor
de la molècula.
CONTINGUTS
• Descripció de les característiques químiques i de les propietats dels glúcids que configuren l’estructura cel·lular
per interpretar la funció que duen a terme en els processos biològics. (Objectiu 1)
• Classificació dels glúcids. (Objectiu 2)
• El concepte de monosacàrid. (Objectiu 3)
• Els conceptes de carboni asimètric i carboni anomèric i les seves representacions. (Objectiu 4)
• Definició d’isòmers espacials o estereoisòmers (estructures enantiomorfes) i les seves representacions. (Objectiu 5)
• Representació de les fórmules lineal i cíclica d’algunes pentoses i hexoses. (Objectiu 6)
• Desenvolupament de la pràctica del reactiu de Fehling. (Objectiu 7)
• Desenvolupament de la construcció d’un polarímetre casolà i conclusions finals de la pràctica. (Objectiu 8)
• Esquemes dels enllaços O-glicosídic monocarbonílic i O-glicosídic dicarbonílic. (Objectiu 9)
• Relació entre el tipus d’enllaç O-glicosídic i el caràcter reductor o no reductor de la molècula. (Objectiu 10)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
a) Comprendre el concepte de glúcid. (Objectiu 1)
1
1
b) Saber la classificació dels glúcids. (Objectiu 2)
2
2
c) Entendre el concepte de monosacàrid. (Objectiu 3)
3
3
d) Distingir entre carboni asimètric i carboni anomèric i fer la representació
de cadascun. (Objectiu 4)
4
4
e) Comprendre el concepte d’isòmers espacials o estereoisòmers
(estructures enantiomorfes) i saber-los representar. (Objectiu 5)
5
5
f) Formular en forma lineal i cíclica les pentoses i hexoses més comunes
biològicament. Comprendre que en la ciclació no es perd ni es guanya res,
sinó que és només una reorganització molecular. (Objectiu 6)
6
6
g) Entendre la pràctica del reactiu de Fehling. (Objectiu 7)
7
7
h) Comparar, en el polarímetre, el comportament de substàncies òpticament actives
i inactives. (Objectiu 8)
8
8
i) Diferenciar entre els enllaços del tipus monocarbonílic i els enllaços del tipus
dicarbonílic de l’enllaç O-glicosídic. (Objectiu 9)
9
9
i) Identificar el caràcter reductor o no reductor d’una molècula. (Objectiu 10)
10
10
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
55
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 56
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Defineix el terme glúcid.
2
Omple la taula següent:
Homopolisacàrids
Per mitjà de l’enllaç α
3
Per mitjà de l’enllaç β
Digues si cadascuna d’aquestes cinc molècules és un monosacàrid o no ho és. Raona la resposta.
A
COOH
HO C H
H C OH
B
C
CH2OH
CHO
H C OH
HO C H
CH2OH
H O C H
CH2OH
D
E
CH2OH
C6H12O7
C!O
CH2OH
CH2OH
4
En la molècula A de l’exercici anterior, digues quins carbonis són asimètrics.
Per què?
5
a) Què significa que un monosacàrid sigui isòmer espacial o estereoisòmer –D?
b) Aquesta fórmula correspon a un isòmer –D o a un isòmer –L?
Raona la resposta.
CH2OH
C!O
H C O H
H C O H
H C O H
CH2OH
6
Escriu les fórmules lineal i tancada de la ribosa.
7
Digues si la glucosa i la ribosa donaran positiva o negativa la prova de Fehling i per què.
8
Què observaries si posessis una dissolució de dihidroxiacetona en un polarímetre?
9
De quin tipus és l’enllaç O-glicosídic de la maltosa? Raona la resposta.
10 Digues si la sacarosa té caràcter reductor o no.
Raona la resposta.
56
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 57
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
Per què les expressions «hidrats de carboni» o «carbohidrats» no són apropiades per anomenar els glúcids?
2
En la taula següent, classifica els glúcids anomenant-los i indica el nombre de cadenes polihidroxialdehídiques
o polihidroxicetòniques que contenen.
Nom del grup
3
Nombre de cadenes
Digues si cadascuna d’aquestes cinc molècules és un monosacàrid o no ho és. Raona la resposta.
A
B
CH2OH
CHO
H C O H
H C O H
H O C H
CH2OH
CH2OH
C
D
CH2OH
C!O
COOH
E
C6H14O6
H C OH
H C O H
CH2OH
CH2OH
4
En la molècula C de l’exercici anterior, digues quins carbonis són asimètrics. Per què?
5
a) Què significa que un monosacàrid sigui isòmer espacial o estereoisòmer –L?
b) Aquesta fórmula correspon a un isòmer –D o a un isòmer –L? Raona la resposta.
CHO
H C O H
H C O H
H O C H
H O C H
CH2OH
6
Escriu les fórmules lineal i tancada de la glucosa.
7
Escriu la reacció que té lloc en el laboratori en col·locar el reactiu de Fehling en un tub d’assaig que conté
una substància que dóna positiva la prova de Fehling.
8
Què observaries si posessis una dissolució de glucosa en el polarímetre?
9
De quin tipus és l’enllaç O-glicosídic de la sacarosa? Raona la resposta.
10 Digues si la maltosa té caràcter reductor o no. Raona la resposta.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
57
917280de054a065.qxd
2
1
30/12/08
12:46
Página 58
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
Esmenta els aliments que es troben en cada color de la roda dels aliments i indica el nivell de glúcids
més elevat (!) o menys (") dels aliments que hi ha en cada secció de la roda.
Roda dels aliments
g
Secció
Aliments
!/"
a
a
b
b
f
c
d
e
c
e
f
g
d
2
Omple la taula següent:
Monosacàrids
Propietats físiques
3
Propietats químiques
Quant als monosacàrids:
a) Totes les molècules que són isòmers –D, seran sempre dextrogires?
4
b) La D-glucosa és dextrogira o levogira?
c) Quin altre nom rep la glucosa?
d) La D-fructosa és dextrogira o levogira?
e) Quin altre nom rep la fructosa?
Omple la taula següent:
Midó
Cel·lulosa
Glicogen
Quitina
Tipus de glúcid
Enllaç (α, β)
Funció
Lloc on es troba
Utilitat
58
5
Calcula el nombre d’estereoisòmers possibles per a una glucosa lineal.
6
Quins dels següents parells de sucres són epímers? Per què?
a) Gliceraldehid i dihidroxiacetona.
b) Glucosa i mannosa.
c) α-D-glucosa i β-D-glucosa.
d) Cap és certa.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de054a065.qxd
2
1
30/12/08
12:46
Página 59
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
Omple els buits de la taula següent:
Grup funcional
Fórmula
Estructura
Compost
Hidroxil
!CO
2
Busca informació d’altres proves d’identificació
de glúcids diferents a la prova de Fehling.
3
a) Anomena d’esquerra a dreta cadascuna
de les dues molècules que es representen
en aquesta imatge.
b) A quin tipus d’isòmers pertanyen? Raona
la resposta.
4
CHO
CHO
CH2OH
CHO
OH
OH H
CH2OH
Omple els buits de la taula següent:
Pectina
Agar
Goma aràbiga
Tipus de glúcid
Enllaç (α, β)
Funció
Lloc on es troba
Utilitat
5
Calcula el nombre d’estereoisòmers possibles per a una glucosa cíclica.
6
Quins dels següents parells de sucres són epímers? Per què?
a) Glucosa i fructosa.
b) Glucosa i galactosa.
c) α-D-ribosa i β-D-ribosa.
d) Cap és certa.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
59
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 60
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
sa presenta aquests dos radicals en el mateix pla. Les
dues són dextrogires, però en un grau diferent. L’α-glucosa origina un desviament de 122,2º i la β-glucosa
origina un desviament de només 18,7º.
• La cel·lulosa.
ACTIVITATS
2.14. És dicarbonílic i α-glicosídic.
2.1. En els dos casos, el carboni del grup carbonil té un doble enllaç amb un oxigen.
2.2. Intentant trencar la molècula fent-la reaccionar amb un
àcid en medi aquós. Si es trenca és que s’ha hidrolitzat
i, per tant, és un disacàrid.
2.3. No. Tots els glúcids han de tenir grup carbonil.
2.4. Perquè no té les quatre valències saturades per radicals diferents, com és el cas del segon àtom de carboni d’aquesta molècula.
2.5. Els monosacàrids tenen la capacitat de reduir el reactiu de Fehling perquè el grup carbonil (dels aldehids o
cetones) perd electrons (s’oxida) i passa a grup àcid. El
reactiu canvia de color blau a vermell, de manera que
detecta la presència de monosacàrids.
2.6. La dihidroxiacetona no té cap carboni asimètric; per
tant, no presenta activitat òptica, és a dir, no és ni dextrogira ni levogira.
2.7. No. Hi ha compostos que són D i són levogirs (com ara
la fructosa), i d’altres que són D i, en canvi, són dextrogirs (com ara la glucosa).
2.8. En les cetopentoses naturals, el carboni que forma el grup
cetònic sempre és el carboni 2; per tant, tan sols hi ha
dos carbonis asimètrics, i com que cadascuna pot presentar una forma L, hi ha dues L-cetopentoses naturals.
CH2OH
CH2OH
CO
CO
H C OH
OH C H
CH2OH
L-xilulosa
OH C H
OH C H
2.15. La sacarosa és D-glucopiranosa - α(1 → 2) - D-fructofuranosa, la maltosa és la D-glucopiranosa - α(1 → 4) D-glucopiranosa, la cel·lobiosa és la D-glucopiranosa βα(1 → 4) - D-glucopiranosa, i la lactosa és la D-galactopiranosa - βα(1 → 4) - D-glucopiranosa.
2.16. Perquè la mel, a causa dels enzims sacarases que hi ha
a la saliva de les abelles, s’hidrolitza i la mescla de D-glucosa i D-fructosa que queda és levogira, ja que la D-fructosa és molt més levogira que dextrogira és la D-glucosa.
2.17. Perquè la mel, a causa dels enzims sacarases que hi
ha a la saliva de les abelles, s’hidrolitza i apareixen lliures molècules de D-glucosa i de D-fructosa que tenen
el seu carboni anomèric lliure, és a dir, el carboni que
pot reduir el reactiu de Fehling.
2.18. Perquè com que la glucosa és una molècula petita la
dissolució quedaria molt concentrada i aleshores entraria aigua per osmosi i la cèl·lula explotaria.
2.19. Perquè la majoria dels organismes no tenen els enzims
que trenquen els enllaços β, però sí que tenen els que
trenquen els enllaços α.
2.20. Perquè no tenen l’enzim cel·lulasa.
2.21. És una molècula constituïda per un nucli de glucoses
en què hi ha un enllaç α (1 → 6) i unes poques glucoses adjacents. Es formen quan els enzims amilases
que només trenquen enllaços α (1 → 4) no poden continuar la seva acció.
2.22. Que la primera presenta branques cada 25 glucoses i
en el glicogen cada 10. L’amilopectina només està present en les cèl·lules vegetals i el glicogen només en les
cèl·lules animals.
2.23.
CH2OH
O
|
H
H
|
HO
CH2OH
L-ribulosa
OH
|
H
2.9. L’estructura molecular de la D-treosa és:
C1HO
HO C2 H
H C3 OH
C4H2OH
D-treosa
2.10. El carboni 1.
2.11. Tan sols es pot dir que és una hexosa.
2.12. La fructosa.
2.13. L’α-glucopiranosa presenta el radical !OH del carboni
anomèric oposat al radical !CH2OH i la β-glucopirano-
60
H
|
HO
CH2OH
|
O
H
OH
|
H
H
|
OH
H
|
OH
H H
|–O–|
H
||
|
O
|
CH2
|
H
OH
|
H
O
H
|
OH
H H
|–O–|
CH2OH
|
O
H
OH
|
H
H
|
H OH
|
OH
2.24. a) glicogen amilases maltoses + dextrines límit
!
maltasa
b) maltosa
! glucoses
c) dextrines límit enzims R desramificadors! maltoses
maltases
! glucoses
2.25. Els enzims amilases tan sols trenquen els enllaços α(1’ → 4’), mentre que els enzims R-desramificadors
trenquen els enllaços α-(1’ → 6’).
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 61
SOLUCIONARI
2.32. La A és α-galactopiranosa, la B és α-ribofuranosa, la C
és α-fructofuranosa i la D és α-glucopiranosa.
2.26. Un enllaç β-(1’ → 4’).
2.27. a) amb 2); b) amb 2) i 3);
2.33. De les dues maltoses s’obtindran quatre glucoses, de
les dues cel·lobioses s’obtindran quatre glucoses i de
les dues sacaroses s’obtindran dues glucoses.
c) amb 2); d) amb 2);
e) amb 1) i 2); f) amb 2)
2.28. Monosacàrids: fructosa, glucosa, galactosa.
Disacàrids: lactosa, sacarosa, maltosa.
Polisacàrids: glicogen, midó, cel·lulosa.
2.29. Funció d’antibiòtic: estreptomicina.
Funció d’anticoagulant: heparina.
Funció de colorant floral: antocianòsid.
2.30. S’anomena L-glucosa. És levogira amb un angle de
desviació igual que la D-glucosa però cap a l’esquerra.
L’estructura és:
C1HO
HO C2 H
2.37. a) N’hi ha dos tipus: els homopolisacàrids, o polímers
d’un sol tipus de monosacàrid, i els heteropolisacàrids, o polímers en què intervenen més d’un tipus de
monosacàrid.
HO C4 H
HO C5 H
C6H2OH
L-glucosa
2.31. L’estructura és:
C1HO
H C2 OH
HO C2 H
H C3 OH
HO C3 H
C4H2OH
D-eritrosa
C4H2OH
L-eritrosa
Són estereoisòmers enantiomorfs entre si.
C1H2OH
C1H2OH
H C2O
HO C2O
H C3 OH
HO C3 H
C4H2OH
C4H2OH
D-eritrulosa
L-eritrulosa
Són estereoisòmers enantiomorfs entre si.
C1HO
C1HO
HO C2 H
OH C2 OH
OH C3 OH
HO C3 H
C4H2OH
D-treosa
2.35. Perquè la lactosa presenta enllaç β-glucosídic i per
trencar-lo cal un enzim especial anomenat lactasa. És
un enzim diferent de l’enzim maltasa i de l’enzim sacarasa. No poden prendre llet ni formatge fresc perquè
aquests presenten lactosa, en canvi, el iogurt, en ser un
producte fermentat pels bacteris, ja no presenta lactosa
perquè ha estat hidrolitzada en galactosa i glucosa.
2.36. a) amb 5, b) amb 1, c) amb 4, d) amb 2, e) amb 3, f)
amb 10, g) amb 7, h) amb 9, i) amb 8, i j) amb 6.
H C3 OH
C1HO
2.34. Perquè a la maltosa les dues glucoses estan unides per
un enllaç α-glucosídic i, en canvi, en la cel·lobiosa
estan unides per un enllaç β-glucosídic. Si ingerim
cel·lobiosa, no augmenta el nivell de glucosa en sang
perquè els nostres enzims no poden trencar l’enllaç
β-glucosídic.
C4H2OH
L-treosa
b) N’hi ha dos tipus: els que presenten enllaç β-glucosídic, que pocs organismes poden trencar per manca de l’enzim apropiat i que tenen funció estructural
(per exemple la cel·lulosa i la quitina) i els que presenten enllaç α-glucosídic, que tots els organismes
poden trencar perquè tenen l’enzim apropiat, i que
tenen funció de reserva energètica (per exemple, el
midó i el glicogen).
c) Els que repeteixen maltoses s’anomenen amiloses, els
que repeteixen cel·lobioses s’anomenen cel·luloses,
els que repeteixen quitobioses s’anomenen quitines.
2.38. La fórmula empírica és: C600H1002O501 i PM ! 16.218.
2.39. Conté α-glucoses. El nombre de glucoses (n) resulta
de la següent suma de pesos atòmics: C6nH12n"(n"1)
O(6n"n"1) # (n"1) H20 ! 80.000. D’aquí surt n = 493,6,
és a dir, unes 494 α-glucoses.
2.40. L’elevat nombre de branques ofereix molts punts d’atac per iniciar la hidròlisi i, igualment, molt punts d’inici
per fer una nova síntesi i l’allargament de les cadenes.
2.41. Funció energètica: amilosa, amilopectina, glicogen,
maltosa, sacarosa, glucosa.
Funció estructural: cel·lulosa, quitina, peptidoglicans,
àcid hialurònic.
Funció de receptors de membrana: glicoproteïnes, glicolípids.
Altres funcions: heparina (impedeix la coagulació de la
sang), peptidoglicans (constitueixen la paret dels bacteris), antocianòsids (donen color a les flors), tannòsids
(tenen propietats astringents i adobadores), estreptomicina (antibiòtic).
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
61
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 62
SOLUCIONARI
INTERPRETACIÓ DE DADES
2.44. a) Perquè en augmentar la glucosa en sang a causa de
la ingesta d’aliments el pàncrees allibera insulina.
b) Perquè la glucosa en sang encara no ha arribat als
valors normals.
c) Perquè la glucosa en sang ja ha disminuït a 120
mg/decilitre, que és un valor normal.
d) La corba de glucèmia comença a baixar a menys velocitat perquè la insulina en sang ha disminuït molt.
e) Perquè com que la glucosa en sang està dins els valors normals no es produeix més insulina i la que hi
ha a la sang passa a l’orina a causa de la filtració renal.
càrids; en canvi, és molt difícil si les molècules són molt
grans, com succeeix en els polisacàrids.
2.50. Perquè es tracta de glúcids que presenten els carbonis
anomèrics, els únics que tenen capacitat de reduir el
reactiu de Fehling. Constitueixen enllaços covalents;
per tant, sense possibilitat de reaccionar amb aquest
reactiu. Per mitjà de la hidròlisi, aquests enllaços covalents es trenquen, de manera que els carbonis anomèrics queden lliures i aleshores ja poden reaccionar amb
el reactiu de Fehling.
2.51. Vegeu l’A fons del llibre, «Reducció del reactiu de Fehling», a la pàgina 31.
2.52.
H
|
HO
2.45. a) La gràfica de color violeta. La major part del temps
està per sobre dels nivells normals i només presenta
dues baixades que probablement coincideixen amb
les dues injeccions.
CH2OH
|
O
H
OH
|
H
H
|
OH
2.46. a) La primera gràfica pertany a una persona amb diabetis de tipus II, la segona gràfica pertany a una persona amb diabetis de tipus I i la tercera gràfica
pertany a una persona no diabètica.
b) Disminueix perquè és eliminada de la sang pels ronyons i passa a l’orina.
c) Perquè malgrat que produeixen insulina, la major
part del temps estan amb una concentració de glucosa en sang superior a la normal. Aquesta situació
causa un deteriorament dels vasos sanguinis que
provoquen anomalies en els capil·lars sanguinis renals (insuficiència renal), els capil·lars sanguinis de
la retina (pèrdua de visió) i els capil·lars de les extremitats (pèrdua de sensibilitat en peus i mans i dificultats per superar-hi les infeccions).
H
|
HO
OH
|
H
"
O
H
HOH2C
|
"
|
H OH
HO H
|
|
OH
OH
H
|
OH CH2OH
|
H
2.53. La coloració amb el iode es dóna perquè les molècules
dels glúcids atrauen les molècules de iode. Si aquelles
estan dissoltes, les molècules de iode queden disperses;
en canvi, si estan unides formant polisacàrids (tant si són
insolubles com si formen dispersions col·loïdals), s’hi
concentren moltes molècules de iode, amb la qual cosa
apareixen punts molt foscos que provoquen l’enfosquiment absolut del medi.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Els glúcids són les substàncies que són polihidroxialdehids
o polihidroxicetones, i també els seus polímers i derivats.
2.
Homopolisacàrids
LABORATORI
Per mitjà de l’enllaç α
Per mitjà de l’enllaç β
2.47. Un sòlid constituït per molècules es dissol quan desapareixen els enllaços intermoleculars. En el cas dels
oligosacàrids i dels polisacàrids globulars, les forces intermoleculars són de tipus elèctric. Aquestes són degudes a l’electronegativitat dels oxígens que acaparen
els electrons dels hidrògens, que, d’aquesta manera,
originen pols. L’aigua, com que és un líquid polar, actua desviant aquestes forces, de manera que dispersa
les molècules. En el cas dels polisacàrids lineals, com
que es disposen en paral·lel, són tantes les atraccions
que resulten insolubles.
Midó
Cel·lulosa
Glicogen
Quitina
2.48. Formen dispersions col·loïdals.
2.49. Perquè, en un sòlid cristal·lí, les partícules estan ordenades en posicions fixes. Aquesta ordenació és senzilla
si les molècules són petites, com passa en els oligosa-
62
CH2OH
|
O
H
H
|
OH CH2OH
|
H
!"
H2O
c) Sobre la base de la gràfica contínua, es pot deduir
que esmorzen a les 9 h, dinen a les 15 h, berenen a
les 19 h i sopen a les 21 h.
O
H
|
OH
sacarasa
!
b) Se les posa a les 9 h i a les 21 h.
H HOH2C
|––– O –––|
3. Una molècula és un monosacàrid si compleix la definició i
la fórmula molecular (indica la classe i el nombre d’àtoms
que hi ha a la molècula).
A No, perquè és un àcid orgànic (conté el grup carboxil
!COOH) i no compleix la fórmula molecular.
B No, perquè és un polialcohol (conté tres grups !OH) i
no compleix la fórmula molecular.
C Sí, perquè compleix la definició (aldehid de polialcohol)
i la fórmula molecular (C4H8O4).
D Sí, perquè compleix la definició (cetona de polialcohol) i
la fórmula molecular (C3H6O3).
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 63
SOLUCIONARI
E No, perquè no compleix la fórmula molecular (per a una
hexosa hauria de ser C6H12O6).
4. Són asimètrics els carbonis 2 i 3 perquè cadascun té els
quatre enllaços units a àtoms o grups d’àtoms diferents (anomenats radicals).
Per al carboni 2 aquests grups són: !COOH; !OH; !H;
!CHOH–CH2OH.
10. La sacarosa no té caràcter reductor perquè no té cap carboni carbonílic lliure, ja que tots dos estan compromesos en l’enllaç O-glicosídic.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
Per al carboni 3 aquests grups són: !COOH!CHOH; !H;
!OH; !CH2OH.
1. Perquè no es tracta d’àtoms de carboni hidratats, és a dir,
enllaçats a molècules d’aigua, sinó d’àtoms de carboni units
a grups alcohòlics (!OH), també anomenats radicals hidroxil, i a radicals hidrogen (!H).
El carboni asimètric es representa amb un asterisc: C*.
2.
5. a) Significa que, tenint a dalt el grup funcional més oxigenat (que, en aquest cas, és el grup funcional carbonil, de
fórmula !CO), té el OH del carboni asimètric més allunyat del carbonil a la dreta en la fórmula lineal.
Monosacàrids
1 sola cadena polihidroxialdehídica
o polihidroxicetònica
Oligosacàrids
De 2 a 10 monosacàrids
Polisacàrids
> 10 monosacàrids, generalment
centenars
b) Correspon a un isòmer-D.
CH2OH
Nombre de cadenes
Nom del grup
C"O
3. Una molècula és monosacàrid si compleix la definició i la
fórmula molecular (indica la classe i el nombre d’àtoms que
hi ha a la molècula).
H C O H
H C O H
A No, perquè és un polialcohol (conté quatre grups !OH)
i no compleix la fórmula molecular.
H C O H
B Sí, perquè compleix la definició (aldehid de polialcohol)
i la fórmula molecular (C3H6O3).
CH2OH
6.
CHO
HOH2C5
O
OH
C Sí, perquè compleix la definició (cetona de polialcohol) i
la fórmula molecular (C4H8O4).
H C O H
C4 H
H C1
D No, perquè és un àcid orgànic (conté el grup carboxil
!COOH) i no compleix la fórmula molecular.
H C O H
H C3 C2 H
E No, perquè no compleix la fórmula molecular (per a una
hexosa hauria de ser C6H12O6).
H C O H
OH OH
D-Ribofuranosa
CH2OH
7. La glucosa i la ribosa donaran positiva (#) la prova de Fehling perquè són monosacàrids. Els monosacàrids s’oxiden,
és a dir, perden electrons davant d’altres substàncies que,
quan els accepten, es redueixen. Per això poden reduir el
reactiu de Fehling, perquè el grup carbonil, de fórmula CO
(present en els compostos aldehid i cetona) perd electrons
(s’oxida) i passa a grup àcid (!COOH).
8. En posar una dissolució de dihidroxiacetona (CH2OH!CO!
CH2OH) en un polarímetre no observaria res. No hi hauria
una desviació del pla de vibració de la llum polaritzada perquè aquesta molècula no posseeix cap carboni asimètric (és
òpticament inactiva).
9. L’enllaç O-glicosídic de la maltosa és del tipus monocarbonílic perquè s’estableix entre el carboni carbonílic (que en
aquest cas és el carboni 1) del primer monosacàrid (glucosa) i un carboni no carbonílic (que en aquest cas és el
carboni 4) del segon monosacàrid (també glucosa). L’enllaç
és, per tant, α(1 → 4).
4. a) Només és asimètric el carboni 3 perquè és l’únic que té
els quatre enllaços units a àtoms o grups d’àtoms diferents (anomenats radicals).
Aquests grups són: !CH2OH!CO; !H; !OH; !CH2OH.
El carboni asimètric es representa amb un asterisc: C*.
5. a) Significa que, tenint a dalt el grup funcional més oxigenat (que, en aquest cas, és el grup funcional carbonil,
de fórmula !CO), té el OH del carboni asimètric més
allunyat del carbonil a l’esquerra en la fórmula lineal.
b) Correspon a un isòmer-L.
CHO
H C O H
H C O H
H O C H
H O C H
CH2OH
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
63
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 64
SOLUCIONARI
6.
CH2OH
|
C
|
H
OH
|
C
|
H
C1HO
H
|
C
|
OH
OH C2 OH
HO C3 H
OH C4 OH
O
H
|
C
|
OH
3. No. El fet que una molècula sigui isòmer !D no implica necessàriament que sigui dextrogira. La D-glucosa és dextrogira (en dissolució desvia el pla de vibració de la llum polaritzada cap a la dreta) i per això s’anomena també dextrosa.
En canvi, la D-fructosa és levogira (en dissolució desvia el
pla de vibració de la llum polaritzada cap a l’esquerra) i per
això s’anomena també levulosa.
H
|
C
|
OH
4.
OH C5 OH
Tipus de glúcid
C6H2OH
→
7. RCHO o RCOR " 2CuO
Reactiu
de Fehling
(blau)
∆
(calor)
Reserva energètica
Estructural
Lloc on es troba
Leucoplasts
(amiloplasts)
de cèl·lula vegetal
Paret cel·lular
vegetal
Utilitat
Preparació de coles,
aprests de teixits,
Paper,
indústria alimentària, cotó hidròfil
farmàcia
Glicogen
Tipus de glúcid
Secció
"/!
Aliments
a
!
Llet (és un dels aliments més complets,
encara que no té ferro ni vitamina C),
formatge, iogurt.
b
!
Pollastre, ous, peix, carn.
"
Fruits secs, patates, llegums.
d
"
Col, pastanaga, albergínia, rave,
tomàquet, blat de moro.
e
"
Raïm, plàtans, pomes, taronges,
síndria.
f
"
Pa, cereals.
g
!
Mantega, oli.
Monosacàrids
Propietats físiques
Propietats químiques
Sòlids cristal·lins
Oxidables
Color blanc
S’associen a grups amino (NH2)
Hidrosolubles
Reaccionen amb àcids
Gust dolç
S’uneixen amb altres monosacàrids
Quitina
Homopolisacàrid
Homopolisacàrid
α
Enllaç (α, β)
β
Funció
Reserva energètica
Estructural
Lloc on es troba
Fetge i músculs
dels animals
Exosquelet
d’artròpodes
Utilitat
Indústria
farmacèutica,
No s’ha trobat
aplicació de moment. d’aliments,
cosmètica
FITXA DE REFORÇ
2.
β
Funció
Òxid
cuprós
(vermell)
10. La maltosa sí que té caràcter reductor perquè té un carboni carbonílic lliure (el del segon monosacàrid), ja que
aquest no està compromès en l’enllaç O-glicosídic.
64
α
Àcid
carboxílic
9. L’enllaç O-glicosídic de la sacarosa és del tipus dicarbonílic perquè s’estableix entre el carboni carbonílic (que
en aquest cas és el carboni 1) del primer monosacàrid
(glucosa) i el carboni carbonílic (que en aquest cas és el
carboni 2) del segon monosacàrid (fructosa). L’enllaç és,
per tant, α(1 → 2).
c
Homopolisacàrid
RCOOH " Cu2O
8. En posar una dissolució de glucosa (CHO!(CHOH)4!CH2
OH) en un polarímetre hi hauria una desviació del pla de
vibració de la llum polaritzada perquè aquesta molècula
posseeix carbonis asimètrics (és òpticament activa).
1.
Cel·lulosa
Homopolisacàrid
Enllaç (α, β)
D-glucosa
Aldehid
o cetona
Midó
5. El nombre d’estereoisòmers augmenta de forma exponencial amb el nombre de carbonis asimètrics de la molècula;
per tant, si n és el nombre de carbonis asimètrics, el nombre d’estereoisòmers serà 2n. Per a una glucosa lineal, el
nombre de carbonis asimètrics és 4 (C-2, C-3, C-4 i C-5) i,
per tant, el nombre d’estereoisòmers serà:
2n " 24 " 16
6. La certa és la b). Els isòmers òptics que es diferencien només en la configuració d’un àtom de carboni s’anomenen
epímers; per tant, la glucosa i la mannosa són epímers
perquè es diferencien exclusivament en la configuració de
l’àtom de carboni en posició 2.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1.
Grup funcional
Fórmula
Estructura
Hidroxil
!OH
!O!H
O
//
!C
\
H
\
C"O
/
Carbonil
!CO
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
Compost
Alcohol
Aldehids
Cetones
917280de054a065.qxd
2
30/12/08
12:46
Página 65
SOLUCIONARI
2. Resposta model.
Prova de Molisch: si a una dissolució de qualsevol sucre
s’afegeixen unes gotes del reactiu de Molisch (dissolució alcohòlica d’α-naftol) i es posa amb cura àcid sulfúric concentrat de tal manera que resti en el fons del tub d’assaig,
es forma un anell de color violat.
Prova de Benedict: s’utilitza per detectar la presència de
sucres reductors perquè el reactiu de Benedict conté coure i aquest es redueix en presència de sucres reductors.
El sucre reductor s’oxida perquè el coure es redueix.
!
Reactiu de Benedict oxidat " sucre reductor → reactiu
de Benedict reduït " sucre oxidat
Quan s’afegeix reactiu de Benedict al sucre reductor en
calent, canvia el color de la mostra que dóna un color taronja o vermell intens.
Els resultats de la prova de Benedict seran:
• Color vermell o verd (més o menys concentració de sucre respectivament) si la prova és positiva.
• Color blau: si la prova és negativa.
3. a) D’esquerra a dreta les molècules són D-gliceraldehid i
L- gliceraldehid.
b) Pertanyen a isòmers espacials o estereoisòmers. Cadascun d’aquests isòmers espacials és imatge especular de
l’altre, i per això s’anomenen estructures enantiomorfes.
Encara que es girin en l’espai, no es poden superposar,
ja que són estructures diferents (com la mà dreta i l’esquerra).
4.
Tipus
de glúcid
Enllaç
(α, β)
Funció
Lloc on
es troba
Utilitat
Pectina
Heteropolisacàrid
α
Gelificant
Agar
Heteropolisacàrid
Goma aràbiga
Heteropolisacàrid
α
Hidròfila
Algues
Poma, pera,
vermelles
pruna, codony
o rodofícies
Preparació
Preparació de industrial
d’aliments i
melmelades
medis de cultiu
α
Tancar ferides
en les plantes
Resina
dels arbres
Goma
d’enganxar
5. El nombre d’estereoisòmers augmenta de forma exponencial amb el nombre de carbonis asimètrics de la molècula;
per tant, si n és el nombre de carbonis asimètrics, el nombre d’estereoisòmers serà 2n. Per a una glucosa ciclada,
el nombre de carbonis asimètrics és 5 (C-1, C-2, C-3, C-4
i C-5) i, per tant, el nombre màxim d’estereoisòmers serà:
2n # 25 # 32
6. La certa és la b). Els isòmers òptics que es diferencien només en la configuració d’un àtom de carboni s’anomenen
epímers; per tant, la glucosa i la galactosa són epímers perquè es diferencien exclusivament en la configuració de l’àtom de carboni en posició 4.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
65
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 66
Els lípids
MAPA DE CONTINGUTS
ELS LÍPIDS
estan constituïts per
tenen les funcions
es classifiquen en
C, H i també O, P
reserva energètica
estructural
protectora
SAPONIFICABLES
(amb àcids grassos)
INSAPONIFICABLES
(sense àcids grassos)
biocatalitzadora
poden ser
SIMPLES
poden ser
COMPLEXOS
són
acilglicèrids
transportadora
isoprenoides
esteroides
prostaglandines
són
cèrids o ceres
fosfoglicèrids
fosfoesfingolípids
glicoesfinglípids
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Cal reforçar l’aprenentatge de les propietats físiques i químiques dels àcids grassos saponificables.
2. Les propietats dels lípids ens permeten fer proves de determinació per detectar la seva presència
en la matèria viva.
3. Cal donar importància a les funcions dels lípids per entendre la seva presència en una dieta equilibrada.
66
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 67
Els lípids
OBJECTIUS
1. Conèixer les característiques generals dels lípids
i saber quins són els bioelements
que els constitueixen.
2. Distingir els diferents tipus de lípids i els criteris
de classificació.
3. Conèixer l’estructura bàsica dels àcids grassos,
reconeixent els grups de molècules
que els caracteritzen.
4. Distingir els dos tipus generals d’àcids grassos:
saturats i insaturats.
5. Estudiar les propietats químiques dels àcids grassos:
esterificació i saponificació.
6. Estudiar les propietats físiques dels àcids grassos:
solubilitat i punt de fusió, i les seves causes.
7. Identificar els diferents tipus de lípids saponificables:
simples i complexos.
8. Conèixer els diferents tipus de lípids
simples, les molècules que els constitueixen,
les propietats, la localització en els éssers vius
i la funció que tenen.
9. Identificar els diferents tipus de lípids
complexos, les molècules que els constitueixen,
les propietats, la localització en els éssers vius
i la funció que tenen.
10. Conèixer els constituents moleculars dels lípids
insaponificables, la localització en els éssers vius
i les funcions biològiques.
11. Estudiar les funcions biològiques generals dels lípids.
CONTINGUTS
• Coneixement de les característiques generals dels lípids, els bioelements que els constitueixen i els criteris
de classificació. (Objectius 1 i 2)
• Estudi de les característiques moleculars dels àcids grassos i de les seves propietats químiques i físiques. (Objectius 3 i 4)
• Identificació dels diferents tipus de lípids saponificables, estudiant les molècules que els constitueixen, les propietats,
la localització en els éssers vius i les funcions que tenen. (Objectius 5 i 6)
• Identificació dels diferents tipus de lípids insaponificables, estudiant les molècules que els constitueixen, les propietats,
la localització en els éssers vius i les funcions que tenen. (Objectius 5 i 6)
• Identificació de les fórmules dels diferents tipus de lípids i de les reaccions d’esterificació i saponificació. (Objectiu 7)
• Construcció de models moleculars d’àcids grassos i de lípids simples. (Objectiu 8)
• Desenvolupament de les reaccions de síntesi dels lípids simples. (Objectiu 8)
• Reconeixement de les propietats dels lípids saponificables i dels lípids insaponificables. (Objectius 9 i 10)
• Valoració de la importància de les funcions biològiques dels lípids per mantenir un bon estat de salut.
• Aplicació del mètode científic en l’anàlisi de la presència de lípids en els aliments, i de les seves propietats químiques
i físiques. (Objectiu 11)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
a) Conèixer les característiques i les propietats generals dels lípids. (Objectius 1 i 2)
1
1
b) Identificar els diferents tipus d’àcids grassos i les propietats que tenen.
(Objectius 3 i 4)
2
2
c) Reconèixer les reaccions d’esterificació i saponificació i saber-les desenvolupar.
(Objectiu 5)
4
5
d) Identificar diferents tipus de lípids i les seves característiques moleculars,
les propietats i la localització en els éssers vius. (Objectius 7, 8, 9 i 10)
3, 6, 9
3, 6, 7
e) Conèixer mètodes d’identificació de lípids, a partir de les propietats físiques
i químiques. (Objectius 5 i 6)
5, 10
4, 10
f) Analitzar la importància d’una dieta rica en àcids grassos insaturats,
en la prevenció de malalties cardiovasculars. (Objectiu 10)
g) Saber les principals funcions biològiques dels lípids. (Objectiu 11)
7
6, 7, 8
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
8, 9
67
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 68
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Quines són les característiques generals dels lípids? Quins criteris es tenen en compte a l’hora de classificar-los?
2
Quines característiques moleculars tenen els àcids grassos saturats? Quines propietats confereixen als lípids
que els presenten i quines conseqüències se’n deriven?
3
Reconeix entre els compostos següents: àcids grassos, cèrids i acilglicèrids, i especifica’n els tipus, si és el cas.
a) CH3 (CH2)7 CH ! CH (CH2)7 COOH
b) CH3 (CH2)14 CO O CH2
CH3 (CH2)14 CO O CH
CH3 (CH2)14 CO O CH2
c) CH3 (CH2)14 CO O C30H61
d) CH3 (CH2)12 COOH
4
Desenvolupa la reacció que té lloc per a la formació de tres molècules de palmitat sòdic, si partim
d’una molècula de tripalmitina. Com s’anomena aquesta reacció?
CH3 (CH2)14 CO O CH2
CH3 (CH2)14 CO O CH
CH3 (CH2)14 CO O CH2
Explica tot el que sàpigues del procés digestiu en què té lloc l’emulsió dels greixos.
6
A quin grup de molècules pertany la molècula següent? On es localitza en els éssers vius i quina importància
biològica té?
!
5
!
C
C
O
O
CH2
O
O
CH
CH2
àcids grassos
glicerina
CH2
CH2" N
–
àcid ortofosfòric
O
O!P OH
O
alcohol
CH3
CH3
CH3
7
Quina funció té el colesterol en els éssers vius? Quines conseqüències es deriven d’una ingesta excessiva
de colesterol? Explica tot el que en sàpigues.
8
Explica les principals funcions biològiques dels lípids.
9
Què caracteritza els lípids insaponificables? Posa’n tres exemples i digues quina funció fa cada un.
10 Explica dues proves de reconeixement de lípids i digues en quines propietats et bases.
68
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 69
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
Quins mètodes utilitzaries per reconèixer lípids? Per què?
2
Quines característiques moleculars presenten els àcids grassos insaturats? Quines propietats confereixen
als lípids que en presenten i quines conseqüències se’n deriven?
3
Dibuixa un triacilglicèrid i una cera. Quina funció té cadascuna d’aquestes molècules en els éssers vius?
4
Per què ens hem de rentar les mans, untades d’oli, amb sabó? Fes el dibuix esquemàtic del que passa.
5
Desenvolupa la reacció que té lloc en les cèl·lules quan emmagatzemen greix com a reserva energètica.
Fes-ho a partir de l’àcid palmític: CH3 (CH2)14 COOH. Com s’anomena aquesta reacció?
6
A quin grup de molècules pertany el compost següent? On es localitza en els éssers vius i quina importància
biològica té?
H3C
CH3
CH3
CH3
CH3
HO
7
Quina propietat física presenten les molècules que formen part de les membranes cel·lulars? A quin grup
de lípids pertanyen i en quines altres estructures i teixits les podem trobar?
8
Quina semblança i quina diferència hi ha entre els esteroides i els isoprenoides? Esmenta dues molècules
de cada grup i la funció biològica que duen a terme.
9
Anomena quatre lípids, cadascun amb una funció biològica diferent.
10 Dissenya un experiment per demostrar que la bilis és un bon emulsionant. Explica quin significat té aquesta
funció.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
69
917280 _ 0066-0079.qxd
3
12/1/09
11:12
Página 70
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Dins del grup dels lípids s’hi inclouen les molècules solubles en ...................................... i, per tant, insolubles
en .......................................
2
Els lípids, segons si tenen àcids grassos o no els classificarem en:
3
Els àcids grassos estan formats per ......................................
4
S’anomenen àcids grassos saturats, com ......................................, aquells que presenten ......................................
5
S’anomenen àcids grassos insaturats, com ......................................, els que presenten ......................................
6
Quin tipus de molècules són necessàries per què es produeixi una reacció d’esterificació?
7
Entre quines molècules es produeix una reacció de saponificació? Com s’anomena la molècula que s’obté
i quina propietat presenta?
8
Què és el que fa que un àcid gras de més de 6 C sigui insoluble en aigua?
9
Per què els àcids grassos saturats són sòlids a temperatura ambient?
10 Quina és la principal funció dels greixos que ingerim en la dieta?
11 Explica quina és la funció principal de les ceres i per què.
12 Quines molècules són les que constitueixen principalment la membrana unitària? Què vol dir que tenen
un comportament amfipàtic?
13 Quins són els principals lípids insaponificables i què els caracteritza?
14 Digues les principals funcions dels lípids, posant un exemple de cada.
70
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 71
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Els lípids són substàncies solubles en ...................................... o ...................................... o ......................................
perquè .......................................
2
Fes la classificació dels lípids, especificant quins criteris es tenen en compte i posant un exemple de cada
tipus.
3
Quins tipus d’àtoms formen un àcid gras? Representa el model en què es visualitzen els angles, explicant
les característiques de cada part de la molècula.
4
Quines característiques moleculars i propietats diferencien els àcids grassos saturats dels insaturats?
5
Per què la dieta ha de ser rica en àcids grassos insaturats?
6
Escriu la reacció general que es produeix entre un àcid gras i un alcohol. Com s’anomena l’enllaç
que s’ha format?
7
Escriu la reacció que es produeix entre un àcid gras i una base forta. Com s’anomena aquest tipus de reacció?
Quin és el nom del producte que s’obté i quina és la propietat que el caracteritza?
8
Si posem aigua, sabó i oli en un vas de precipitats i ho barregem, explica quin serà el comportament
d’aquestes substàncies, en relació amb la seva solubilitat. Pots fer-ho amb un esquema.
9
Per què les margarines vegetals són sòlides a temperatura ambient, si estan fetes a partir d’olis?
10 Quines molècules obtenim a partir de la hidròlisi dels greixos?
11 Explica la composició molecular de les ceres i la seva funció principal.
12 Dibuixa esquemàticament un fosfoglicèrid, digues les principals característiques de la molècula, on el podem
localitzar i quina és la seva disposició.
13 Què caracteritza cadascun dels tipus de lípids insaponificables? Posa un exemple de cada grup, especificant
la funció que té en l’organisme.
14 Anomena les principals funcions dels lípids. Posa un exemple de cadascuna, especificant a quin grup pertany,
dins dels lípids.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
71
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 72
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
3.6. CH3$(CH2)16$COO$CH2
• El càlcul és: 80 kg ! 15/100 " 12 kg.
CH3$(CH2)16$COO$CH
ACTIVITATS
CH3$(CH2)16$COO$CH2
3.1. Les sals dels àcids grassos i Na o K , els anomenats sabons de Na o K, tenen un comportament amfipàtic, és a
dir, presenten una part lipòfila, la cadena hidrocarbonada,
capaç d’establir enllaços de Van der Waals amb les cadenes hidrocarbonades dels greixos, i una part hidròfila, els
grups $COONa o $COOK, que, en contacte amb l’aigua,
generen un grup carboxil ionitzat ($COO$) i un catió (Na#
o K#). Així doncs, quan el sabó es posa en contacte amb
la taca de greix, la part lipòfila del sabó s’estén en el si del
greix, i la part hidròfila en queda fora, dirigida cap a l’exterior de la taca. En presència d’aigua, el pol hidròfil s’ionitza
($COO$), s’hi aproxima el catió (Na# o K#) gràcies a les
forces elèctriques, i aquest, al seu torn, queda envoltat de
molècules dipolars d’aigua, també gràcies a atraccions
de tipus elèctric (hidratació iònica). L’agitació que té lloc
en el rentat possibilita la subdivisió de la taca de greix en
micel·les, formades per molècules de greix a l’interior i per
una monocapa, no necessàriament contínua, de molècules de sabó ionitzat a la perifèria. Les micel·les queden envoltades pels cations, i aquests, per capes de molècules
d’aigua, fet que impedeix la unió entre les micel·les. L’aigua té una funció mecànica d’arrossegament de les micel·les fora del substrat tacat.
#
#
3.2. Les micel·les no s’uneixen entre si perquè, com que tenen càrregues negatives a la perifèria, atrauen els cations
(Na+ o K+), que formen una capa de càrregues positives
que, al seu torn, atrauen molècules d’aigua (solvatació iònica), i aquests escuts d’aigua impedeixen la unió entre
les micel·les.
3.3. CH3$(CH2)7$CH " CH$(CH2)7$COOH # HO$CH2$CH3
→ CH3$(CH2)7$CH " CH$(CH2)7$COO$CH2$CH3 #
# H2O
3.4. a) És un monoacilglicèrid format per la unió d’un àcid
palmític i una glicerina: el monopalmitat de glicerina.
b) No és ni un cèrid ni un acilglicèrid; és una molècula
de glicerina.
c) És la cera d’abella, el palmitat de miricil, format per la
unió d’un alcohol monovalent de cadena llarga, l’alcohol miricílic, i un àcid gras, l’àcid palmític.
d) No és ni un cèrid ni un acilglicèrid; és un àcid gras.
e) No és ni un cèrid ni un acilglicèrid; és una molècula
del sabó palmitat sòdic.
f) No és ni un cèrid ni un acilglicèrid; és una molècula
d’alcohol miricílic.
g) És un cèrid, format per l’àcid palmític i un alcohol
monovalent de cadena llarga.
3.5.
CH3$(CH2)16$COO$CH2
CH3$(CH2)7$CH"CH$(CH2)7$COO$CH
CH2$OH
72
3.7. La molècula inicial és un diacilglicèrid: diesteracilglicèrid o diestearina.
CH3$(CH2)16$COO$CH2
CH3$(CH2)16$COO$CH
CH2OH
3.8. Ha tingut lloc una reacció de saponificació.
CH3$(CH2)16$COO$CH2
CH3$(CH2)16$COO$CH # 3NaOH →
CH3$(CH2)16$COO$CH2
→ 3[CH3$(CH2)16$COONa] # CH2OH$CHOH$CH2OH
3.9. La trioleïna o oli d’oliva és un oli, és a dir, és un greix líquid a temperatura ambient, perquè és un triacilglicèrid
que presenta tres àcids grassos insaturats (tres àcids
oleics), fet que li confereix una disposició espacial que dificulta l’establiment d’enllaços de Van der Waals entre les
diferents molècules de trioleïna. Així doncs, el seu punt
de fusió és baix. La triestearina és un sèu, és a dir,
un greix sòlid a temperatura ambient, ja que té tres àcids
grassos saturats, tres àcids esteàrics, per la qual cosa la
seva configuració espacial li permet establir un gran nombre d’enllaços de Van der Waals amb altres molècules de
triestearina, fet que impedeix el moviment de les molècules entre si, és a dir, té un comportament de sòlid. Així
doncs, el seu punt de fusió és més elevat que l’anterior.
3.10. El colesterol, com que es disposa interaccionant el seu
grup polar amb la zona hidròfila dels fosfolípids i interaccionant el sector apolar amb la zona lipòfila d’aquests fosfolípids, produeix l’estabilitat de la membrana perquè disminueix la fluïdesa o la mobilitat dels
fosfolípids entre si.
3.11. L’aldosterona és una hormona esteroide i, per tant, pertany al grup dels esteroides. És secretada a les càpsules
suprarenals i té com a funció més important regular la
reabsorció d’aigua i ions al ronyó. Els esteroides deriven
de l’esterà, amb un àtom d’oxigen unit al carboni 3 amb
doble enllaç. Són lípids insaponificables.
3.12. Els lípids acumulen molta més energia per gram que els
glúcids. En organismes sèssils com ara els vegetals no
hi ha cap inconvenient a utilitzar glúcids (generalment
midó) com a reserva energètica, mentre que per als
animals, que generalment són organismes que s’han de
moure, com menys pesen les seves reserves energètiques, més avantatges tenen.
3.13. Bàsicament és degut al fet que a l’intestí els lípids són
emulsionats pels àcids biliars, com l’àcid còlic. Aquests
àcids estenen la part lipòfila pel si dels lípids ingerits, i
el pol hidròfil ionitzat queda dirigit cap a l’exterior.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 73
SOLUCIONARI
Per l’acció mecànica de les parets de l’intestí, aquests lípids emulsionats s’escindeixen en nombroses micel·les,
que queden separades perquè cadascuna de les quals
està envoltada de moltes molècules dipolars d’aigua,
que els pols hidròfils ionitzats atrauen.
3.21. Perquè la molècula de les ceres és elevadament hidròfoba pels dos extrems, en canvi els acilglicèrids, si són
monoacilglicèrids o diacilglicèrids no ho són, i si són
triacilglicèrids no ho són amb la mateixa intensitat que
les ceres.
3.14. Els àcids grassos naturals són molècules formades per
una llarga cadena hidrocarbonada de tipus alifàtic,
és a dir, lineal, amb un nombre parell d’àtoms de carboni, i el darrer carboni constitueix un grup carboxil
(!COOH). Si hi ha dobles enllaços en la cadena s’anomenen insaturats, i si no els presenta, saturats. Són insolubles en aigua, solubles en dissolvents apolars com
ara el benzè, tenen un comportament amfipàtic, ja que
presenten un pol hidròfil (!COOH) i una part lipòfila
(CH3 !CH2 !CH2 !CH2 !...), són esterificables i saponificables, i el seu punt de fusió és més baix en els
insaturats que en els saturats, ja que els colzes originats pels dobles enllaços dificulten l’establiment de les
forces de Van der Waals.
3.22. Els lípids de membrana són els fosfolípids (fosfoglicèrids i fosfoesfingolípids), els glicolípids (gangliòsids i
cerebròsids) i el colesterol. La característica més important és que són amfipàtics, fet que els permet constituir la doble capa lipídica.
3.15. L’esterificació és la reacció d’un àcid gras amb un alcohol. Per exemple, l’àcid palmític reacciona amb el propanol i dóna lloc al palmitat de propil.
3.16. Un sabó és una sal d’àcid gras. Si el catió és el sodi o el
potassi, el sabó és soluble; en canvi, si és el calci o el
magnesi, el sabó és insoluble. Es forma fent reaccionar un
àcid gras o, molt més sovint, un lípid que contingui àcids
grassos, atès que gairebé no hi ha àcids grassos lliures,
amb un hidròxid de sodi, potassi, calci, magnesi, etc.
3.18. Fent-la reaccionar amb un àcid fort com el HCl, o bé
per mitjà d’un enzim lipasa que trenca els enllaços de
tipus èster propis dels greixos. En tots dos casos es necessita l’acció de molècules d’aigua que es trenquen
i aporten hidrogen per formar l’àcid gras resultant, i
grups OH per formar l’altre producte, l’alcohol.
3.19. Com que per emmagatzemar una mateixa quantitat
d’energia faria falta el doble de pes, l’ocell no podria
pràcticament volar.
3.20. Perquè com que les plantes no es mouen per a elles
no és un greu problema l’augment de pes i de volum
que suposa tenir les reserves energètiques en forma de
polisacàrids en lloc de lípids. Les estructures vegetals
que presenten un alt percentatge de lípids són les llavors. La raó és que com més petites són més fàcil els
resulta la dispersió, i com que han d’estar enterrades
en terra humida per poder germinar, els lípids resulten
més estables que no pas els polisacàrids davant dels
bacteris del terra.
Zona hidròfila
Zona hidròfoba
Esfingosina
CH3!(CH2)12!CH # CH!CH!OH
CH3!(CH2)22!CO!NH!CH
Àcid lignocèric
Ceramida
Colina
O
CH3
"
CH2!O!P!O! CH2!CH2!N !CH3
CH3
O
3.24. La reacció és:
CH3!(CH2)16!COO!CH2
CH3!(CH2)16!COO!CH " 3NaOH
Hidròxid
sòdic
CH3!(CH2)16!COO!CH2
Triacilglicèrid
(triestearina)
SAPONIFICACIÓ
!"
3.17. Com més llarga és la cadena alifàtica més enllaços de
Van der Waals es formen i, en conseqüència, més tendència a constituir sòlids presenten. D’altra banda, la
presència d’enllaços dobles fa que les cadenes lineals
presentin «colzes», la qual cosa dificulta l’ordenació
espacial en paral·lel de les cadenes hidrocarbonades i,
per tant, la formació d’enllaços de Van der Waals. Per
tant, com més llargues siguin les molècules i menys
enllaços dobles presentin, més enllaços de Van der
Waals hi haurà i, per tant, més alt serà el punt de fusió.
3.23. Es tracta de l’esfingomielina. Es troba en la beina de
mielina de les neurones. Se’n pot observar l’estructura
en la figura següent:
HO!CH2
CH3!(CH2)16!COONa
HO!CH " CH3!(CH2)16!COONa
HO!CH2
CH3!(CH2)16!COONa
Glicerina
3 estearat sòdic (sabó)
3.25. La semblança és que els tres són èsters. Les diferències
són que els triacilglicèrids són lípids simples, és a dir,
només estan constituïts per un alcohol esterificat amb
àcids grassos; en canvi, els fosfoglicèrids i els fosfoesfingolípids presenten, a més, un altre tipus de molècules. La diferència entre aquests dos últims és que els
fosfoglicèrids presenten l’alcohol glicerina i, en canvi,
els fosfoesfingolípids presenten l’alcohol esfingosina.
3.26. En el fet que els esterols presenten un grup alcohòlic
(OH) al tercer carboni de la molècula d’esterà, mentre
que els esteroides presenten un oxigen (O) al tercer
carboni de la molècula d’esterà.
3.27. Són necessàries sis molècules d’isoprè.
3.28. La vitamina D2 se sintetitza a partir de l’ergosterol, provitamina d’origen vegetal, i la D3 se sintetitza a partir
del colesterol. Totes dues, gràcies a l’acció dels rajos
ultraviolats sobre la pell.
3.29. Els fosfoesfingolípids com ara l’esfingomielina, i els glicolípids, com ara els cerebròsids i els gangliòsids.
3.30. La majoria dels isoprenoides són biomolècules que només presenten àtoms de carboni i d’hidrogen.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
73
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 74
SOLUCIONARI
3.31. a)–3, b)–2, c)–5, d)–6, e)–1, i f)–4.
b)
45
3.32. La funció de reserva energètica la fan els acilglicèrids i
els àcids grassos. Per exemple la triestearina, la trioleïna, i la tripalmitina. En ser apolars no es dispersen en
l’aigua, sinó que formen acumulacions sòlides o líquides a l’interior de les cèl·lules.
40
A nivell cel·lular la funció estructural la fan els lípids de
membrana, és a dir, els fosfoglicèrids, els fosfoesfingolípids, els glicoesfingolípids i el colesterol. La raó és que
en ser molècules amfòteres es disposen formant bicapes, la qual cosa els permet delimitar espais incomunicats amb l’exterior. A nivell d’òrgans també tenen
aquesta funció els acilglicèrids. Aquests, en acumularse constituint estructures insolubles i toves, serveixen
com a protectors mecànics.
20
35
25
15
30
●
ÀCID PALMÍTIC
28
26
●
5
0
●
mirístic
34
32
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
palmític
●
●
esteàric
palmitoleic
22
●
linoleic
●
VACA
●
●
●
●
●
mirístic
palmític
esteàric
palmitoleic
oleic
linoleic
c) L’àcid linoleic, ja que és molt abundant en els vegetals i molt escàs en els animals. En menys grau, l’àcid mirístic, ja que és més abundant en els animals
que en els vegetals.
e) En els animals predominen els saturats, mentre que
els insaturats (oleic i linoleic) tan sols oscil·len entre el
22,7 % i el 50,5 %; en els vegetals predominen els insaturats, ja que oscil·len entre el 69,6 % i el 84,5 %.
●
18
16
14
●
3.36. a)
12
10
Proteïnes Glúcids Lípids
8
6
oleic
d) Per ordre de semblança són l’àcid oleic, el palmitoleic, l’esteàric i el palmític.
●
24
20
●
10
Fan la funció transportadora els àcids biliars i els proteolípids, que són associacions de proteïnes específiques
amb colesterol i fosfoglicèrids bàsicament. La raó és
que en ser molècules amfipàtiques es poden unir per
un extrem al lípid i per l’altre establir enllaços de tipus
elèctric amb les molècules d’aigua i així possibilitar-ne
el transport per la sang i la limfa.
3.35. a)
●
30
Fan la funció d’impermeabilitzant les ceres, com la cera
d’abella, la lanolina de la llana i el cerumen del conducte auditiu. La raó és que en ser molt hidròfobes pels dos
extrems de la molècula, resulten molt útils com a impermeabilitzants.
INTERPRETACIÓ DE DADES
●
BLAT DE MORO
home
vaca
ovella
oliva
blat
de moro
cotó
●
gira-sol
60
ÀCID OLEIC
●
50
●
Total
% kcal
kcal /100 g dels lípids
Sencera
g /100 g
kcal /100 g
2,90
11,6
4,60
18,4
3,60
32,4
62,4
51,9
Desnatada
g /100 g
kcal /100 g
3,10
12,4
4,30
17,20
0,30
2,7
32,3
8,4
40
●
●
30
●
●
20
●
10
0
home
74
vaca
ovella
oliva
blat
de moro
cotó
gira-sol
b) Es tracta d’un triacilglicèrid, és a dir, un èster de tres
àcids grassos amb la glicerina. L’enllaç que uneix
cadascun dels àcids grassos amb la glicerina és un
enllaç de tipus èster.
3.37. a) Les principals diferències són: l’absència de colesterol i d’alguns fosfolípids a la membrana interna
del mitocondri i la diferent proporció de fosfatidilcolina i d’esfingomielina.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 75
SOLUCIONARI
b) La membrana dels bacteris i de la membrana interna del mitocondri tenen en comú l’absència de colesterol i d’alguns fosfolípids que sí que estan presents a la resta de membranes eucariotes.
3.38. Estan representats els fosfoglicèrids o fosfolípids i el colesterol. Totes aquestes molècules mostren un caràcter
amfipàtic, és a dir, tenen una part apolar que s’aproxima
a les de les altres molècules i totes queden orientades
cap a l’interior de la doble capa, i una part polar, que té
afinitat per l’aigua i que, per tant, queda orientada cap a
l’exterior, restant en contacte amb les molècules d’aigua.
LABORATORI
39. Resposta model. S’haurien d’observar dues capes a cada
tub: una fase inferior d’aigua, que no es mescla amb l’oli i
els dissolvents orgànics perquè és polar i més densa, i
una fase superior amb l’oli i el dissolvent orgànic corresponent, perquè són apolars i menys densos.
40. Resposta orientativa. S’han d’observar dues fases, una
d’inferior amb aigua, que es manté transparent i una altra
de superior amb l’oli tenyit de color rosa pel Sudan III,
perquè és un colorant apolar.
Les diferents fases que s’observen en l’experiment amb
la llet (ha de ser llet sencera) són degudes a la diferent
densitat de les fases. Podem saber quina fase ocupen els
greixos gràcies a la tinció específica amb el Sudan III. Les
proteïnes desnaturalitzades queden en la fase inferior ja
que s’aglutinen i precipiten. La lactosa o sucre de la llet
és l’única biomolècula orgànica que és soluble en aigua,
per això es troba en la fase intermèdia.
41. Resposta orientativa. Primer s’observen gotetes d’oli disperses per l’aigua (emulsió temporal), però a mesura
que passa el temps aquestes gotetes s’uneixen fins que
tornen a formar dues fases ben diferenciades.
A l’afegir-hi sabó, aquest fa d’emulsionant i, per tant,
embolcalla les gotetes d’oli impedint que es tornin a unir.
Es forma una emulsió permanent.
42. Resposta orientativa.
Fase superior: líquida i de color groc. Conté l’oli que no
ha reaccionat.
Fase intermèdia: semisòlida, d’aspecte grumollós. S’ha
produït la saponificació, és a dir, s’ha format sabó (la sal de
l’àcid gras). Es pot comprovar agafant-ne una mica amb
un comptagotes i posant-ho en un tub d’assaig amb aigua.
Si es remena s’observarà la formació d’escuma.
Fase inferior: líquida i de color clar. Conté l’hidròxid de
sodi que no ha reaccionat i la glicerina.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Els lípids són molècules insolubles en aigua i altres líquids
polars, i solubles en dissolvents orgànics. Es classifiquen
segons si tenen àcids grassos (saponificables) o no (insaponificables).
2. Els àcids grassos saturats estan formats per una llarga cadena hidrocarbonada, amb un grup carboxil en un extrem.
Tots els enllaços entre carbonis són simples. Formen cadenes lineals, unides entre si per moltes forces de Van der
Waals, que donen estabilitat a un grup de molècules i, per
tant, amb un alt punt de fusió.
3. a) àcid gras insaturat; b) triacilglicèrid; c) cèrid; d) àcid
gras saturat.
4. CH3!(CH2)14!CO!O!CH2
CH3!(CH2)14!CO!O!CH " 3NaOH →
CH3!(CH2)14!CO!O!CH
Tripalmitina
Hidròxid de sodi
HO!CH2
→ HO!CH " 3 CH3!(CH2)14!COONa
HO!CH2
Glicerina
Palmitat sòdic
Ha tingut lloc una reacció de saponificació. S’han obtingut
tres molècules d’una sal d’un àcid gras o sabó.
5. Quan els greixos arriben al duodè són emulsionats per les
sals biliars fabricades al fetge. Aquest procés consisteix en
una digestió física en què s’aconsegueix que el greix es
mantingui en gotetes petites per així augmentar la superfície de contacte entre els greixos i les lipases (enzims que
digeriran químicament els greixos). També s’afavorirà l’absorció dels àcids grassos a nivell de l’intestí.
6. Es tracta d’un fosfoglicèrid que pertany als lípids saponificables complexos, perquè presenta dos àcids grassos, una
glicerina, un àcid fosfòric i un aminoalcohol. Són les molècules més abundants a la membrana plasmàtica. Es disposen en una doble capa, on les zones hidròfiles estan en
contacte amb el medi i les zones lipòfiles estan enfrontades entre si. La importància biològica és la de delimitar la
cèl·lula i els orgànuls membranosos.
7. El colesterol és un component de la membrana unitària en
els animals, sobretot de la plasmàtica. Se situa entre els
fosfolípids i els estabilitza. És molt abundant en l’organisme i serveix per a la síntesi de gairebé tots els esteroides.
Si la ingesta en la dieta és excessiva es diposita en les parets internes de les artèries, i provoca un enduriment i la
disminució de la llum de l’artèria. Com a conseqüència es
pot produir arteriosclerosi i trombosi.
8. Les funcions principals dels lípids són:
– Reserva energètica: cada gram de lípid (acilglicèrids)
produeix 9,4 kcal.
– Estructural i protectora: forma part de la bicapa lipídica
de les membranes unitàries, recobreix i protegeix alguns
òrgans (ronyó), impermeabilitza la pell, pèl, plomes (ceres), i fa d’aïllant tèrmic (hipodermis).
– Biocatalitzadora: catalitzen reaccions químiques (vitamines, hormones i prostaglandines).
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
75
917280 _ 0066-0080.qxd
3
29/12/08
16:29
Página 76
SOLUCIONARI
– Transportadora: els lípids seran transportats, des de
l’intestí fins allà on s’hagin d’utilitzar, per proteolípids
o emulsionants gràcies a les sals biliars.
9. Els lípids insaponificables són els que no presenten
àcids grassos i, per tant, no reaccionen formant sabons
quan se’ls afegeix una base forta.
Exemples: isoprenoides: vitamina A; esteroides: sals biliars,
que emulsionen els greixos i en faciliten la digestió química
i l’absorció a nivell intestinal; prostaglandines: que estimulen els receptors del dolor, fan aparèixer la febre...
10. Tinció amb Sudan-III: es basa en el fet que és una substància lipòfila i, per tant, tenyeix els lípids.
Reacció de saponificació: només reaccionaran amb una
base forta i formaran sabó els lípids saponificables, que
són els que presenten àcids grassos en la seva composició.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. Per reconèixer lípids hem de basar-nos en la seva solubilitat, perquè són molècules elèctricament neutres, per tant,
són insolubles en aigua i dissolvents polars i, en canvi, solubles en dissolvents apolars.
En el cas dels lípids que contenen àcids grassos hem de
basar-nos en la reacció de saponificació que té lloc quan
es combinen amb una base forta.
2. Els àcids grassos insaturats són els que presenten un o
més enllaços dobles entre els carbonis de la cadena hidrocarbonada, per això la molècula presenta colzes on hi ha
el doble enllaç. Això fa que les molècules que els presentin
no estiguin tan fortament unides entre si i per això tenen
un punt de fusió més baix.
3. Triacilglicèrid: funció de reserva energètica, protectora d’alguns òrgans i aïllant tèrmic.
HO!CH2
HO!CH " 3 CH3!(CH2)14!COOH →
HO!CH2
Glicerina
Àcid palmític
Aigua
CH3!(CH2)14!CO!O!CH2
→ CH3!(CH2)14!CO!O!CH " 3 H2O
CH3!(CH2)14!CO!O!CH2
Tripalmitina
6. Es tracta del colesterol. El colesterol és un component de
la membrana unitària en els animals, sobretot de la plasmàtica. Se situa entre els fosfolípids i els estabilitza. És
molt abundant en l’organisme i serveix per a la síntesi de
gairebé tots els esteroides.
7. Són molècules amfipàtiques: presenten una part lipòfila i
una altra d’hidròfila, per això es disposen formant una bicapa on les parts lipòfiles s’enfronten entre si i les hidròfiles
estan en contacte amb el medi extra i intracel·lular.
Pertanyen als lípids saponificables complexos i dins d’aquests als fosfoglicèrids i fosfoesfingolípids. També els
podem trobar al cervell, al fetge, al rovell d’ou i a les beines de mielina.
8. Els esteroides i els isoprenoides tenen en comú que no
presenten àcids grassos i, per tant, no són saponificables. I es diferencien en el fet que els isoprenoides deriven de la polimerització de l’isoprè i en canvi els esteroides deriven de l’esterà o ciclopentà perhidrofenantrè.
CH3!(CH2)14!CO!O!CH2
Isoprenoides: fitol, component de la clorofil·la, i vitamina
K, que intervé en el procés de coagulació de la sang.
CH3!(CH2)14!CO!O!CH
Esteroides: colesterol, estabilitzador de les membranes
cel·lulars, i vitamina D, que regula el metabolisme del calci.
CH3!(CH2)14!CO!O!CH2
Cera: impermeabilitzar, en plomes, pèl, pell, epidermis vegetal...
CH3!(CH2)14!CO!O!C30H61
4. Perquè el sabó emulsiona els greixos, és a dir, embolcalla
els greixos i els manté en forma de gotetes petites, de manera que en facilita la solubilitat en l’aigua i la posterior eliminació.
"
Na" Na
(CH3!(CH2)14! COO2 " Na")
n
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Gota
de greix
Molècules ionitzades
d’un tipus de sabó,
el palmitat sòdic
Na"
Na"
Na"
Na"
Na"
Na
"
Na
"
Na"
Na"
5. Es produeix una reacció d’esterificació. Tres molècules d’àcid palmític reaccionen amb una molècula de glicerina i
76
s’obté el triacilglicèrid tripalmitina, que s’emmagatzema
als adipòcits:
9. Progesterona: hormona que prepara els òrgans sexuals
femenins per a la gestació.
Àcids biliars: emulsionen els greixos i en faciliten l’absorció a nivell de l’intestí.
Fosfolípids: formen l’estructura de la membrana plasmàtica.
Olis: acilglicèrids amb funció de reserva energètica.
10. Agafarem tres tubs d’assaig i posarem 1 ml d’aigua i
1 ml d’oli a cadascun. Els numerarem. En el tub 1 posarem unes gotes de sabó. En el tub 2 tirarem unes gotes
de bilis de pollastre i el tub 3 servirà de patró.
Agitarem els tres tubs i els deixarem reposar. Si els observem al cap d’uns minuts, hauríem de comprovar que
en el tub 3 l’aigua i l’oli s’han tornat a separar, perquè
són immiscibles, i en els tubs 1 i 2 l’aigua i l’oli estan
barrejats (s’observen les micel·les d’oli disperses per l’emulsió). Així comprovaríem que la bilis fa d’emulsionant,
igual que el sabó.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0079.qxd
3
12/1/09
11:12
Página 77
SOLUCIONARI
FITXA DE REFORÇ
1. Dins del grup dels lípids s’hi inclouen les molècules solubles en dissolvents orgànics o apolars i, per tant, insolubles en aigua i dissolvents polars.
2. Els lípids, segons si tenen àcids grassos o no, els classificarem en saponificables, quan en tenen i insaponificables, si no en tenen.
3. Els àcids grassos estan formats per una cadena hidrocarbonada, lineal i un grup carboxil o àcid en un extrem, amb nombre parell d’àtoms de carboni.
4. S’anomenen àcids grassos saturats, com l’eesteàric i el
palmític, aquells que presenten enllaços simples entre
els seus carbonis.
5. S’anomenen àcids grassos insaturats, com l’ooleic i el linoleic, els que presenten un o més enllaços dobles entre els seus carbonis.
6. Perquè tingui lloc una reacció d’esterificació són necessàries:
Una molècula amb algun grup carboxil o àcid i una altra
amb algun grup hidroxil o alcohol.
7. La reacció de saponificació es produeix entre el grup
carboxil d’un àcid gras i l’hidroxil d’una base forta. La
molècula que s’obté és una sal de l’àcid gras i s’anomena sabó. És una molècula amfipàtica (un pol hidròfil i un
altre lipòfil) i per tant és un emulsionant dels lípids.
8. És insoluble en aigua perquè la cadena hidrocarbonada,
que és lipòfila, predomina respecte del grup àcid que és
hidròfil.
9. Els àcids grassos saturats són sòlids a temperatura ambient perquè formen cadenes lineals unides entre si per
molts enllaços de Van der Waals i, per tant, amb un punt
de fusió alt.
10. La principal funció dels greixos que ingerim en la dieta
és la de reserva energètica. Per cada gram d’acilglicèrid
s’obtenen 9,4 kcal.
11. La principal funció de les ceres és la de protecció i impermeabilització d’epidermis i formacions dèrmiques d’animals, perquè formen cadenes lineals i perquè són molècules lipòfiles.
12. Les principals molècules que constitueixen la membrana
unitària són els fosfolípids. Es diu que tenen un comportament amfipàtic perquè presenten una zona hidròfila i
una altra lipòfila.
13. Insaponificables: si no presenten àcids grassos.
• Terpens o isoprenoides: molècules derivades de la polimerització de l’isoprè. Ex.: mentol, vitamina A, cautxú.
• Esteroides: molècules derivades de l’esterà. Ex.: colesterol, àcids biliars, vitamina D, aldosterona, progesterona.
• Estructural i protectora: forma part de la bicapa lipídica de les membranes unitàries (fosfoglicèrids, lípids
saponificables complexos).
• Biocatalitzadora: biocatalitzadors de reaccions químiques com les vitamines, hormones (esteroides, lípids
insaponificables).
• Transportadora: els lípids seran transportats, des de
l’intestí fins allà on s’hagin d’utilitzar, pels proteolípids,
o emulsionants gràcies a les sals biliars (esteroides, lípids insaponificables).
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Els lípids són substàncies solubles en dissolvents apolars,
o lipòfils, o hidròfils, perquè són molècules neutres elèctricament.
2. Els lípids es classifiquen en:
1. Saponificables: si tenen àcids grassos.
a) Simples: formats per l’esterificació d’àcids grassos i
un alcohol.
• Acilglicèrids: formats per l’esterificació d’1, 2 o 3
àcids grassos amb la glicerina. Ex.: tripalmitina.
• Cèrids: esterificació d’1 àcid gras i un alcohol monovalent de cadena llarga. Ex.: lanolina.
b) Complexos: èsters d’àcids grassos, alcohol i un altre
tipus de molècula.
• Fosfoglicèrids: èsters de dos àcids grassos, la glicerina, l’àcid fosfòric i un aminoalcohol. Ex.: cefalina.
• Fosfoesfingolípids: èster d’un àcid gras, un aminoalcohol de cadena llarga (esfingosina), un grup
fosfat i un aminoalcohol. Ex.: esfingomielina.
• Glicoesfingolípids: èster d’un àcid gras, un aminoalcohol de cadena llarga (esfingosina) i un glúcid. Ex.: cerebròsid.
2. Insaponificables: si no presenten àcids grassos.
a) Terpens o isoprenoides: molècules derivades de la polimerització de l’isoprè. Ex.: mentol, vitamina A, cautxú.
b) Esteroides: molècules derivades de l’esterà. Ex.: colesterol, àcids biliars, vitamina D, aldosterona, progesterona.
c) Prostaglandines: substàncies derivades de l’àcid prostanoic. Ex.: prostaglandina.
3. Els àcids grassos estan constituïts per carbonis i hidrògens. Es disposen formant una cadena hidrocarbonada (lineal o alifàtica), que és la part lipòfila de la molècula. En
un extrem hi ha un grup carboxil (!COOH), que és la part
polar de la molècula.
• Prostaglandines: substàncies derivades de l’àcid prostanoic. Ex.: prostaglandina.
O
14. Les principals funcions dels lípids són:
• Reserva energètica: acilglicèrids (lípids saponificables
simples). Cada gram de lípid produeix 9,4 kcal.
11
0°
C
°
OH
110
4. Els àcids grassos saturats només
tenen enllaços simples
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
77
917280 _ 0066-0080.qxd
16:29
Página 78
a
b
CO!O!!CH
5. Els àcids grassos insaturats dissolen el colesterol que es
pugui dipositar a les parets de les artèries, i així eviten que
s’hi formi la placa d’ateroma.
O
O
4. Els àcids grassos saturats només tenen enllaços simples
entre els carbonis de la cadena hidrocarbonada, i els insaturats tenen algun enllaç doble entre els carbonis. Els
àcids grassos saturats són lineals i els insaturats presenten
colzes on hi ha el doble enllaç, per això s’estableixen
menys forces de Van der Waals entre si i el seu punt de fusió és més baix.
CH2!O!P!O! CH2!CH2!NH2
SOLUCIONARI
CO!O!!CH
3
29/12/08
6. Es forma un enllaç èster:
CH3!CH2!......!COOH " CH3!CH2!.......CHOH →
→ CH3!CH2!.......CO ! O ! CH2!....CH2!CH3 " H2O
7. Es produeix una reacció de saponificació. La molècula que
s’obté és una sal de l’àcid gras, que s’anomena sabó. Es
caracteritza per ser una molècula amfipàtica, és a dir, que
té una zona hidròfila i una altra lipòfila. Això li confereix la
propietat d’emulsionar els greixos.
CH3!CH2!......-COOH " NaOH →
Àcid gras
Base forta
→ CH3!CH2!......!COONa " H2O
Sal de l’àcid gras
Aigua
8. L’aigua i l’oli es mantindran en emulsió gràcies al sabó
que, en ser amfipàtic, tindrà la part lipòfila en contacte
amb l’oli i la part hidròfila amb l’aigua, i això permetrà que
les micel·les d’oli es mantinguin barrejades amb l’aigua.
En barrejar-ho també s’haurà produït un efecte escumós:
l’aire haurà quedat atrapat entre les molècules del sabó.
a) Zona hidròfila, en contacte amb el medi aquós.
b) Zona lipòfila, enfrontada amb una altra zona lipòfila.
13. Els lípids insaponificables o sense àcids grassos, es classifiquen en 3 grups:
• Terpens o isoprenoides: molècules derivades de la polimerització de l’isoprè. Ex.: vitamina K, intervé en el
procés de coagulació de la sang.
• Esteroides: molècules derivades de l’esterà. Ex.: colesterol, estabilitza la membrana plasmàtica, en els animals.
Efecte escumós
• Prostaglandines: substàncies derivades de l’àcid prostanoic. Ex.: prostaglandina, estimula els receptors del
dolor, inicia la vasodilatació dels capil·lars...
14. Les principals funcions dels lípids són:
9. Perquè s’han hidrogenat, és a dir, s’han saturat amb hidrògens els enllaços dobles que hi havia entre els carbonis, i per tant ja no presenten colzes i les molècules
s’uneixen entre si amb més forces de Van der Waals, de
manera que augmenta el seu punt de fusió.
10. Obtenim àcids grassos (1, 2 o 3) i glicerina.
11. Les ceres són l’esterificació d’un àcid gras i un alcohol
monovalent de cadena llarga. Solen formar làmines impermeables que protegeixen l’epidermis vegetal i les formacions dèrmiques dels animals.
12. Són molècules que es disposen formant una doble capa,
constituint les membranes cel·lulars.
78
• Reserva energètica: acilglicèrids (lípids saponificables
simples). Cada gram de lípid produeix 9,4 kcal.
• Estructural i protectora: forma part de la bicapa lipídica de les membranes unitàries (fosfoglicèrids, lípids
saponificables complexos).
• Biocatalitzadora: biocatalitzadors de reaccions químiques com les vitamines, hormones (esteroides, lípids
insaponificables).
• Transportadora: de greixos des de l’intestí fins allà on
s’hagin d’utilitzar. Seran transportats pels proteolípids
o emulsionants gràcies a les sals biliars (esteroides, lípids insaponificables).
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0066-0079.qxd
3
30/12/08
12:08
Página 79
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
79
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 80
Les proteïnes
MAPA DE CONTINGUTS
LES PROTEÏNES
tenen
funció
estan constituïdes per
C, O, H, N, P, S
monòmers:
aminoàcids
tenen
estructura
estructural
es classifiquen en
reserva
transport
primària
secundària
terciària
quaternària
enzimàtica
tipus
hormonal
α-hèlix
hèlix de col·lagen
HOLOPROTEÏNES
HETEROPROTEÏNES
són
són
filamentoses
cromoproteïnes
defensa
contràctil
homeostàtica
conformació-β‚
o làmina
globulars
glicoproteïnes
lipoproteïnes
fosfoproteïnes
nucleoproteïnes
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. S’ha d’incidir en el fet que les propietats i les funcions de les proteïnes depenen de la seva configuració
a l’espai i que aquesta depèn de la seqüència dels aminoàcids, que, a la vegada, està determinada
per la informació genètica.
2. Cal donar molta importància al fet que les funcions de les proteïnes es poden alterar quan varien les condicions
del medi, perquè queden afectades les seves propietats.
80
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 81
Les proteïnes
OBJECTIUS
1. Conèixer les característiques generals de les proteïnes
i els bioelements que les constitueixen.
2. Estudiar els monòmers bàsics que formen les proteïnes:
l’estructura general, les propietats físiques i químiques,
i els criteris de classificació i la nomenclatura.
3. Estudiar l’enllaç peptídic: grups químics
que intervenen, ordre del procés, configuració espacial
i molècules que s’originen segons el nombre
d’aminoàcids que s’uneixen.
4. Estudiar les diferents estructures de les proteïnes,
segons l’ordre de complexitat: estructura primària,
estructura secundària, estructura terciària i estructura
quaternària.
5. Estudiar les propietats de les proteïnes: la solubilitat,
la desnaturalització, l’especificitat i la capacitat
amortidora.
6. Conèixer els diferents tipus de proteïnes, els criteris
de classificació i exemples de cada tipus.
7. Estudiar les principals funcions de les proteïnes,
sabent exemples de cadascuna.
8. Analitzar la presència de proteïnes en els aliments,
amb els diferents mètodes d’anàlisi, aplicant l’adequat
a cada cas.
9. Valorar la importància de les proteïnes
en l’alimentació, i conèixer les necessitats diàries,
segons l’edat i l’estat fisiològic de l’individu.
CONTINGUTS
• Aprenentatge de les característiques generals de les proteïnes i els bioelements que les constitueixen. (Objectiu 1)
• Estudi dels monòmers bàsics que formen les proteïnes: estructura general, propietats físiques i químiques i criteris
de classificació. (Objectiu 2)
• Estudi de l’enllaç peptídic: grups químics que intervenen, ordre del procés, configuració espacial, i molècules
que s’originen segons el nombre d’aminoàcids que s’uneixen. (Objectiu 3)
• Estudi de les diferents estructures de les proteïnes, segons l’ordre de complexitat: estructura primària, de què depèn;
estructura secundària, tipus i exemples; estructura terciària, disposicions espacials, tipus d’unions i exemples;
l’estructura quaternària, característiques i exemples. (Objectiu 4)
• Estudi de les propietats de les proteïnes: la solubilitat, la desnaturalització, l’especificitat i la capacitat amortidora.
Característiques de cadascuna i exemples. (Objectiu 5)
• Coneixement dels diferents tipus de proteïnes, els criteris de classificació i exemples de cada tipus. (Objectiu 6)
• Estudi de les principals funcions de les proteïnes, sabent exemples de cadascuna. (Objectiu 7)
• Valoració de la importància de les proteïnes en l’alimentació. (Objectiu 9)
• Aplicació del mètode científic en l’anàlisi de la presència de proteïnes en els aliments, i de les seves propietats
químiques i físiques i elaboració de l’informe de pràctiques corresponent. (Objectiu 8)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
1
1
2, 3, 4
3, 4
c) Reconèixer l’enllaç peptídic i saber-lo desenvolupar. (Objectiu 3)
5
5
d) Conèixer les diferents estructures de les proteïnes, exemples i importància
biològica. (Objectiu 4)
6
6
e) Conèixer mètodes d’identificació de proteïnes, a partir de les propietats físiques
i químiques. (Objectius 5 i 8)
7, 9
7, 9
f) Saber els criteris de classificació de les proteïnes, conèixer-ne els diferents tipus
i la seva importància biològica. (Objectius 6 i 7)
10
10
g) Importància de les proteïnes per a una dieta equilibrada i un bon estat de salut.
(Objectiu 9)
8
2, 8
a) Conèixer les característiques de les proteïnes: bioelements, nombre de monòmers.
(Objectiu 1)
b) Identificar els diferents tipus d’aminoàcids i les característiques i propietats
corresponents. (Objectiu 2)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
81
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 82
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Què són les proteïnes? Com s’anomenen segons el nombre d’aminoàcids que presentin?
2
Dibuixa la fórmula general d’un aminoàcid i especifica’n la part característica i la part variable.
3
Què vol dir que els aminoàcids presenten un carboni asimètric? Quina propietat física es deriva d’aquest fet?
Explica-ho.
4
Sabem que el punt isoelèctric d’un aminoàcid és 5,5. Escriu la fórmula general que presentarà a:
a) pH ! 3;
b) pH ! 5,5;
c) pH ! 7,5.
5
Desenvolupa la reacció que té lloc quan s’uneixen dos aminoàcids. Com s’anomenen l’enllaç
i la molècula resultant?
6
Què és l’estructura primària d’una proteïna i de què depèn?
7
Quin mètode de reconeixement de proteïnes utilitzaries si volguessis detectar la presència de proteïnes
en l’orina? En quins casos no et serviria aquest mètode?
8
Per què una persona a la qual se li ha extirpat l’estómac pot prendre iogurt, però no llet?
9
Què li passa a una proteïna quan es desnaturalitza? Per què? Posa’n tres exemples.
10 Quins criteris es tenen en compte a l’hora de classificar les proteïnes? Esmenta’n els tipus principals,
posant un exemple de cadascun i la funció que tenen.
82
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 83
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
Què és un aminoàcid i quants en podem trobar a la naturalesa?
2
Què són els aminoàcids essencials i com es poden obtenir?
3
Què vol dir que els aminoàcids tenen un comportament amfòter? Quin efecte té aquesta propietat
sobre el medi?
4
Quina càrrega elèctrica presentarà un aminoàcid que tingui un punt isoelèctric de 6,5 si el pH del medi és 4?
Escriu la fórmula que presentarà.
5
Com es produeix la unió entre dos aminoàcids? Escriu la reacció que té lloc.
6
Quants tripèptids d’estructura primària diferent podríem obtenir amb: Ala, Met i Cys, sense repetició?
Escriu-los.
7
Per detectar proteïnes, en quins casos utilitzarem la prova de Biuret i en quins casos la xantoproteica?
Explica el perquè.
8
Pot ser correcta una dieta ovolactovegetariana? Per què?
9
Digues quines condicions poden produir la desnaturalització d’una proteïna. Posa tres exemples
de desnaturalització que tinguin lloc en la vida quotidiana.
10 Esmenta cinc funcions que puguin presentar les proteïnes, amb un exemple de cadascuna,
i digues el grup al qual pertany.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
83
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 84
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Com s’anomenen els monòmers que formen les proteïnes i quines característiques moleculars presenten?
2
Quines són les propietats físiques i químiques que presenten els aminoàcids?
3
Per què els aminoàcids tenen un efecte amortidor o tampó?
4
Si el punt isoelèctric d’un aminoàcid és 7, quina serà la reacció que tindrà lloc a pH > 7 i a pH < 7?
5
Digues quin és el primer aminoàcid de la cadena polipeptídica i per què.
H2N ! Cys ! Ala ! Met ! Ala ! Lys ! COOH
6
Quins tripèptids es podran formar amb els aminoàcids Phe, Ala i Met, sense possibilitat de repetició?
7
Què és l’estructura secundària d’una proteïna? Digues els tres tipus que podem distingir, esmentant
un exemple de cada.
8
Explica tot el que sàpigues de l’estructura terciària d’una proteïna.
9
Com estan constituïdes les proteïnes en estructura quaternària? Quins tipus d’enllaços mantenen aquesta
estructura?
10 Quines condicions afecten la solubilitat de les proteïnes? Quines condicions en poden causar
la desnaturalització?
11 Diferencia les holoproteïnes de les heteroproteïnes, posant quatre exemples de cada grup.
12 Relaciona les proteïnes de la columna de l’esquerra amb les funcions de la columna de la dreta:
1. Actina
2. Gammaglobulina
3. Tiroxina
4. Hemoglobina
5. Col·lagen
6. Lipasa
7. Caseïna
8. Antibiòtics
9. Fibrinogen
a) Defensa
b) Contràctil
c) Transportadora
d) Hemostàtica
e) Reserva energètica
f) Estructural
g) Biocatalitzadora
10. Lipoproteïna
13 La ingesta diària de proteïnes ha de ser igual al llarg de la nostra vida? Per què?
14 És sana una dieta vegetariana estricta? Per què?
15 Quines dues proves de reconeixement de proteïnes coneixes i en què es basen?
84
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 85
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Quins són els components bàsics de les proteïnes i quines característiques generals presenten?
2
Quins criteris es tenen en compte a l’hora de classificar els aminoàcids i com es fa per anomenar-los?
3
Com s’anomena l’aminoàcid quan està en el seu punt isoelèctric? Escriu la fórmula general que presenta.
4
Si el punt isoelèctric d’un aminoàcid és 6, indica quina fórmula presentarà a:
a) pH ! 4,5;
b) pH ! 6;
c) pH ! 9.
En quin pH es desplaçarà cap a l’ànode, en quin cap al càtode, i en quin no es desplaçarà?
5
Sabent que un enzim hidrolitza enllaços peptídics en els quals el grup carboxil el proporciona la metionina
i l’alanina, digues quin serà el resultat de la hidròlisi, per part d’aquest enzim, d’aquest polipèptid:
COOH " Arg " Met " Lys " Ala " Cys " Met " NH2.
6
Quants tetrapèptids diferents es podran formar amb els aminoàcids Val, Leu i His, amb possibilitat
de repetició?
7
Quines són les possibles estructures secundàries que poden presentar les proteïnes? Què les diferencia?
8
Quina diferència estructural hi ha entre les proteïnes que presenten estructura terciària i les que no?
Com afecta la seva funció?
9
De què depèn la funció d’una proteïna? Explica tot el que en sàpigues.
10 De què depenen les propietats de les proteïnes? Explica, breument, en què consisteix cada una: solubilitat,
desnaturalització, especificitat i capacitat amortidora.
11 Fes un esquema de la classificació de les proteïnes, especificant els criteris que es tenen en compte
i esmentant un exemple de cada grup.
12 Explica tot el que sàpigues de quatre proteïnes humanes amb funcions diferents.
13 Quin % de proteïnes hem d’incloure en la nostra dieta diària? Per a què les utilitza el nostre cos?
14 És independent la qualitat nutritiva de l’origen, animal o vegetal, de les proteïnes de la nostra alimentació?
Per què?
15 Amb la prova de Biuret podrem detectar proteïnes en l’orina? I aminoàcids o dipèptids? Per què?
I amb la prova xantoproteica?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
85
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 86
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
• Les proteïnes tenen diferents funcions en l’ésser huma: estructural, de transport, enzimàtica, hormonal, de defensa,
contràctil i homeostàtica. És necessari consumir-ne perquè
les cèl·lules animals no són capaces de sintetitzar els vint tipus d’aminoàcids (les proteïnes estan formades per aminoàcids).
cultats per alliberar al medi grups OH!, és a dir, els seus
grups amino (!NH2) no es podran ionitzar. Sense detallar-ne el radical variable, té aquesta estructura:
H
H2N!C!COOH
H
ionització
→ H2N!C!COO! " H3O"
"H2O
R
ACTIVITATS
4.1. En els aminoàcids naturals tant el grup amino com el
grup àcid o carboxil s’uneixen al carboni α, que és el carboni més proper al carboni del grup carboxil; per tant,
són α-aminoàcids. Dels vint aminoàcids naturals coneguts, un, la glicina, presenta el carboni α simètric, ja que
té dues de les quatre valències saturades pel mateix tipus
de radical; concretament, estan saturades per hidrògens,
per tant, hi ha dinou aminoàcids que tenen com a mínim
un carboni asimètric. A més, la isoleucina i la treonina
també tenen el carboni següent (el carboni β) simètric.
En resum, hi ha disset aminoàcids naturals amb un carboni asimètric i dos aminoàcids amb dos carbonis asimètrics.
4.2.
H
H2N!C!COOH
Glicina
H
H
ionització
→ OH! " "H3N!C!COO! " H3O"
"2H2O
R
R
Si el pH del medi és 4, hi ha més grups H3O" al medi
que si el pH és 6,5; per tant, l’aminoàcid tindrà més dificultats per alliberar al medi grups H3O", és a dir, els
seus grups àcids (!COOH) no es podran ionitzar. Sense
detallar-ne el radical variable, té aquesta estructura:
H
H
ionització
"H2O
→ OH! " "H3N!C!COOH
R
Si el pH del medi és 10, hi ha més grups OH! al medi
que si el pH és 6,5; per tant, l’aminoàcid tindrà més difi-
86
4.5. La càrrega és 0. L’estructura química és la següent:
H
H2N!C!COOH
H
ionització
→ OH! " "H3N!C!COO!" H3O"
"2H2O
CH3
H
4.4. Si el pH és 6,5, l’aminoàcid es troba just al seu punt isoelèctric (iso # igual), que significa que a aquest pH l’aminoàcid adopta la forma d’ió dipolar (estructura de
zwitterió), i presenta tantes càrregues positives com negatives, és a dir, la càrrega elèctrica total és 0. Sense detallar-ne el radical variable, té aquesta estructura:
R
L’aminoàcid ionitzat es desplaça cap al càtode (elèctrode !) quan és un catió, és a dir, quan la càrrega total és
positiva, i això succeeix quan el pH és 4. L’aminoàcid
ionitzat no es desplaça ni cap a l’ànode ni cap al càtode quan la càrrega total és 0, i això passa quan el pH
és 6,5.
CH3
4.3. Que a partir d’un pH determinat, diferent segons el tipus
d’aminoàcid, si el medi es fa bàsic, es comporta com un
àcid i allibera radicals hidroni (H3O"), que neutralitzen
l’excés de basicitat; en canvi, si el medi s’acidifica, es
comporta com una base i allibera radicals hidroxil (OH!),
que neutralitzen l’excés d’acidesa.
H2N!C!COOH
L’aminoàcid ionitzat es desplaça cap a l’ànode (elèctrode ") quan és un anió, és a dir, quan la càrrega total és
negativa, i això succeeix quan el pH és 10.
4.6. Si s’observa el gràfic del llibre, es veu que el punt isoelèctric de l’alanina és pH 6,02. Per tant, les estructures són:
H
H2N!C!COOH
R
H2N!C!COO!
CH3
Alanina a pH 9
H
H3N!C!COOH
"
CH3
Alanina a pH 2
4.7. La gràfica mostra com varia el pH d’una dissolució molt
àcida d’alanina quan s’hi afegeix una base, és a dir,
quan s’hi afegeixen ions hidroxil (OH!). La característica
més evident del gràfic és que hi ha dos pH (pH # 3,3 i
pH # 10,7, però si el gràfic fos correcte, veuríem que els
valors reals del gràfic haurien de ser pH # 2,3 i pH #
# 9,7), en els quals, per variar-los, cal afegir-hi molts
ions (OH!); és a dir, en aquests graus d’acidesa l’alanina
constitueix un bon estabilitzador de pH i, per tant, és
una bona dissolució amortidora. A continuació s’exposa
l’explicació detallada d’aquest procés. Segons aquest
gràfic, si el pH és 1, és a dir, té molt ió hidroni (H3O"),
tota l’alanina actua com una base, és a dir, tota està en
forma catiònica (H2N !CHCH3 !COOH " H2O →
OH! " H3N"CHCH3 !COOH); per tant, va originant ions
hidroxil (OH!), que intenten contrarestar l’acidesa del
medi (H3O" " OH! → 2H2O). Si el pH és 3,3, (en realitat
és 2,3) hi ha un equilibri entre aquesta forma i la forma
d’ió dipolar o zwitterió (OH! " "H3N ! CHCH3 ! COOH "
!
"
!
"
" H2O →
← OH " H3N ! CHCH3 ! COO " H3O ),
és a dir, en una forma iònica que, ja que no hi ha tants
ions H3O" com abans, no tan sols genera ions OH!, sinó
també ions H3O". Si el pH és 6,02, tota l’alanina
es troba en forma dipolar (OH! " "H3N !CHCH3 !
! COO! " H3O"). Si el pH és 10,7 (en realitat és 9,7), hi
ha un equilibri entre la forma dipolar i la forma d’anió
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 87
SOLUCIONARI
(OH! " "H3N !CHCH3 !COO! " H3O") →
← H2O " H2N
!CHCH3 !COO! " H3O"), ja que, si el pH és aquest,
hi predominen els ions hidroxil (OH!) i, per contrarestarlos, el que fa falta és que l’alanina ionitzada generi ions
hidroxoni (H3O"). Finalment, si el pH és 12, tota l’alanina
es troba en forma aniònica (H2N !CHCH3 !COO! "
" H3O"), és a dir, generen ions hidroni (H3O").
4.8. Els components que formen una cadena polipeptídica
són els aminoàcids i l’enllaç que els uneix és l’enllaç
peptídic.
4.9.
H
H
H2N!C!CO!HN!C!COOH
CH2
CH2
OH
C6H5
Dipèptid Ser - Phe
4.10. El primer aminoàcid és l’Ala; el segon és Lys, i el tercer
tan sols pot ser el Glu.
H
H
H2N!C!CO!HN!C!CO!HN!C!COOH
CH2
(CH2)4
C6H5
NH2
En la conformació-β els aminoàcids no formen una
hèlix, sinó una cadena estesa en forma de ziga-zaga, a
causa de la manca d’enllaços d’hidrogen entre els aminoàcids pròxims. Si la cadena amb conformació-β es
replega, es poden establir enllaços d’hidrogen entre els
segments, abans distants, que ara han quedat propers.
Això dóna lloc a una làmina en ziga-zaga, molt estable,
anomenada làmina plegada. Aquesta estructura també
es pot formar entre dues o més cadenes polipeptídiques diferents.
4.15. Els enllaços d’hidrogen, també anomenats ponts d’hidrogen.
Els aminoàcids es formen en la direcció que el grup
carboxil del primer aminoàcid s’uneix amb el grup amino del segon aminoàcid. Així doncs, en una cadena
polipeptídica, l’extrem en què apareix el grup amino
del carboni α lliure correspon al primer aminoàcid, i
l’extrem que presenta el grup carboxil del carboni α
lliure correspon al darrer aminoàcid.
H
hidrògens dels grups (!NH!) queden orientats en la
direcció contrària, i es formi una hèlix que presenta 3,6
aminoàcids per volta.
(CH2)2
COOH
Tripèptid Phe - Lys - Glu
4.11. a) Lys, Met - Ala - Arg, i Met - Val.
b) Phe - Lys, Cys - Met - Arg, i Lys.
4.12. Com que hi intervenen nou aminoàcids, hi haurà vuit
enllaços peptídics que hauran alliberat una molècula
d’aigua cadascun; per tant, el pes molecular de l’oligopèptid és: 4 (PM de l’alanina # 89) " 3 (PM de la valina # 117) " 2 (PM de la glicina # 75) ! 8 (PM de
l’aigua # 18) # 713.
4.13. Els components d’un aminoàcid són: grup carboxil
(!COOH), grup amino (!NH2), hidrogen ( !H) i radical (!R), units al mateix carboni (C).
L’estructura primària és una seqüència d’aminoàcids
units per l’enllaç peptídic.
4.14. L’estructura secundària en α-hèlix es forma quan l’estructura primària s’enrotlla helicoïdalment sobre si mateixa. Això és degut a la formació d’enllaços d’hidrogen
entre l’oxigen del !CO! d’un aminoàcid i l’hidrogen
del !NH! del quart aminoàcid que el segueix.
La formació espontània d’aquests enllaços d’hidrogen
fa que tots els oxígens dels grups (!CO!) quedin
orientats en la mateixa direcció, mentre que tots els
4.16. Els enllaços covalents forts anomenats ponts disulfur, i
els enllaços febles dels tipus següents: enllaç d’hidrogen, interacció iònica, forces de Van der Waals i interaccions hidrofòbiques.
4.17. Enllaços febles del mateix tipus que els enllaços febles
que mantenen l’estructura terciària globular. No són
mai enllaços covalents.
4.18. Si hi ha 100 aminoàcids, hi haurà 99 enllaços peptídics, i com que en cada enllaç peptídic es perd una
molècula d’aigua, el pes molecular de la proteïna serà
el següent: 100 $ 120 ! 99 $ 18 # 10.218.
4.19. Les proteïnes que presenta una cadena polipeptídica
molt estirada lògicament no es poden estirar; en canvi,
si presenten la cadena polipeptídica encongida, en forma d’hèlix, sí que es poden estirar. La proteïna de la seda és la fibroïna, que és una β-queratina, és a dir, una
cadena polipeptídica ja estirada, en forma d’estructura
secundària. Lògicament, no es pot estirar. El col·lagen
és una triple hèlix, en què cadascuna de les tres hèlixs és una hèlix molt estirada, l’anomenada hèlix de
col·lagen. Per tant, tampoc no es pot estirar. En canvi,
la llana (com els cabells) està formada per α-queratina,
és a dir, per una cadena polipeptídica en forma d’α-hèlix. Si s’humiteja i s’escalfa, els enllaços d’hidrogen que
mantenen l’α-hèlix es trenca, amb la qual cosa s’allarga
gairebé el doble; és a dir, sí que es pot estirar. És ben
sabut que posteriorment, quan es refreda, els enllaços
d’hidrogen es tornen a formar, i gràcies a això, l’estructura α-hèlix es restableix, amb el consegüent encongiment de la fibra, que generalment queda més curta que
al principi (això explica l’encongiment de la roba de llana). En el cas dels cabells, aquest mateix procés s’utilitza per canviar-ne la forma i per fixar aquesta nova
forma, procés que s’anomena fer la permanent, que té
els passos següents: 1) Cal enrotllar els cabells que
s’han d’ondular al voltant d’un rul·lo. 2) S’hi ha d’afegir
una substància reductora que trenqui els enllaços
disulfur i escalfar-los perquè es trenquin els enllaços d’hidrogen que mantenen l’estructura secundària
en α-hèlix, amb la qual cosa els cabells s’allarguen;
després s’han de deixar els cabells en aquesta situació
un temps determinat. 3) S’hi ha d’afegir una substància
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
87
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 88
SOLUCIONARI
oxidant perquè es tornin a formar els ponts disulfur,
que ara ho faran en llocs diferents, amb la qual cosa fixaran la nova forma. 4) Cal rentar els cabells i deixar-los
refredar, i així es tornaran a formar els enllaços d’hidrogen amb el consegüent escurçament dels cabells.
bular tenen més possibilitats que les filamentoses que
els radicals ionitzables, com que queden envoltats d’una capa de molècules d’aigua, impedeixin la unió de
les molècules entre si. Les filamentoses, com que tenen l’estructura secundària estirada, presenten més
distància entre els radicals ionitzats, per la qual cosa
molts segments no queden coberts de molècules d’aigua; això possibilita que a través d’aquests segments
s’uneixin moltes cadenes polipeptídiques, i així arriben
a assolir dimensions enormes que en provoquen la
precipitació.
4.20. L’animal utilitzat era el porc, perquè la seva insulina
només presenta un aminoàcid diferent. S’ha substituït
per insulina humana obtinguda de bacteris transgènics
perquè aquest aminoàcid diferent feia que no fos tant
adequada i perquè mantenir les granges de porcs era
molt car.
4.21. Perquè el radical amino !NH2 en un medi àcid capta
un protó (H") i passa a ser un radical (!NH3"), però
com que aquest protó prové de l’aigua, el mateix procés consisteix, en primer lloc, en la unió del grup amino (!NH2) a una molècula d’aigua per formar el grup
!NH3OH, que després s’ionitza i queda un radical
(!NH3").
4.22. Presenten molts enllaços disulfur l’ovoalbúmina i la
queratina, ja que amb la calor es desnaturalitzen i precipiten. Només es renaturalitza la queratina, com demostra el fet que el cabell recupera la seva forma natural dies després d’una permanent.
4.23. De la seqüència d’aminoàcids o l’estructura primària,
especialment dels aminoàcids que formen el centre
actiu si es tracta d’un enzim, i de les estructures secundària, terciària i quaternària (aquestes dues darreres en el cas que les tingui). Encara que la seqüència
d’aminoàcids sigui la correcta, si la cadena polipeptídica no adopta l’estructura requerida, la proteïna no podrà dur a terme correctament moltes de les funcions
que exerceix.
4.24. S’entén que una temperatura elevada és més de 60 °C,
però sense arribar a centenars de graus, condició en
què fins i tot es trencarien els enllaços peptídics. A
aquestes temperatures elevades, els enllaços que es
trenquen són els enllaços d’hidrogen que mantenen
l’estructura α-hèlix i també els enllaços febles que mantenen les estructures terciària i quaternària. Els enllaços
de pont disulfur resisteixen molt l’efecte de la temperatura, per la qual cosa les proteïnes que són riques en això suporten millor les temperatures altes. Aquest procés de pèrdua d’estructura quaternària, terciària i, fins i
tot, secundària (tan sols queda l’estructura primària
gràcies al fet que l’enllaç polipeptídic és molt fort) s’anomena desnaturalització. Si la proteïna, per exemple, era
un enzim, quan es destrueixen els nivells estructurals
superiors, la forma del centre actiu ja no coincideix amb
la del substrat, i, per tant, la proteïna haurà perdut la
funció biocatalitzadora; si era una proteïna estructural,
els perjudicis són menors; per exemple, les fibres de
queratina dels cabells, quan s’escalfen, simplement s’allarguen, i després, quan es refreden, simplement s’escurcen i es deformen una mica.
4.25. La major part de les proteïnes tenen un pes molecular
elevat; per tant, més que de solubilitat s’ha de parlar
de dispersabilitat, és a dir, de capacitat de formar dispersions col·loïdals. Les que presenten una forma glo-
88
4.26.
H
H
H
H3N!C!CO!HN!C!CO!HN!C!COO!
"
(CH2)4
(CH2)2
NH"3
COO!
CH3
Tripèptid Lys - Glu - Ala ionitzada
4.27. Perquè, a causa de les mutacions, s’han produït canvis
a l’atzar en la seqüència d’aminoàcids, que, com que
no afecten el centre actiu, en el cas que tinguin funció
biocatalitzadora, o les propietats de resistència mecànica, si tenen funció estructural, etc., no s’han eliminat
per selecció natural i, per tant, han generat diferències
moleculars fins i tot entre els individus d’una mateixa
espècie. Per això hi ha moltes possibilitats que el sistema immunològic del receptor no reconegui algunes
proteïnes de l’òrgan trasplantat, i així es desencadena
una reacció antigen-anticòs contra les proteïnes de
membrana de les cèl·lules de l’òrgan rebut.
4.28. És la part no polipeptídica d’una heteroproteïna (proteïna constituïda per una cadena polipeptídica i una
fracció que no està formada d’aminoàcids). En són
exemples els grups hemo, els oligosacàrids de les glicoproteïnes, els lípids de les lipoproteïnes i l’àcid fosfòric de les fosfoproteïnes.
4.29. A les glicoproteïnes (tenen dos grups d’oligosacàrids).
4.30. • Alanina
• Aminoàcid aromàtic
• Vitel·lina
• Proteïna filamentosa
• Histona
• Cromoproteïna
• Hemoglobina
• Fosfoproteïna
• Tirosina
• Proteïna globular
• Queratina
• Aminoàcid alifàtic
4.31. Amb la funció contràctil.
4.32. Perquè és la molècula que capta l’oxigen (O2) de l’aire
i el transporta fins als llocs on és molt poc abundant i,
en canvi, hi abunda el CO2, la qual cosa fa que l’hemoglobina alliberi l’oxigen. Aquest travessa les membranes plasmàtiques i mitocondrials, i a les crestes mitocondrials reacciona amb els hidrògens procedents de
la matèria orgànica, i forma una molècula d’aigua. El
O2 s’intercala entre el Fe2" del grup hemo i l’aminoàcid
63 (una histidina) de la globina, al qual abans de l’arribada de l’oxigen està unit aquest Fe2".
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 89
SOLUCIONARI
4.33. Significa catalitzador de reaccions biològiques, és a dir,
una substància que, sense gastar-se en la reacció, l’accelera, és a dir, no fa que es formi més producte sinó que
se’n formi la mateixa quantitat però en menys temps.
4.34. Perquè les hormones són biocatalitzadors específics,
és a dir, que acceleren unes reaccions biològiques
concretes. Sense les hormones, aquestes reaccions
pràcticament no tindrien lloc, i l’organisme podria arribar a morir. És el cas, per exemple, dels diabètics insulinodependents, que necessiten de tres a quatre injeccions diàries d’insulina. Si l’alteració simplement
consisteix en menys producció, les conseqüències, lògicament, no són tan greus; per exemple, és el cas del
nanisme per dèficit de producció d’hormona del creixement. Les hormones es diferencien dels enzims en
el fet que no actuen al lloc on es produeixen, sinó que
la glàndula que les produeix les vessa a la sang, o a la
saba si són hormones vegetals, i així es transporten a
totes les cèl·lules de l’organisme; però tan sols actuen
sobre les cèl·lules diana, que són les que tenen receptors específics d’aquestes hormones a les membranes.
6. Gly-Ala-Ser
7. Ala-Ser-Ser
8. Ala-Gly-Gly
9. Ser-Ala-Ala
10. Ser-Gly-Gly
11. Gly-Ser-Ser
12. Gly-Ala-Ala
13. Ser-Ala-Ser
14. Ser-Ser-Ala
15. Gly-Ala-Gly
16. Gly-Gly-Ala
17. Ala-Ser-Ala
18. Ala-Ala-Ser
19. Gly-Ser-Gly
20. Gly-Gly-Ser
21. Ser-Gly-Ser
4.35. a) A la cromatina humana no hi ha proteïnes. (Fals.)
Les histones són proteïnes.
22. Ser-Ser-Gly
b) La tripsina és una hormona important. (Fals.) És un
enzim.
24. Ala-Ala-Gly
c) La penicil·lina té funció de reserva. (Fals.) Té funció
de defensa.
26. Ser-Ser-Ser
d) L’especialització és una de les característiques dels
enzims. (Cert.)
e) Les lipoproteïnes transporten ferro. (Fals.) Transporten lípids.
4.36. a) És negativa.
b) És negativa.
c) És positiva.
23. Ala-Gly-Ala
25. Ala-Ala-Ala
27. Gly-Gly-Gly
4.41. L’enllaç és:
R’
H
H2N!C!COOH " H2N!C!COOH "
R
H
Aminoàcid 1
Aminoàcid 2
d) És bàsic.
4.38. Amb dos de diferent tipus se’n poden fer dos. Amb dos
del mateix tipus només se’n pot fer un.
4.39. Els tripèptids són:
1. Ala-Ser-Gly
2. Ala-Gly-Ser
3. Ser-Ala-Gly
4. Ser-Gly-Ala
5. Gly-Ser-Ala
6. Gly-Ala-Ser
4.40. Els tripèptids són:
1. Ala-Ser-Gly
2. Ala-Gly-Ser
3. Ser-Ala-Gly
4. Ser-Gly-Ala
5. Gly-Ser-Ala
→
Enllaç peptídic
H
-------→
4.37. Sí, la isoleucina i la treonina.
H2O
R’
→ H2N!C!CO ! HN!C!COOH
R
H
Dipèptid
4.42. a) Entre dues cisteïnes es formarà un enllaç disulfur.
b) Entre una glutamina i una tirosina es formarà un enllaç d’hidrogen.
c) Entre una lisina i un àcid glutàmic es formarà una
interacció iònica.
d) Entre una treonina i un àcid aspàrtic es formarà un
enllaç d’hidrogen.
e) Entre una leucina i una alanina es formarà una interacció hidrofòbica.
f) Entre dues fenilalanines es formarà una interacció
hidrofòbica.
4.43. En medi àcid tindrà càrrega positiva.
En medi neutre tindrà càrrega neutra.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
89
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 90
SOLUCIONARI
En medi bàsic tindrà càrrega negativa.
4.44. En medi àcid migrarà cap al càtode.
En medi neutre migrarà cap al càtode.
En medi bàsic migrarà cap a l’ànode.
4.45. Les estructures són:
O
Enllaç
peptídic
COOH
O
C ––--- NH!C!H
NH2!C!H
CH2
COOH
C ––--- NH!C!H
NH2!C!H
CH2
CH2
CH2
COOH
4.51. Les dades necessàries són que coincideixi la seqüència d’aminoàcids i que presentin la mateixa estructura
tridimensional.
4.52. Estructural dels teixits conjuntius ! Elastina.
Enzimàtica ! Tripsina.
Reserva energètica de la llet ! Caseïna.
COOH
Estructural en el teixit ossi ! Col·lagen.
Asp-Phe
Phe-Asp
4.46. Es tracta del tetrapèptid Phe-Ser-Glu-Arg, que està format per l’enllaç peptídic i que es troba en:
H
Estructural en el teixit epidèrmic ! Ceratina.
Transport d’oxigen ! Hemocianina.
Reserva energètica a la sang ! Seroalbúmina.
Hormonal ! Tiroxina.
Contracció muscular ! Actina.
N!H
Defensa davant microbis infectants ! Immunoglobulina.
H!C!CH2!
Phe
→
O"C
N!H
H!C!CH2!OH
Ser
O"C
→
N!H
O
O"C
3 $ (89) # 4 $ (146) # 5 $ (117) ! 11 $ (18) " 1.238 daltons.
O!
→
NH
4.53. Són els que no poden ser sintetitzats per l’organisme i
han de ser ingerits en la dieta. Les plantes no poden tenir problemes per manca d’aminoàcids essencials, ja
que les plantes no es nodreixen de matèria orgànica sinó que sintetitzen tots els aminoàcids que tenen a partir de matèria inorgànica. El que sí que pot passar és
que els humans no tinguem tots els aminoàcids essencials que necessitem. Els éssers humans tenim vuit
aminoàcids essencials.
4.54. El seu pes molecular seria:
Glu
H!C!CH2!CH2!C
INTERPRETACIÓ DE DADES
NH#2
H!C!CH2!CH2!CH2!NH!CH2
O"C
NH2
O!H
Arg
4.56. Si fem la gràfica de coeficients de migració respecte al
pes molecular s’observa que no hi ha cap relació.
Cm
0,8
0,7
4.47. És degut al fet que la solubilitat augmenta en dissolucions salines diluïdes, ja que els ions salins s’apropen
als radicals polars i augmenten la seva polaritat, però
disminueix en dissolucions salines concentrades, ja que
els ions salins competeixen amb els radicals polars per
les molècules d’aigua.
0,6
4.48. Es tracta de la proteïna caseïna.
0,1
Ha precipitat perquè s’ha desnaturalitzat en canviar el
grau d’ionització dels seus radicals amb càrrega i ha
precipitat.
4.49. Dos o més.
90
4.50. La solubilitat de les proteïnes és deguda a una proporció més alta d’aminoàcids amb radicals polars (sobretot si tenen càrrega) que d’aminoàcids amb radicals
apolars. Els radicals polars estableixen enllaços d’hidrogen amb les molècules d’aigua i, així, cada molècula queda recoberta d’una capa de molècules d’aigua
que impedeix que es pugui unir a altres molècules proteiques, fet que en provocaria la precipitació.
0,5
0,4
0,3
0,2
0
GLY
SER
THR
ILE
ASP
GLU
PHE
TYR
En canvi, si tenim en compte que hi ha quatre tipus
d’aminoàcids respecte a la càrrega elèctrica i separem
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 91
SOLUCIONARI
els aminoàcids apolars dels polars sense càrrega i dels
polars amb càrrega, tant si és positiva com negativa,
obtenim unes gràfiques bastant significatives.
Aquí també es compleix que quan en el radical és més
gran la part apolar respecte a la part polar, més fàcilment és arrossegat pel dissolvent i més avança.
A) Aminoàcids apolars
C) Aminoàcids amb càrrega negativa
Aquests són:
Aquests aminoàcids són:
Aminoàcid
PM
Cm
Aminoàcid
PM
Cm
GLY
75
0,26
ASP
133
0,24
ALA
89
0,38
GLU
147
0,3
VAL
117
0,6
Cm
LEU
131
0,73
0,35
ILE
131
0,72
0,3
PRO
131
0,43
0,25
MET
149
0,55
0,2
PHE
165
0,68
0,15
Cm
0,8
0,1
0,05
0,7
0
0,6
ASP
0,5
GLU
0,3
Aquí també es compleix que quan en el radical és més
gran la part apolar respecte a la part polar, més fàcilment és arrossegat pel dissolvent i més avança.
0,2
D) Aminoàcids amb càrrega positiva
0,1
Aquests aminoàcids són:
0,4
0
GLY ALA
VAL
LEU
ILE
PRO
MET
PHE
S’observa que quan el pes molecular és més gran augmenta la velocitat de migració, per tant, no es compleix
que ser una molècula petita afavoreix una velocitat
més alta, sinó tot el contrari. Sembla que tenir un radical gran, com que és apolar, afavoreix ser arrossegat
per un dissolvent ric en n-butanol que és un bon dissolvent orgànic. Aquest criteri explica la velocitat més
baixa de la prolina, ja que aquesta té un grup !NH! i
de la metionina, ja que aquesta també té un àtom de
sofre intern (!S!) que li resta polaritat.
Aminoàcid
PM
Cm
LYS
146
0,14
ARG
175
0,2
Cm
0,25
0,2
0,15
0,1
B) Aminoàcids polars sense càrrega
0,05
Aquests són:
Aminoàcid
PM
Cm
SER
105
0,27
THR
119
0,35
TYR
181
0,45
0
LYS
ARG
Aquí no es compleix que quan en el radical és més
gran la part apolar respecte a la part polar més fàcilment és arrossegat pel dissolvent i més avança, però
les diferències són tan mínimes que no resulten prou
significatives. El que sí que queda clar és que com que
el dissolvent és molt àcid, la polaritat d’aquests aminoàcids serà la màxima de tots ells i, per tant, tindran les
velocitats de migració més baixes.
Cm
0,5
0,4
0,3
0,2
4.57. Totes tenen càrrega negativa, per tant, totes són anions
i migren cap a l’ànode.
0,1
0
SER
THR
TYR
Les α-globulines tenen un pes molecular inferior a 90.000
i superior a 65.000.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
91
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 92
SOLUCIONARI
Es considera que hi ha dues α-globulines perquè en
l’electroforesi surten dues ratlles ben diferenciades i no
només una.
4. a) pH " 3
H3N!CH!COOH
#
L’electroforesi és una tècnica molt utilitzada en anàlisis
clíniques perquè permet detectar si hi ha una desproporció de proteïnes en sang, cosa que revelaria un problema del fetge (l’albúmina se sintetitza al fetge) o una
infecció (les γ-globulines augmenten quan hi ha una infecció), etc.
R
b) pH " 5,5
H3N!CH!COO!
#
R
c) pH " 7,5
LABORATORI
H2N ! CH ! COO!
58. Resposta model.
• Prova de Biuret. El color violeta només apareix en les
dispersions on hi ha proteïnes (clara d’ou, llet i albúmina), però no on hi ha aminoàcids, perquè no hi ha
enllaços peptídics, ni en l’aigua.
• Prova xantoproteica. Aquesta prova només donarà positiva en les dispersions proteiques, perquè segur que
tenen Phe, Tyr i Trp. Donarà negativa en l’aigua i en la
dissolució de Gly.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Les proteïnes són biomolècules orgàniques constituïdes per
la unió de més de cinquanta aminoàcids. Si tenen menys
de deu aminoàcids s’anomenen oligopèptids i si en tenen
entre deu i cinquanta s’anomenen pèptids.
2. Un aminoàcid es caracteritza per presentar un grup carboxil o àcid i un grup amino, units al primer carboni. Això
constitueix la part constant de la molècula. La part variable
és el que diferencia els aminoàcids entre si.
H
← part constant
H2N!C!COOH
R
← part variable o radical
3. Vol dir que un dels seus carbonis presenta els quatre radicals diferents. Això li confereix la propietat òptica de desviar la llum polaritzada, a la dreta o a l’esquerra, segons la
configuració que presentin. Només hi ha un aminoàcid
que no presenta cap carboni asimètric.
92
R
5.
R’
H
H2N!C!COOH # H2N!C!COOH #
R
H
Aminoàcid 1
Aminoàcid 2
H2O
→
Enllaç peptídic
H
-------→
• Desnaturalització de les proteïnes. A les dispersions
on hi ha proteïnes (clara d’ou i albúmina) s’ha d’observar la presència de grumolls com a conseqüència
de la desnaturalització de les proteïnes per canvi de
pH (àcid clorhídric i hidròxid de sodi), per alteració de
la concentració salina, per deshidratació amb acetona
i per l’augment de la temperatura. Amb la llet només
s’observa desnaturalització per canvi del pH, però no
en els altres casos, a causa de l’alta quantitat d’aigua.
En canvi, on hi ha aminoàcids i on només hi ha aigua
no s’ha d’observar cap canvi. Per agitació, només té
lloc aquest fenòmen amb l’ou i amb l’albúmina. En la
llet hi ha massa aigua i no hi ha canvis.
R’
→ H2N!C!CO ! HN!C!COOH
R
H
Dipèptid
Els enllaços químics entre aminoàcids s’anomenen enllaços peptídics, i les cadenes que es formen, pèptids.
6. L’estructura primària d’una proteïna és la seqüència
d’aminoàcids, és a dir, quins aminoàcids hi ha i com estan
ordenats. Dependrà de la informació genètica de l’individu.
7. Per detectar la presència de proteïnes en l’orina faria la
prova xantoproteica, que consisteix en la reacció que té
lloc entre els radicals aromàtics i l’àcid nítric, formant un
compost nitrat de color groc canari, i la posterior reducció
amb hidròxid amoni, que dóna un compost de color marró
ataronjat. No em serviria en el cas que les proteïnes que
calgués detectar no presentessin cap aminoàcid amb anell
de benzè (fenilalanina, tirosina i triptòfan).
8. L’estómac és un òrgan de l’aparell digestiu la principal funció del qual és la digestió física (per part de l’àcid clorhídric i les contraccions de les parets) i química (que també
es pot dur a terme gràcies al suc pancreàtic i a l’intestinal)
de les proteïnes. La proteïna de la llet es desnaturalitza
gràcies a l’àcid clorhídric segregat per l’estómac. Si no hi
ha estómac, aquesta desnaturalització no es produirà i,
per tant, el procés digestiu serà més dificultós. El iogurt
s’obté a partir de la desnaturalització física provocada pels
bacteris de l’àcid làctic, per tant, la desnaturalització física
ja s’ha produït.
9. Quan una proteïna es desnaturalitza se li trenquen els enllaços que en mantenen les estructures terciàries i secundàries, de manera que perd les característiques i funcions,
ja que es torna filamentosa i precipita.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 93
SOLUCIONARI
10. El principal criteri que es té en compte a l’hora de classificar les proteïnes és si estan constituïdes exclusivament
per aminoàcids (holoproteïnes) o si també presenten un
altre tipus de molècula: grup prostètic (heteroproteïnes).
Dins les holoproteïnes podem diferenciar les filamentoses
(només presenten estructura secundària, per exemple: el
col·lagen, en tendons) i les globulars (amb estructura terciària, per exemple, les histones, en la cromatina).
Les heteroproteïnes es classifiquen segons la molècula no
proteica que portin associada. Per exemple: caseïna (fosfoproteïna), hemoglobina (porfirina amb un catió ferrós).
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. Un aminoàcid és una molècula que es caracteritza per la
presència d’un grup carboxil o àcid i un grup amino, units
al primer carboni. Això constitueix la part constant de la
molècula. La part variable és el que diferencia els aminoàcids entre si. Segons aquesta part variable en podrem trobar vint de diferents a la naturalesa.
2. Els aminoàcids essencials són els que són imprescindibles
per a la formació de les proteïnes pròpies, i l’organisme no
els pot sintetitzar. Només es poden obtenir a través de la
dieta.
3. Els aminoàcids tenen un comportament amfòter perquè
poden actuar com a àcids o com a bases, és a dir, el grup
àcid o carboxil allibera protons i el grup bàsic o amino capta protons. Gràcies a aquesta propietat tenen la capacitat
de mantenir constant el pH del medi (efecte amortidor o
tampó).
4. Si el pH del medi és 4 aquest aminoàcid amb un punt isoelèctric de 6,5 captarà protons i, per tant, tindrà una càrrega elèctrica positiva:
H3N"CH"COO"
H!
R
!
pH < pI
→ !H3N"CH"COOH
→
R
5. S’estableix un enllaç covalent entre el grup àcid d’un aminoàcid amb el grup amino del següent aminoàcid, que
dóna lloc al despreniment d’una molècula d’aigua. S’anomena enllaç peptídic.
R’
H
H2N"C"COOH ! H2N"C"COOH !
R
H
Aminoàcid 1
Aminoàcid 2
H2O
→
Enllaç peptídic
-------→
H
R’
→ H2N"C"CO " HN"C"COOH
R
H
Dipèptid
6. Podríem obtenir: 3 # 2 # 1$ 6 estructures primàries diferents.
Ala
Cys
Met
Ala
Met
Cys
Cys
Met
Ala
Cys
Ala
Met
Met
Cys
Ala
Met
Ala
Cys
7. La prova de Biuret es basa en la reacció que té lloc entre els àtoms de coure i dos o més enllaços peptídics,
que forma un complex de color violeta característic, per
tant, no podrem detectar dipèptids ni proteïnes en l’orina, perquè aquesta reacció també es produeix amb la
urea.
La prova xantoproteica consisteix en la reacció que té
lloc entre els radicals aromàtics i l’àcid nítric, que forma
un compost nitrat de color groc canari, i la posterior reducció amb hidròxid d’amoni, que dóna un compost de
color marró ataronjat. No ens serviria en el cas que les
proteïnes que calgués detectar no presentessin cap aminoàcid amb anell de benzè, com la fenilalanina, la tirosina i el triptòfan.
8. Sí, perquè els aminoàcids essencials abunden en les
proteïnes d’origen animal, i si la dieta conté ou i llet ja els
proporcionen.
9. Una proteïna es pot desnaturalitzar per:
Canvis del pH del medi, com en la producció del iogurt
per part dels bacteris de l’àcid làctic.
Variacions de temperatura: quan fem un ou ferrat, una
truita o un ou dur.
Agitació molecular: quan fem les clares a punt de neu.
10. Funció estructural: queratina dels cabells (holoproteïna
filamentosa).
Funció de reserva: caseïna de la llet (heteroproteïna fosfoproteïna).
Funció de transport: hemoglobina (heteroproteïna - cromoproteïna).
Funció de defensa: γ-globulina (holoproteïna globular).
Funció hormonal: hormona luteïnitzant (heteroproteïna glicoproteïna).
FITXA DE REFORÇ
1. Els monòmers que formen les proteïnes són els aminoàcids que es caracteritzen per presentar un grup carboxil o
àcid, i un grup amino, units al primer carboni. Això constitueix la part constant de la molècula. La part variable és el
que diferencia els aminoàcids entre si.
2. Presenten la propietat òptica de desviar la llum polaritzada, a la dreta o a l’esquerra, segons la configuració que
presentin, perquè tots els aminoàcids, menys la glicina, tenen un carboni asimètric.
Els aminoàcids, químicament, tenen un comportament
amfòter perquè poden actuar com a àcids o com a bases,
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
93
917280 _ 0080-0097.qxd
4
12/1/09
10:29
Página 94
SOLUCIONARI
és a dir, el grup àcid o carboxil allibera protons i el grup
bàsic o amino capta protons. Gràcies a aquesta propietat
tenen la capacitat de mantenir constant el pH del medi
(efecte amortidor o tampó).
3. Els aminoàcids tenen un comportament amfòter perquè
poden actuar com a àcids o com a bases, és a dir, el grup
àcid o carboxil allibera protons i el grup bàsic o amino capta protons. Gràcies a aquesta propietat tenen la capacitat
de mantenir constant el pH del medi (efecte amortidor o
tampó).
4.
Captació de protons
Alliberament de protons
pH <7
H3N"CH"COOH
!
R
→ H2N"CH"COO"
pH> 7
→ +H3N"CH"COO"
→
H!
H!
R
R
5. El primer aminoàcid d’aquesta cadena polipeptídica: H2N "
Cys " Ala " Met " Ala " Lys " COOH és Cys, perquè
quan els aminoàcids s’uneixen entre si, formant un enllaç
peptídic, sempre reacciona el grup (COOH) del primer aminoàcid amb el grup ("NH2) del següent.
6. Es podran formar sis tripèptids diferents:
Phe
Ala
Met
Phe
Met
Ala
Ala
Phe
Met
Ala
Met
Phe
Met
Ala
Phe
Met
Phe
Ala
7. L’estructura secundària d’una proteïna és la disposició a
l’espai de l’estructura primària.
Els tres tipus que podem trobar són els següents:
• α-hèlix: s’origina perquè s’estableixen enllaços d’hidrogen entre l’oxigen del ("CO") d’un aminoàcid i l’hidrogen del ("NH") del quart aminoàcid, originant una
estructura helicoïdal de 3,6 aminoàcids per volta en els
que tots els oxígens dels grups ("CO") queden orientats en la mateixa direcció, mentre que els hidrògens
dels grups ("NH") queden orientats en la direcció contrària. Ex.: α-ceratina.
94
8. L’estructura terciària és la disposició a l’espai de l’estructura secundària, quan aquesta es plega sobre ella mateixa, originant una conformació globular. Aquesta estructura fa que les proteïnes que la presentin siguin solubles
en aigua i dissolucions salines, possibilitant que realitzin
funcions de transport, enzimàtiques, hormonals, etc.
9. L’estructura quaternària és l’associació de dues o més
cadenes polipeptídiques en estructura terciària, idèntiques o no, unides mitjançant enllaços febles, no covalents. Cada cadena polipeptídica és un protòmer.
10. Solubilitat: dependrà de la major proporció d’aminoàcids
amb radicals polars. Augmentarà la solubilitat en dissolucions salines, ja que augmenta la seva polaritat. El pH
també influirà perquè modifica el grau d’ionització dels
radicals polars.
Desnaturalització: consisteix en el trencament dels enllaços
que mantenen les seves estructures terciàries i secundàries, perdent les seves característiques i funcions, ja que es
torna filamentosa i precipita. Les causes de la desnaturalització poden ser: canvis de pH, variacions de temperatura,
variacions en la concentració salina i agitació molecular.
11. Holoproteïnes: si només estan formades per la unió d’aminoàcids.
• Filamentoses: sense estructura terciària i insolubles
en aigua. Ex.: queratina i elastina.
• Globulars: Amb estructura terciària. Solubles en aigua. Ex.: ovoalbúmina i γ-globulina.
Heteroproteïnes: unió d’aminoàcids més un grup no proteic o prostètic.
• Cromoproteïnes: el grup prostètic és una substància
amb color. Ex.: hemoglobina (sang)
• Glicoproteïnes: el grup prostètic és un glúcid. Ex.: ribonucleases.
• Lipoproteïnes: el grup prostètic està format per àcids
grassos. Ex.: lipoproteïnes de la membrana cel·lular.
• Fosfoproteïnes: el grup prostètic és l’àcid fosfòric. Ex.:
vitel·lina del rovell de l’ou.
12. Relaciona les proteïnes de la columna de l’esquerra amb
les funcions de la columna de la dreta:
1) Actina
b) Contràctil
2) Gammaglobulina
a) Defensa
• Hèlix de col·lagen: es tracta d’una hèlix més estesa que
l’anterior a causa de l’abundància de prolina i hidroxiprolina que dificulten la formació d’enllaços d’hidrogen.
Aquesta hèlix només presenta tres aminoàcids per volta
i s’estabilitza gràcies a l’associació de tres hèlixs de
col·lagen unides per ponts d’hidrogen, formant una superhèlix. Ex.: molècula de col·lagen.
3) Tiroxina
g) Biocatalitzadora
4) Hemoglobina
c) Transportadora
5) Col·lagen
f) Estructural
6) Lipasa
g) Biocatalitzadora
7) Caseïna
e) Reserva energètica
• Coformació-β: es tracta d’una cadena estesa en forma
de ziga-zaga, a causa de la manca d’enllaços d’hidrogen
entre els aminoàcids propers. Si hi ha diverses cadenes
d’aquest tipus o es replega sobre si mateixa, es pot formar una estructura molt estable anomenada làmina plegada. Ex.: β-ceratina de la seda.
8) Antibiòtics
a) Defensa
9) Fibrinogen
a) Defensa
10) Lipoproteïna
c) Transportadora
13. La ingesta diària de proteïnes no ha de ser igual al llarg
de la nostra vida perquè les necessitats proteiques són
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0097.qxd
4
12/1/09
10:29
Página 95
SOLUCIONARI
diferents segons si s’està en creixement, si una dona està embarassada, o si està alletant.
6. Es podran formar: 3 $ 3 $ 3 $ 3 # 81 tetrapèptids
14. No, perquè els aminoàcids essencials (els vuit aminoàcids que no podem sintetitzar) abunden més en les proteïnes animals.
Val
Val
15. Coneixem dues proves de reconeixement de proteïnes:
1. La prova de Biuret es basa en la reacció que té lloc
entre els àtoms de coure i dos o més enllaços peptídics, que forma un complex de color violeta característic, per tant, no podrem detectar dipèptids, ni proteïnes en l’orina perquè aquesta reacció també es
produeix amb la urea.
2. La prova xantoproteica consisteix en la reacció que es
produeix entre els radicals benzènics i l’àcid nítric,
que forma un compost nitrat de color groc canari, i la
posterior reducció amb hidròxid d’amoni, i dóna un
compost de color marró ataronjat. No ens serviria en
el cas que les proteïnes a detectar no presentessin
cap aminoàcid amb anell de benzè, com la fenilalanina, la tirosina i el triptòfan.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Els components bàsics de les proteïnes són els aminoàcids, que es caracteritzen per presentar un grup carboxil
o àcid i un grup amino, units al primer carboni. Això constitueix la part constant de la molècula. La part variable és
el que diferencia els aminoàcids entre si.
2. Els aminoàcids es classifiquen segons si el seu radical o
part variable presenta o no càrregues elèctriques. I, si en
presenta, si aquesta és positiva (bàsics) o negativa (àcids).
Per anomenar-los s’utilitzen les tres primeres lletres del
nom en anglès, escrivint la primera lletra en majúscula.
3. Un aminoàcid quan es troba en un medi on el pH coincideix amb el seu punt isoelèctric s’anomena zwitterió.
Adopta una forma dipolar neutre, amb tantes càrregues
positives com negatives:
H3N"CH"COO"
!
R
4. a) pH # 4,5
!
H3N"CH"COOH
R
Es desplaçarà cap al càtode
c) pH # 9
H2N"CH"COO"
R
es desplaçarà cap a l’ànode
5. COOH " Arg " NH2
COOH " Met " Lys " NH2
COOH " Ala " Cys " NH2
COOH " Met " NH2
b) pH # 6
!
H3N"CH"COO"
R
no es desplaçarà
Val
Leu
His
Leu
His
Val
Leu
His
Val
Leu
His
Val
Leu
His
etc.
7. Les possibles estructures secundàries són les següents:
• α-hèlix: s’origina perquè s’estableixen enllaços d’hidrogen entre l’oxigen del ("CO") d’un aminoàcid i
l’hidrogen del ("NH") del quart aminoàcid, que donen lloc a una estructura helicoïdal de 3,6 aminoàcids
per volta en què tots els oxígens dels grups ("CO")
queden orientats en la mateixa direcció, mentre que
els hidrògens dels grups ("NH") queden orientats en
la direcció contrària.
• Hèlix de col·lagen: es tracta d’una hèlix més estesa
que l’anterior a causa de l’abundància de prolina i hidroxiprolina que dificulten la formació d’enllaços d’hidrogen. Aquesta hèlix només presenta tres aminoàcids per volta i s’estabilitza gràcies a l’associació de
tres hèlixs de col·lagen unides per ponts d’hidrogen,
formant una superhèlix.
• Coformació-β: es tracta d’una cadena estesa en forma
de ziga-zaga, a causa de la manca d’enllaços d’hidrogen entre els aminoàcids propers. Si hi ha diverses cadenes d’aquest tipus o es replega sobre si mateixa, es
pot formar una estructura molt estable anomenada làmina plegada.
8. L’estructura terciària és la disposició a l’espai de l’estructura secundària quan aquesta es plega sobre si mateixa
origina una conformació globular. Aquesta estructura fa
que les proteïnes que la presentin siguin solubles en aigua i dissolucions salines, i els permet fer funcions de
transport, enzimàtiques, hormonals, etc.
Les proteïnes que no arriben a formar estructures terciàries mantenen l’estructura allargada i originen les proteïnes filamentoses que són insolubles en aigua i en dissolucions salines, per això són idònies per exercir funcions
esquelètiques.
9. La funció d’una proteïna dependrà dels radicals lliures
que presentin per interaccionar amb altres molècules.
Això dependrà de l’estructura que adopti, que alhora depèn de la seqüència d’aminoàcids que presenti.
10. Les propietats de les proteïnes dependran dels seus radicals i són les següents:
Solubilitat: dependrà de la major proporció d’aminoàcids
amb radicals polars. Augmentarà la solubilitat en dissolucions salines, ja que augmenta la seva polaritat. El pH
també influirà perquè modifica el grau d’ionització dels
radicals polars.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
95
917280 _ 0080-0099.qxd
4
29/12/08
13:59
Página 96
SOLUCIONARI
Desnaturalització: consisteix en el trencament dels enllaços
que mantenen les seves estructures terciàries i secundàries, perdent les seves característiques i funcions, ja que es
torna filamentosa i precipita. Les causes de la desnaturalització poden ser: canvis de pH, variacions de temperatura,
variacions en la concentració salina i agitació molecular.
Especificitat: es refereix a les proteïnes que només interactuen amb unes determinades molècules (enzims, hormones, anticossos...) perquè tenen uns determinats radicals lliures que depenen de la seva configuració
espacial), i també a les que són pròpies d’una determinada espècie, ja que les proteïnes se sintetitzen a partir
de la informació genètica de l’individu, per això espècies
properes, evolutivament parlant, tindran proteïnes més
semblants que espècies més allunyades.
Capacitat amortidora: en estar constituïdes per aminoàcids, que tenen un comportament amfòter, és a dir, que
poden actuar com a àcids o com a bases, farà que les
proteïnes també presentin aquesta capacitat amortidora.
11. Les proteïnes es classifiquen en:
a) Holoproteïnes: si només estan formades per la unió
d’aminoàcids.
• Filamentoses: sense estructura terciària i insolubles
en aigua. Ex.: queratina (cabells, ungles, pell).
• Globulars: Amb estructura terciària. Solubles en aigua. Ex.: glutenina (del blat).
b) Heteroproteïnes: unió d’aminoàcids més un grup no
proteic o prostètic.
• Cromoproteïnes: el grup prostètic és una substància
amb color. Ex.: hemoglobina (sang).
• Glicoproteïnes: el grup prostètic és un glúcid. Ex.:
immunoglobulines (sang).
• Lipoproteïnes: el grup prostètic està format per àcids
grassos. Ex.: lipoproteïnes de la membrana cel·lular.
96
• Fosfoproteïnes: el grup prostètic és l’àcid fosfòric.
Ex.: vitel·lina del rovell de l’ou.
• Nucleoproteïnes: el grup prostètic és un àcid nucleic.
Ex.: histones de la cromatina del nucli cel·lular.
12. Quatre proteïnes humanes amb funcions diferents:
• Elastina: dóna elasticitat als vasos sanguinis.
• Hemoglobina: transporta oxigen en la sang.
• Immunoglobulines: funció de defensa immunitària.
• Actina: contracció de la fibra muscular.
13. En la nostra dieta hem d’incloure un 14 % de proteïnes.
A partir de la seva hidròlisi en l’aparell digestiu s’obtenen
els aminoàcids, que passaran a la sang, a nivell de l’intestí. Quan arribin a les cèl·lules, la majoria dels aminoàcids serviran per fabricar les proteïnes pròpies, segons la
informació genètica de la cèl·lula. Una part molt petita
dels aminoàcids s’utilitzarà per obtenir energia, si no hi
ha glúcids o lípids a disposició.
14. No, perquè els vuit aminoàcids essencials, és a dir, els
que no podem sintetitzar, abunden més en les proteïnes
animals.
15. La prova de Biuret es basa en la reacció que té lloc entre
els àtoms de coure i dos o més enllaços peptídics, formant un complex de color violeta característic, per tant,
no podrem detectar dipèptids ni proteïnes en l’orina,
perquè aquesta reacció també es produeix amb la urea
que conté l’orina.
La prova xantoproteica consisteix en la reacció que es
produeix entre els radicals aromàtics i l’àcid nítric, formant un compost nitrat de color groc canari, i la posterior reducció amb hidròxid amoni, que dóna un compost
de color marró ataronjat. No ens serviria en el cas que
les proteïnes a detectar no presentessin cap aminoàcid
amb anell de benzè, com la fenilalanina, la tirosina i el
triptòfan.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0080-0097.qxd
4
30/12/08
12:11
Página 97
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
97
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 98
Els àcids nucleics
MAPA DE CONTINGUTS
ELS ÀCIDS NUCLEICS
tipus
estan formats per
bioelements primaris
monòmers
C, O, H, N, P,
funcions
DNA
(àcid desoxiribonucleic)
NUCLEÒTIDS
RNA
(àcid ribonucleic)
tipus
tenen una estructura bàsica
polímer de
desoxiribonucleòtids
de: A, T, C o G
polímer de
ribonucleòtids de:
A, U, C o G
tipus
NUCLEÒSID
RNAt
tipus
base
nitrogenada
pentosa
pot ser
desoxiribosa
RNAm
àcid
fosfòric
monocatenari /
bicatenari
ribosa
púrica
RNAr
pirimidínica
RNAn
circular / lineal
adenina
(A)
citosina
(C)
guanina
(G)
timina
(T)
transmissió, transcripció,
traducció
i emmagatzematge
de la informació
genètica
uracil
(U)
amb ribosa
amb desoxiribosa
AMP, GMP,
CMP, UMP.
dAMP, dGMP,
dCMP, dTMP.
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. S’ha d’incidir en la importància de la composició i l’estructura dels àcids nucleics per a la funció que duen
a terme.
2. Cal remarcar que són unes molècules universals en els éssers vius.
98
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 99
Els àcids nucleics
OBJECTIUS
1. Conèixer les característiques generals dels àcids
nucleics i els bioelements que els constitueixen.
2. Identificar els monòmers bàsics que formen els àcids
nucleics, les molècules que els constitueixen, quins
enllaços presenten i els tipus que hi ha.
3. Estudiar el DNA: tipus de nucleòtids que pot
presentar, com s’enllacen i quin és el sentit
de creixement.
4. Conèixer les diferents estructures i nivells
d’empaquetament del DNA, segons la seva
complexitat: estructura primària, estructura
secundària, estructura terciària i els diferents nivells
d’empaquetament.
5. Distingir els diferents tipus de DNA, la localització
i la funció que fan en els éssers vius.
6. Estudiar l’RNA: diferents tipus de nucleòtids que pot
presentar, els diferents tipus que hi ha, la localització
i les funcions en els éssers vius.
7. Saber construir models moleculars de DNA,
monocatenari i bicatenari.
8. Conèixer la tècnica d’extracció de DNA i fer-ne
l’observació.
9. Valorar la importància d’aquestes molècules
en la transmissió de la informació genètica.
10. Saber interpretar dades experimentals basades
en l’anàlisi de la quantitat i dels tipus de nucleòtids.
CONTINGUTS
• Coneixement de les característiques generals dels àcids nucleics i dels bioelements que els constitueixen. (Objectiu 1)
• Identificació dels monòmers bàsics que formen els àcids nucleics, de les molècules que els constitueixen,
dels enllaços que presenten i dels tipus que hi ha. (Objectiu 2)
• Estudi del DNA: tipus de nucleòtids que pot presentar, com s’enllacen i quin és el sentit de creixement. (Objectiu 3).
• Coneixement de les diferents estructures i nivells d’empaquetament del DNA, segons la seva complexitat. (Objectiu 4)
• Estudi dels diferents tipus de DNA, de la localització i de la funció que fan en els éssers vius. (Objectiu 5)
• Estudi de l’RNA, dels diferents tipus de nucleòtids que pot presentar, dels diferents tipus que hi ha, de la localització
i de les funcions que fan en els éssers vius. (Objectiu 6)
• Construcció de models moleculars de DNA, monocatenari i bicatenari. (Objectiu 7)
• Extracció de DNA per fer-ne l’observació. (Objectiu 8)
• Valoració de la importància d’aquestes molècules en la transmissió de la informació genètica. (Objectiu 9)
• Interpretació de dades d’experimentals basades en l’anàlisi de la quantitat i dels tipus de nucleòtids. (Objectiu 10)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
a) Conèixer les característiques generals dels àcids nucleics i els bioelements
que els constitueixen. (Objectiu 1)
1
1
b) Saber quins són els monòmers bàsics que formen els àcids nucleics, les molècules
que els constitueixen, els enllaços que presenten i els tipus que hi ha. (Objectiu 2)
2
2
c) Saber els tipus de nucleòtids que pot presentar el DNA, com s’enllacen entre
si i quin és el sentit de creixement. (Objectius 3 i 7)
3, 7
4, 7
d) Conèixer les diferents estructures i nivells d’empaquetament del DNA,
segons la seva complexitat. (Objectiu 4)
4, 5
3, 5
6
6
f) Saber quins són els diferents tipus de nucleòtids que pot presentar l’RNA,
els tipus que hi ha, la localització i les funcions en els éssers vius. (Objectiu 6)
3, 7, 8
2, 7, 8
g) Conèixer la importància dels àcids nucleics en la transmissió
de la informació genètica. (Objectiu 9)
9, 10
10
3
5, 7
e) Saber quins són els diferents tipus de DNA, la localització i la funció que fan
en els éssers vius. (Objectiu 5)
h) Saber interpretar dades experimentals basades en l’anàlisi de la quantitat
i dels tipus de nucleòtids. (Objectiu 10)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
99
917280 _ 0098-0109.qxd
5
12/1/09
10:33
Página 100
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Què són els àcids nucleics? Especifica els bioelements, els monòmers i les molècules que els formen.
2
Escriu, de manera esquemàtica, els diferents nucleòtids que pot presentar el DNA.
3
Digues si aquestes seqüències de bases nitrogenades pertanyen a un DNA o a un RNA i per què.
a)
b)
c)
d)
5’...ATCTTAGTGACTG...3’
5’...GCUGGCAUGUGC..3’
5’...UGUCAGCUGACG...3’
5’...TGTCTACGTCGAG...3’
4
Què és l’estructura primària del DNA i quina importància biològica té?
5
Escriu l’estructura secundària d’aquesta seqüència de DNA. Indica’n el sentit de creixement.
3’...TAGGTCCAAGATCCAG...5’
6
Explica els tipus de DNA que hi ha i digues on els podem trobar.
7
Quines són les diferències bàsiques entre els nucleòtids de DNA i els d’RNA?
8
Quines característiques presenta l’RNA de transferència i quina funció té?
9
Quines són les principals funcions dels àcids ribonucleics? Explica-les breument.
10 Quina és la principal funció dels àcids nucleics i com la duen a terme? Explica-ho de manera esquemàtica.
100
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0109.qxd
5
12/1/09
10:33
Página 101
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
Què tenen en comú les molècules que s’inclouen en el grup dels àcids nucleics?
2
Escriu, de manera esquemàtica, els diferents tipus de nucleòtids que pot presentar l’RNA, especificant el tipus
de molècules que els formen.
3
Tenim dues cadenes complementàries de DNA i en el procés d’extracció se n’ha perdut un fragment.
Completa-les.
3’....ATGTGCCGAGTAGC...5’
5’...TAC.............................3’
4
Quantes estructures primàries de DNA diferents podríem fer amb els nucleòtids següents: 2A, 3T, 1G i 4C?
5
Si una molècula de DNA té un 18% de nucleòtids de timina, quin deu ser el percentatge dels altres
nucleòtids?
6
On podem trobar la molècula de DNA i de quins tipus n’hi ha?
7
Sabent el percentatge de bases nitrogenades, digues si les molècules següents pertanyen a un DNA
o a un RNA, i si són monocatenàries o bicatenàries.
a) 23% A, 27% C, 23% T i 27% G
b) 18% A, 24% C, 32% U i 36% G
c) 18% A, 32% C, 18% U i 32% G
d) 16% A, 24% C, 25 % T i 35% G
8
Explica les característiques de l’RNA missatger, on el podem trobar i quina funció té.
9
Quins són els diferents tipus d’RNA que podem trobar a la cèl·lula? Digues on es localitzen.
10 Quina és la funció principal dels àcids nucleics? Relaciona, esquemàticament, tots els àcids nucleics
de la cèl·lula amb aquesta funció, especificant la funció concreta de cadascun.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
101
917280 _ 0098-0109.qxd
5
12/1/09
10:33
Página 102
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Què és un nucleòtid? Quins són els seus constituents bàsics i com s’uneixen? Fes-ne un dibuix esquemàtic.
2
Quines diferències hi ha entre els nucleòtids de DNA i els d’RNA?
3
Dibuixa dos nucleòtids i digues com s’uneixen entre si per formar una estructura primària.
4
Escriu algunes seqüències de nucleòtids que podries fer amb aquests nucleòtids: 3T, 2A i 1C. Es tractaria
de la mateixa molècula? Quina importància té això?
5
Quines són les bases complementàries que mantenen unides dues seqüències de nucleòtids per formar
una estructura secundària?
6
Quins criteris es tenen en compte a l’hora de classificar els diferents tipus de DNA? Quins són i on els podem
trobar?
7
Sabent el percentatge de bases nitrogenades, digues si les molècules següents pertanyen a un DNA
o a un RNA, i si són monocatenàries o bicatenàries.
a) 23% A, 27% C, 23% U i 27% G
b) 18% A, 24% C, 32% T i 36% G
c) 18% A, 32% C, 18% T i 32% G
d) 16% A, 24% C, 25 % U i 35% G
8
Quins tipus d’RNA hi ha? Explica breument on es localitzen i la funció de cadascun.
9
Relaciona els conceptes de les dues columnes:
a) ATP
1. DNA bacterià
b) Desoxiribosa
2. Cromatina de 100 Å
c) Doble hèlix
3. RNAn
d) Bicatenari
4. Nucleòtid
e) Codó
5. RNAt
f) Nuclèol
6. Estructura secundària del DNA
g) Histones
7. Cromosomes
h) Uracil
8. RNAm
i) DNA circular
j) Traducció
102
9. Nucleòtids d’RNA
10. Nucleòtids de DNA
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0109.qxd
5
12/1/09
10:33
Página 103
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Fes la reacció de síntesi d’un ribonucleòtid d’adenina.
2
Dibuixa, esquemàticament, dues seqüències de nucleòtids unides, assenyalant el sentit de creixement
de cadascuna.
3
Si tinguéssim la seqüència de nucleòtids següent, digues quins nucleòtids s’hi unirien de manera
complementària, i en quin ordre.
3’...ATCGTGTGGCACAAG...5’
4
Com s’uneixen els nucleòtids per formar l’estructura primària del DNA i quin és el sentit de creixement?
5
Quines característiques presenta una molècula de DNA en estructura secundària? Explica tot
el que en sàpigues.
6
Què són els nivells d’empaquetament del DNA i quina importància biològica tenen?
7
Dibuixa esquemàticament un RNA de transferència, assenyala les parts característiques de la molècula
i digues quina funció tenen.
8
Quina diferència hi ha entre l’RNA missatger dels procariotes i el dels eucariotes?
9
Explica breument l’experiment que va permetre descobrir que el DNA era el portador del missatge genètic.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
103
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 104
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT





↓
↓
• És una estructura molt adequada, ja que les dues cadenes
es poden separar i servir de motlle per sintetitzar la cadena
complementària i obtenir així dos DNA idèntics al DNA inicial, un per a cada cèl·lula filla. És molt necessari que sigui
una molècula molt estable, ja que sinó la informació es perdria. Una altra cosa és que, a més, ha de ser susceptible,
sense alterar-se, per poder servir de motlle per sintetitzar còpies per als descendents.
NH2
||
C
N
C
N
H2O
CH
N
5.1. Un nucleòsid és una molècula formada per la unió, amb
un enllaç N-glicosídic, d’una pentosa i una base nitrogenada. Si la base és pirimidínica l’enllaç es fa entre el C1
de la pentosa i el N2 de la base nitrogenada i, si és púrica, pel N9 de la base nitrogenada.
O
HOCH2
|
|
|
H H
||
|
OH
Un nucleòtid és un nucleòsid unit a l’àcid fosfòric pel C5
de la pentosa, amb un enllaç fosfodièster.
H
||
|
H
N
||
||
||
||
||
||
||
|
|
H
Enllaç N-glucosídic
→
C
HC
ACTIVITATS
Desoxiadenosina
(1-β-desoxiribofuranosil-adenina)
NUCLEÒSID
5.2. Bases púriques: adenina i guanina.
Bases pirimidíniques: uracil, citosina i guanina.
El DNA presenta: adenina, guanina, citosina i timina.
5.5.
L’RNA presenta: adenina, guanina, citosina i uracil.
NUCLEÒTID
5.3.
NH2
||
C
Adenina
N
C
HC
C
NH2
||
C
N
N
C
HC
C
N
CH
N
CH
N
H
OH
|
HO — P " O !
|
OH
HO CH2
|
Àcid fosfòric
|
H
5.4.
C
N





↓
C
N
||
||
||
!
||
||
H
||
O
5’
||
OH
HOCH2
|
|
|
| 1’
|
4’ |
|
|
H
H
H | 3’
H
2’ |
|
|
|
|
OH
H
Desoxiribosa
↓
104
H2O
↓
N





↓
H
||
|
OH
N
CH
HC
O
H
||
|
H
N
||
||
||
||
||
||
||
|
|
H
Desoxiadenosina
(Nucleòsid)
H2O
NH2
||
C
N
Enllaç fosfoestèric
N
C
CH
OH
|
H ! O # P" O
|
O
O
|
CH2
5’
|
4’ |
H H
|| 3’
|
OH
1
#
→
NH2
||
C
N
H
|
|
H
2’|
N
||
||
||
||
||
||
||
| 1’
|
H
HC
C
N
Desoxiadenosina-5’-monofosfat
(dAMP)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 105
SOLUCIONARI
5.6.
5.8. Si hi ha el 23% de A, hi haurà el 23% de T. Com que
entre A i T sumen el 46 %, entre C i G sumaran el 54 %
(100 ! 46 " 54), i com que hi ha d’haver la mateixa
quantitat de C i de G, hi haurà el 27 % de C i el 27 %
de G.
Extrem 5’
OH
|
P "O
Enllaç fosfoestèric
→|
O
O
|
CH2
|
——
| A
|
H H
H H|
|
|
|
|
|
O
H
Enllaç fosfodiestèric
→|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
——
| T
|
H H
H H|
|
|
|
|
|
O
H
Enllaç fosfodiestèric
→|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
——
|
| C
H H
H H|
|
|
|
|
|
OH
H
5.9. 3’... ATGGAGTGA ...5 ’
HO —
5.10. Es tracta d’un RNA, ja que el DNA no presenta U sinó
T. És d’un sol filament, perquè si fos de doble filament
hi hauria la mateixa quantitat de A que de U, i la mateixa quantitat de G que de C.
5.11. Considerant que els mitocondris tenen un DNA circular i que el nombre de mitocondris és variable, la pregunta no es podria contestar, però si tan sols ens referim al DNA del nucli, cal dir que en una cèl·lula somàtica
humana hi ha 46 molècules de DNA, que després, quan
s’enrotllen sobre si mateixes, originen els 46 cromosomes. En un espermatozoide tan sols n’hi ha la meitat, és
a dir, 23 molècules de DNA.
5.12. La desnaturalització del DNA és la separació dels dos filaments que formen la doble hèlix, per mitjà de la ruptura dels enllaços d’hidrogen que s’estableixen entre les
bases nitrogenades enfrontades. Aquest fenomen es produeix a uns 100 °C.
5.13. És la nova unió dels dos filaments complementaris d’un
DNA de doble hèlix, que prèviament s’han separat. Si la
desnaturalització s’ha provocat per l’escalfament del medi, la renaturalització s’inicia quan es refreda per sota
dels 65°C.
Extrem 3’
5.7.
↓
||
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
————
|
|
H H
H |H
||
|
|
|
H
O
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
——————
——
|
|
H H
H H
|
||
|
|
|
O
H
|
HO — P
"
O
|
O
O
|
CH2
|
——
————————
|
|
H
H
T
H
||
|
H
Extrem 3’
Extrem 3’
d’hidrogen
H
||
|
OH
Extrem 5’
Enllaços
|
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
——
————————A
A
|
|
H H
H H|
||
|
|
|
O
H
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
——————
—— T
|
|
H H
H H
||
||
|
|
O
H
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
————
C
|
|
H H
H H|
||
|
|
|
OH
H
AA
G
Extrem 5’
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
105
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 106
SOLUCIONARI
5.14. En els nivells estructurals només intervé el DNA, en canvi, en els nivells d’empaquetament intervenen les proteïnes que serveixen de suport.
5.23. N’hi ha dos, es diuen enllaços fosfodièsters, i estan on
s’indica en el dibuix següent:
5.16. Perquè encara que pot estar associat a proteïnes semblants a les histones no ho està formant nucleosomes,
és a dir, el collaret de perles.
5.17
OH
OH
5.15. Perquè si no fos així els cromosomes serien milers de
vegades més llargs.
O
HO
N
P=O
HO
Enllaç
fosfodièster
5’ → 3’
O
CH2
Enllaç
fosfodiestèric
H
H
H
H
OH
N
A
N
|
|
C
|
|
H
N
→
Enllaç
N-glicosídic
O
Enllaç
fosfodièster
5’ → 3’
N
P=O
O
N
O
CH2
H
O
H
H
H
OH
U
N
OH
→
|
|
C
|
|
H
5.24. a) Presenta tres nucleòtids.
O
H
||
|
OH
b) Té una longitud de 3,4 ! 3 " 10,2 Å.
c) Es tracta d’un DNA perquè té desoxiribosa.
d) L’extrem 5’ és el superior i l’inferior és el 3’.
Enllaç
N-glicosídic
Lloc on se situarà
el nucleòtid següent
5.18 Perquè presenten alguns segments que són complementaris; això facilita que es dobleguin i que aquests
segments es complementin i formin una regió amb estructura en doble hèlix.
5.19. Es diferencien en el triplet anomenat anticodó, que
és el que es complementa amb el triplet codó de
l’RNAm.
5.20. L’RNAm procariòtic no adopta l'estructura tridimensional de l’RNAm eucariòtic, ni presenta exons i introns, està mancat de caputxa (comença amb un nucleòtid trifosfat no invertit, per exemple: pppG-...), i de cua de
poli-A, i a més és policistrònic, és a dir, conté informacions separades per a diferents proteïnes.
106
HO
N
→
OH
|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
||
H
H
||
||
||
H
|
|
O
OH
→|
HO — P " O
|
O
O
|
CH2
|
||
H
||
||
H
|
OH
NH2
O
NH2
||
N
O
N
O
e) La seqüència ordenada de nucleòtids és:
5’ ... T – C – A – ... 3’.
f) La seqüència ordenada de nucleòtids serà:
3’ ... A – G – T ... 5’.
g) Hi ha cinc enllaços fosfoèsters entre els nucleòtids i
entre cada pentosa i el seu àcid fosfòric i tres enllaços N-glicosídics entre la pentosa i la seva base nitrogenada.
5.25. En primer lloc, que es tracta d’un RNA, ja que presenta
ribosa. En segon lloc, que presenta una sola cadena, és
a dir, que és monocatenari, ja que no hi ha la mateixa
quantitat de les bases complementàries. Finalment, que
es tracta d’un RNAt, ja que té un pes molecular molt baix.
5.26. Com que n’hi ha les mateixes de G que de C, presentarà el 26% de C. De la resta presentarà un 48%
(100 # 26 # 26 " 48). Com que n’hi ha les mateixes
de T que de A, presentarà el 24% de T i el 24% de A.
5.27. a) Es tracta d’un RNA, ja que presenta U.
b) L’estructura completa és:
5 ... CCGAUAGAGAGU ... 3’
3 ... GGCUAUCUCUCA ... 5’
5.21. a) És un DNA, ja que presenta T; b) és un RNA, ja que
presenta U; c) és un DNA, ja que presenta T, i de
d) no es pot dir si és DNA o RNA ja que no presenta ni T ni U.
c) No pot correspondre al sector de l’anticodò, ja que
presenta estructura secundària (dos segments espiralitzats un sobre l’altre) i l’anticodó està en un segment amb només estructura primària.
5.22. El fragment que falta és la seqüència: 5’ ... ATGACAGACGT ... 3’.
d) Sí que podria correspondre a un braç, ja que una part
dels braços presenta estructura en doble hèlix.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 107
SOLUCIONARI
5.28. B) va amb 2, C) va amb 4, D) va amb 7, E) va amb 6, F)
va amb 9, G) va amb 10, H) va amb 8, I) va amb 5, J)
va amb 3, i K) va amb 1.
5.29. Els d’uracil, ja que hi ha molt més RNA, sobretot RNAr,
que no pas DNA.
5.30. Si té 600 nucleòtids i és humà, té 300 nucleòtids en cada cadena. Com que cada nucleòtid ocupa un espai
de longitud de 3,4 Å, el total tindrà 1.020 Å de longitud
(3,4 ! 300 " 1.020).
5.31. Com que el DNA i l’RNA podrien tenir una mateixa seqüència de bases nitrogenades, la característica diferencial ha de ser en la pentosa. El fet que la ribosa tingui un
–OH (que és un radical gran) en el carboni 2, pot debilitar més l’enllaç fosfoèster que es forma en el carboni
3, que no pas el radical (–H) que té la 2-desoxiribosa
en el mateix carboni 2.
5.32. És mes difícil de separar dos nucleòtids d’una mateixa
cadena, ja que estan units per un enllaç covalent molt
fort, l’anomenat enllaç fosfoèster. En canvi, les dues cadenes estan unides per enllaços dèbils de tipus enllaç
d’hidrogen.
INTERPRETACIÓ DE DADES
5.33. Una càpsula de polisacàrids.
5.34. Que segments de DNA bacterià que hi ha a l’exterior d’un
bacteri viu hi entren i s’insereixen en el seu DNA, de manera que el bacteri tindrà les característiques biològiques
codificades pel DNA que hi ha entrat.
5.35. Que segments de DNA amb informació per sintetitzar els
polisacàrids de la càpsida procedent dels bacteris S morts
van entrar dins els bacteris R vius, que així van adquirir aquesta característica i es van transformar en bacteris S.
5.36. Que el DNA era la molècula que subministra la informació de com se sintetitza la càpsula de polisacàrids, la que
fa que aquests bacteris siguin resistents als fagòcits. Com
que pels altres caràcters també devia passar el mateix,
es va demostrar que el DNA era la molècula responsable d’emmagatzemar la informació biològica.
5.37. El virus T2 està constituït de proteïnes (la càpsida) i DNA.
5.38. Perquè el sofre (S) només pot estar present en les proteïnes de la càpsida (forma part dels aminoàcids cisteïna i metionina) i el fòsfor (P) només el pot presentar el
DNA (es troba en els nucleòtids, formant part de l’àcid
fosfòric). Els altres elements químics (C, H, O, i N) tant
són presents en les proteïnes com en el DNA, per
tant no ens donarien cap informació.
5.39. La funció de la càpsida és protegir el material genètic i
transportar-lo fins a la cèl·lula infectada.
La funció del DNA és portar la informació de com han
de ser els virus.
5.40. Perquè en els virus descendents només apareix el P radioactiu, per tant és el DNA l’única molècula que passa a la descendència.
LABORATORI
5.41. La resposta es descriu durant el desenvolupament de la
pràctica.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Éls àcids nucleics són molècules constituïdes per C, H, O,
N i P, que s’organitzen formant els monòmers bàsics que
són els nucleòtids. Aquests estan constituïts per la unió d’una aldopentosa (ribosa o desoxiribosa), una base nitrogenada (púrica o pirimidínica) i una molècula d’àcid fosfòric.
2. El DNA presenta nucleòtids de desoxiribosa ( ) amb una
base nitrogenada (A, T, C, o G) i àcid fosfòric (H3PO4) (P).
(P)
|
_A
(P)
|
_T
(P)
|
_C
(P)
|
_G
3. a. DNA, perquè hi ha timina i no uracil.
b. RNA, perquè hi ha uracil i no timina.
c. RNA, perquè hi ha uracil i no timina.
d. DNA; perquè hi ha timina i no uracil.
4. L’estructura primària del DNA és la seqüència de nucleòtids, és a dir, els diferents nucleòtids i l’ordre en què estan
disposats.
La seva importància biològica rau en el fet que permet emmagatzemar una informació (el missatge biològic o informació genètica).
5. 3’...TAG GTC CAA GAT CCA G...5’
ATC CAG GTT CTA GGT C...3’
5’...A
en aquest sentit (→).
6.
La nova fibra creixerà
 – monocatenari (virus #X174)
 – circular  – bicatenari (bacteris)

DNA 


 – lineal  – monocatenari (parvovirus)
 – bicatenari (nucli de les cèl·lules
eucariotes, mitocondris
i cloroplasts)
7. Els nucleòtids de DNA tenen com a pentosa la desoxiribosa i els d’RNA, la ribosa. Les bases nitrogenades del
DNA poden ser A, T, C o G i les de l’RNA poden ser A, U, C
o G.
8. L’RNA de transferència és monocatenari amb zones en estructura secundària de doble hèlix. La forma de la molècula és de fulla de trèvol. A l’extrem 5’ hi ha un ribonucleòtid de guanina i a l’extrem 3’ hi ha el triplet -C-C-A. Té
un braç on hi ha l’anticodó (triplet de nucleòtids complementari a un triplet d’RNA missatger) i el braç acceptor
d’aminoàcids. Intervé en la traducció de la informació
genètica.
9. • RNA missatger: transcriu la seqüència de DNA.
• RNA de transferència: tradueix la seqüència de RNAm a
seqüència d’aminoàcids.
• RNA ribosòmic: constitueix els ribosomes, que intervindran en la traducció del missatge genètic.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
107
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 108
SOLUCIONARI
• RNA nucleolar: constitueix el nuclèol, que intervindrà en
la síntesi de ribosomes.
10. Els àcids nucleics són els portadors del missatge genètic,
és a dir, informen per formar proteïnes i intervenen en la
transcripció i la traducció d’aquest missatge:
DNA → RNAm → RNAm + ribosomes (RNAr) +
transcripció
NUCLI
CITOPLASMA
+ RNAt -aminoàcids → seqüència d’aminoàcids
traducció
PROVA D’AVALUACIÓ 2
2. (P): àcid fosfòric; A, U, C, i G: bases nitrogenades;
_
A
transcripció
(P)
|
_
U
(P)
|
_
C
(P)
|
: ribosa.
_
G
3. 3’...ATG TGC CGA GTA GC...5’
DNA: portador del missatge genètic.
RNAm: copia, de manera complementària, la seqüència de
nucleòtids del DNA.
RNAt: s’acobla al triplet d’RNAm (codó) de manera complementària amb el seu anticodó, i hi aporta l’aminoàcid
corresponent, segons el codi genètic.
REFORÇ
1. Un nucleòtid és un monòmer dels àcids nucleics. Està constituït per una pentosa, una base nitrogenada i un àcid fosfòric. La base nitrogenada s’uneix al carboni 1 de la pentosa i l’àcid fosfòric al carboni 5, també de la pentosa.
(P) ← àcid fosfòric
II _A
A ← base nitrogenada
← pentosa
4. Ho podem calcular amb permutacions amb repetició:
10 !
10·9·8·7·6·5·4·3·2·
!!!!! " !!!!!!!!! "
2!· 3!·1!·4!
2·1·3·2·1·1·4·3·2·1
" 12.600 seqüències diferents
5. 18% de timina i 18% d’adenina, perquè són bases
complementàries (36% total).
100% # 36% " 64%
64% : 2 " 32%
2. Els nucleòtids de DNA tenen desoxiribosa com a pentosa i
les bases nitrogenades poden ser: A, T, C i G.
Els nucleòtids de RNA tenen ribosa com a pentosa i les bases nitrogenades poden ser: A, U, C i G.
3. Els nucleòtids de DNA s’uneixen mitjançant un enllaç fosfodièster entre el grup -OH del carboni 3 i el radical fosfat
del carboni 5 de l’altre nucleòtid.
(P)
II _A
A
32% de citosina i 32% de guanina, que també
són complementàries.

 - lineal
 - monocatenari (parvovirus)

 - bicatenari (nucli de les cèl·lules
eucariotes, mitocondris
i cloroplasts)
7. a) DNA bicatenari.
b) RNA monocatenari.
c) RNA bicatenari.
d) DNA monocatenari.
8. És una molècula lineal, monocatenària, que copia la seqüència de nucleòtids del DNA; el podem trobar en el nucli. En
el citoplasma és llegit per l’RNAt, i s’acobla als ribosomes.
9. • RNA missatger: en el nucli i en el citoplasma.
• RNA ribosòmic: en els ribosomes.
• RNA nucleolar: en el nuclèol.
• RNA de transferència: en el citoplasma.
10. Els àcids nucleics són els portadors del missatge genètic,
és a dir, informen per formar proteïnes i intervenen en la
transcripció i la traducció d’aquest missatge:
108
I ← enllaç fosfodièster
(P)
A
I _A
 - monocatenari (virus $X174)
- circular 


 - bicatenari (bacteris)
DNA 
CITOPLASMA
traducció
5’...TAC ACG GTC CAT CG...3’
6.
NUCLI
+ RNAt -aminoàcids → seqüència d’aminoàcids
RNAr: permet l’acoblament entre l’RNAm i l’RNAt.
1. Són molècules constituïdes per C, H, O, N i P que s’organitzen formant els nucleòtids.
(P)
|
DNA → RNAm → RNAm + ribosomes (RNAr) +
4. No es tracta de la mateixa molècula, perquè l’ordre dels nucleòtids influirà en la informació biològica.
TTTAAC
TTATAC
ATTTAC
ATTATC
CTTAAT
...
5. A-T (DNA), A-U (RNA) i C-G (DNA i RNA).
6. Es classifiquen segons si són monocatenaris o bicatenaris
i si la seva molècula és lineal o circular:
 – monocatenari (virus $X174)
 – circular  – bicatenari (bacteris)

DNA 


 – lineal  – monocatenari (parvovirus)
 – bicatenari (nucli de les cèl·lules
eucariotes, mitocondris
i cloroplasts)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0098-0110.qxd
5
29/12/08
14:06
Página 109
SOLUCIONARI
3. 3’...ATC GTG TGG CAC AAG...5’
7. a) RNA bicatenari.
TAG CAC ACC GTG TTC...3’
5’...T
b) DNA monocatenari.
c) DNA bicatenari.
d) RNA monocatenari.
8. • RNA missatger: transcriu la seqüència de DNA. Es troba
en el nucli i en el citoplasma
• RNA de transferència: tradueix la seqüència d’RNAm a
seqüència d’aminoàcids. En el citoplasma.
• RNA ribosòmic: constitueix els ribosomes, que intervindran en la traducció del missatge genètic.
• RNA nucleolar: constitueix el nuclèol, que intervindrà en
la síntesi de ribosomes.
9. a-4, b-10, c-6, d-7, e-8, f-3, g-2, h-9, i-1, j-5.
AMPLIACIÓ
1.
NH2
NUCLEÒTID
N
N
OH
HO
P =O
N
OH
O
HOCH2
Àcid fosfòric
H
N
Adenina
4. El radical hidroxil del carboni 3 de la desoxiribosa de l’últim
nucleòtid reacciona amb el radical fosfat del carboni 5 del
nou nucleòtid, i forma un enllaç fosfodièster. Per tant, el sentit de creixement és de 5’ a 3’.
5. L’estructura secundària és la disposició a l’espai de dos
filaments de DNA en estructura primària, adoptant una
estructura en doble hèlix, amb les bases nitrogenades
enfrontades i unides per enllaços d’hidrogen de manera
complementària (A-T i C-G). Els dos filaments són antiparal·lels, és a dir, un està en un sentit i l’altre en sentit
oposat.
6. El DNA s’empaqueta sobre unes proteïnes anomenades histones (nucleosoma). Correspon al primer nivell d’empaquetament i és la fibra de cromatina de 100 Å o collaret de perles. Aquesta cromatina s’enrotlla sobre si mateixa (sis
nucleosomes per volta). Correspon al segon nivell d’empaquetament i és l’anomenada cromatina de 300 Å o solenoide. El tercer nivell correspon als bucles de la cromatina de
300 Å, que arriba a fer 600 Å de diàmetre. Se succeeixen
un seguit d’empaquetaments fins arribar a formar els cromosomes. S’haurà aconseguit reduir la longitud del DNA
unes 7.000 vegades. Això té lloc quan la cèl·lula es divideix,
per repartir el material genètic entre les cèl·lules filla.
7.
H
H
H
3’
aminoàcid
5’
H
OH
Adenosina
(Nucleòsid)
anticodó
H2O
NH2
OH
N
P =O
HO
H
H
9
4
6
3
N
O
CH2
4’
5
N
O
5’
7
8
3’
OH
H
2’
1’
H
H
Adenosina-5'-monofosfat
(AMP)
5’
↑
P
P
P
3’
T
C
C
P
T
A
P
P
RNAm procariota: no té caputxa ni cua de poli-A, no presenta introns i porta informació per a més d’una cadena polipeptídica (policistrònic).
9. L’any 1958 Hershey i Chase van fer aquest experiment: van
infectar bacteris amb un bacteriòfag de DNA amb isòtop radioactiu P32 i van comprovar que el DNA radioactiu apareixia a l’interior del bacteri i després en els nous virus descendents.
3’
A
8. RNAm eucariota: té caputxa (guanosina trifosfat invertida i
metilada) a l’extrem 5’, a l’extrem 3’ té una cua de poli-A
(150 - 200 nucleòtids d’adenina), té segments amb informació (exons) i segments sense informació (introns) i és monocistrònic (cada RNAm conté informació per a una cadena polipeptídica).
↑
2.
1N
2
L’RNAt intervé en la traducció del missatge genètic: s’acobla al triplet de RNAm (codó) de manera complementària
amb el seu anticodó, i hi aporta l’aminoàcid corresponent,
segons el codi genètic.
5’
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
109
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 110
La cèl·lula:
unitat d’estructura i funció
MAPA DE CONTINGUTS
LA CÈL·LULA
segons la
està formada per
teoria cel·lular
microscopi
membrana
plasmàtica
citoplasma
genètica
pot presentar
constituït per
fisiològica
membrana
de secreció
és la unitat
nucli
pot ser
pot ser de
morfològica
rastreig
transmissió
paret cel·lular
es diferencien dos
tipus d’organització
procariota
l’estudiem amb el
òptic
utilitza
utilitza
feixos
d’electrons
fotons de
llum vissible
permet estudiar
present en
ultraestructura
presents en
vegetal
citosol
no membranosos
membranosos
són
constitueixen
ribosomes
estructures
vives
pot ser
animal
pot observar
permet
visualitzar
matriu
extracel·lular
eucariota
electrònic
inclusions
citosquelet
orgànuls cel·lulars
poden ser
mortes
es classifiquen en
energètics
són
sistema endomembranós
cloroplasts
mitocondris
peroxisomes
format per
reticle endoplasmàtic
aparell de Golgi
vacúols
lisosomes
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Treballar la història de la teoria cel·lular pot facilitar la comprensió del concepte de cèl·lula com a unitat
estructural i funcional dels éssers vius.
2. És bàsic, per tenir una imatge coherent del món microscòpic, fer càlculs que permetin treballar les dimensions
reals i aparents, i les diferents unitats de mesura.
3. És recomanable plantejar activitats pràctiques sobre citologia per tal de lligar la teoria i la pràctica,
i contextualitzar els aprenentatges, així com per promoure l’ús de les noves tecnologies.
4. Cal fer observacions amb el microscopi òptic i incidir en els càlculs de les dimensions aparents i reals, recordant
la importància de la lluminositat i del poder de resolució.
110
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 111
La cèl·lula:
unitat d’estructura i funció
OBJECTIUS
1. Interpretar la cèl·lula com a unitat estructural,
funcional i genètica dels organismes.
2. Conèixer i diferenciar els diferents models
d’organització cel·lular i la complexitat de les funcions
cel·lulars.
3. Enunciar i aplicar correctament la teoria
cel·lular.
4. Identificar estructures cel·lulars en preparacions
microscòpiques i microfotografies.
5. Construir una imatge coherent del món microscòpic.
6. Fer observacions de diferents cèl·lules i organismes
(eucariotes i procariotes) amb tècniques
de microscòpia, descriure’n la forma i observar
algunes estructures.
CONTINGUTS
•
•
•
•
•
•
•
•
Caracterització de la teoria cel·lular. (Objectius 1 i 3)
Diferenciació de la cèl·lula eucariota i procariota. (Objectiu 2)
Comparació de la cèl·lula animal i la vegetal. (Objectiu 2)
Reconeixement de l’estructura i la funció dels orgànuls cel·lulars. (Objectius 2 i 4)
Concreció d’alguns mètodes d’estudi de la cèl·lula. (Objectiu 6)
Identificació d’algunes estructures cel·lulars en preparacions microscòpiques i microfotografies. (Objectiu 4)
Càlcul de la mida de diferents estructures cel·lulars a partir d’escales o augments. (Objectiu 5)
Presa de consciència de la importància dels avenços tecnològics en el desenvolupament de la biologia
i de la ciència en general.
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
a) Considerar la cèl·lula com a unitat estructural i funcional de tots els éssers vius.
(Objectiu 1)
2, 3
2, 4
b) Conèixer i diferenciar els dos models d’organització cel·lular.
(Objectiu 2)
6, 5
7
c) Comparar i distingir la cèl·lula animal i la vegetal. (Objectiu 2)
10
5
d) Enunciar i aplicar correctament la teoria cel·lular.
(Objectiu 3)
1
1
e) Identificar els orgànuls de la cèl·lula eucariota i els de la cèl·lula procariota.
(Objectius 2 i 4)
7
8
f) Fer càlculs que permetin treballar escales, canvis d’unitat i augments
de microscopi. (Objectiu 5)
4
3
g) Diferenciar el funcionament dels tipus de microscopi i conèixer les diferents
tècniques de preparació de mostres. (Objectiu 6)
8
6
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
111
917280 _ 0110-0121.qxd
6
12/1/09
10:37
Página 112
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Quins són els principis de la teoria cel·lular?
2
Quins elements bàsics constitueixen la cèl·lula?
3
De què depèn bàsicament la forma de les cèl·lules? Quins factors la poden fer variar?
4
Fes els canvis d’unitats següents:
a) 3 · 10-7 cm a µm
b) 200 nm a mm
c) 104 µm a mm
5
Indica de quines maneres es pot valorar el grau de maduresa d’una cèl·lula i comenta-les.
6
Completa la taula:
Cèl·lula procariota
Cèl·lula eucariota
Paret cel·lular (presència i composició)
Material genètic (característiques i localització)
Dimensions
Localització de la respiració cel·lular
Citosquelet (presència)
7
Identifica la paraula que correspon a cadascuna de les lletres que hi ha entre cometes en el text següent:
A»____ és una làmina que separa els medis intracel·lular i extracel·lular. Químicament està constituïda
La ____«A
B»____ en la qual es poden inserir les ____«C
C»____.
majoritàriament per una bicapa de ____«B
D»____ és l’orgànul que controla i governa totes les funcions cel·lulars. Està constituït per una doble
El ____«D
membrana (la part externa de la qual és una prolongació del reticle endoplasmàtic rugós) que presenta
E»_____ que comuniquen l’interior d’aquest orgànul amb el citoplasma.
un seguit de _____«E
F»_____ intervenen en la síntesi de proteïnes. Els podem trobar lliures al citoplasma, sobre
Els _____«F
G»____ i a l’interior dels _____«H
H»_____ i dels _____«II» _____.
les membranes del _____«G
8
Relaciona les informacions següents amb els diferents tipus de microscopis:
a) Es basa en l’ús de feixos d’electrons.
f) Requereix tenyir les mostres.
b) Permet observar cèl·lules vives.
g) Permet obtenir micrografies.
c) Utilitza la llum visible.
h) Té un poder de resolució de 0,2 mm.
5
d) Té una capacitat d’augment d’entre 1.500 i 2 ! 10 X.
i) No permet observar la ultraestructura cel·lular.
e) Proporciona imatges tridimensionals.
A
9
112
B
Observa els dibuixos següents
i justifica de quin tipus
de cèl·lula es tracta
en cada cas. Quines
són les diferències
principals entre
aquestes dues
cèl·lules?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0121.qxd
6
12/1/09
10:37
Página 113
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
La teoria cel·lular enuncia, en resum, que la cèl·lula és la unitat estructural, fisiològica, reproductora i genètica
dels éssers vius. Comenta cadascun d’aquests aspectes.
2
Quins factors limiten l’augment de mida de les cèl·lules?
3
Observem un cianobacteri amb el microscopi electrònic, a 1.500 augments, i veiem que té una longitud
aparent de 0,85 cm. Quina és la seva mida real expressada en micròmetres?
4
Justifica per què els virus no es consideren cèl·lules.
5
Completa:
Cèl·lula vegetal
Cèl·lula animal
Membranes de secreció (presència i composició)
Material genètic (característiques i localització)
Orgànuls exclusius
Inclusions citoplasmàtiques
Vacúols (presència)
6
Quins són els diferents passos que s’han de seguir per fer preparacions permanents de microscòpia òptica?
7
Digues a quin tipus de cèl·lula (procariota o eucariota) es refereixen les característiques següents:
a) Tenen membrana plasmàtica.
b) La presenten els organismes del regne moneres.
c) Presenten plasmidis.
d) Fan entre 10 i 100 mm.
e) Presenten mitocondris.
f) El material genètic està constituït per una molècula de DNA circular i sense embolcall.
g) Es divideixen per mitosi i meiosi.
h) No presenten citosquelet.
8
Identifica les estructures cel·lulars següents en la cèl·lula que hi ha a continuació:
Membrana plasmàtica.
Reticle endoplasmàtic.
b
a
Mitocondri.
Embolcall nuclear.
Lisosomes.
Aparell de Golgi.
g
Centrosoma.
Nucli.
e
h
f
d
c
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
113
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 114
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Respon aquestes preguntes, relacionades amb el descobriment de la cèl·lula: d’on ve la paraula cèl·lula?,
qui va ser el descobridor de les cèl·lules?, quin any les va descobrir?, va veure cèl·lules en realitat?, qui va ser
el primer a observar cèl·lules vives?, quines?, quin any?
2
En fer l’observació d’una cèl·lula amb un microscopi òptic a 100 augments, veiem que la mida aparent
és de 0,68 cm. Quina és la seva mida real en micròmetres? A quina mida aparent visualitzarem
a 80 augments un espermatozoide humà, que fa uns 50 micròmetres?
3
Indica quins orgànuls d’una cèl·lula eucariota són:
a) Comuns a les cèl·lules animals i les vegetals.
b) Específics de les cèl·lules animals.
c) Específics de les cèl·lules vegetals.
4
Esmenta les diferències principals entre el material genètic present
a les cèl·lules procariotes i el que es troba a les cèl·lules eucariotes.
5
Identifica les cèl·lules següents i justifica la resposta.
A
6
B
C
Respon el qüestionari següent sobre citologia.
a) Quin microscopi utilitzarem per observar el moviment dels protozous?
1. L’òptic. 2. L’electrònic de transmissió. 3. L’electrònic de rastreig.
b) Quina és la característica diferencial que identifica les cèl·lules eucariotes?
1. L’existència d’embolcall nuclear. 2. La presència de vacúols. 3. L’existència de peroxisomes.
c) Quin és el constituent principal de la paret cel·lular dels bacteris?
1. El midó. 2. La cel·lulosa. 3. La mureïna.
d) Quin tipus d’organismes són els protoctists?
1. Eucariotes pluricel·lulars. 2. Eucariotes, unicel·lulars o pluricel·lulars. 3. Procariotes unicel·lulars.
e) Els bacteris gramnegatius tenen ________ mureïna que els grampositius, i la paret cel·lular és ______
complexa estructuralment:
1. més, més 2. menys, més 3. menys, menys.
7
114
Elabora una taula sobre els tipus de microscopis indicant: poder de resolució, tipus de lents que fa servir,
tipus de mostra, gruix de les preparacions i tipus d’imatges que se n’obtenen.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0122.qxd
6
1
29/12/08
14:00
Página 115
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
Omple els espais buits del paràgraf següent.
«La teoria de l’endosimbiosi admet que els ........................ procedeixen de bacteris aerobis ancestrals adaptats
a viure en ........................ al citoplasma d’un primitiu organisme unicel·lular fagòcit. Després de més de mil milions
d’anys d’evolució en comú, s’han integrat plenament a la ........................ hoste, tot i que encara conserven,
com a vestigi del seu passat remot, les restes del que, en el seu dia, va ser el sistema genètic ........................:
una doble ........................ circular de ........................, similar als ........................ bacterians actuals.»
2
Antigament les algues cianofícies (cianobacteris) es consideraven plantes, però actualment es considera
que pertanyen a un regne diferent (moneres). Anomena i explica breument dues semblances i dues
diferències des del punt de vista cel·lular, entre aquests dos regnes.
3
Respon les preguntes següents, relacionades amb els bacteris.
a) Quines característiques té la paret cel·lular bacteriana?
b) Quines diferències podem establir entre els bacteris grampositius i els gramnegatius?
c) Quina funció té la càpsula bacteriana?
4
Cerca informació sobre els autors que van fer les principals aportacions a la història de la citologia i quines
van ser aquestes aportacions.
5
Respon el qüestionari següent sobre citologia.
a) La teoria cel·lular es planteja en el segle:
1. XVI. 2. XVII. 3. XVIII. 4. XIX.
b) Els virus són organismes:
1. Procariotes. 2. Acel·lulars. 3. Eucariotes. 4. Unicel·lulars.
c) La teoria cel·lular per als vegetals va ser plantejada per...
1. Scheleiden. 2. Schwann. 3. Pasteur. 4. Hooke.
d) La teoria cel·lular per als animals va ser plantejada per...
1. Scheleiden. 2. Schwann. 3. Pasteur. 4. Hooke.
e) Robert Hooke...
1. va ser el primer a observar cèl·lules al microscopi. 2. va dir que tots els vegetals estaven formats per cèl·lules.
2. va dir que tots els animals estaven formats per cèl·lules. 4. va dir que tots els gàmetes eren cèl·lules.
f) Una d’aquestes característiques no és pròpia dels eucariotes:
1. No tenen nucli diferenciat. 2. No tenen orgànuls membranosos. 3. Els ribosomes són molt grans.
4. Tenen un únic cromosoma.
g) La cèl·lula és la unitat fisiològica dels éssers vius. Això vol dir que...
1. tots els éssers vius estan formats per cèl·lules. 2. els gàmetes són cèl·lules. 3. els éssers vius funcionen
gràcies a les seves cèl·lules. 4. hi ha éssers vius unicel·lulars i pluricel·lulars.
h) La cèl·lula és la unitat anatòmica dels éssers vius. Això vol dir que...
1. tots els éssers vius estan formats per cèl·lules. 2. els gàmetes són cèl·lules. 3. els éssers vius funcionen
gràcies a les seves cèl·lules. 4. hi ha éssers vius unicel·lulars i pluricel·lulars.
i) Les cèl·lules vegetals es caracteritzen...
1. per no tenir orgànuls. 2. per tenir plasts i paret cel·lular. 3. per tenir centríols. 4. per ser més petites
que les animals.
j) La informació genètica està continguda...
1. en el nucli. 2. en el nuclèol. 3. en el citoplasma. 4. en els mitocondris.
k) Quina és l’estructura cel·lular que regula els intercanvis entre la cèl·lula i l’exterior?
1. El nucli. 2. La membrana plasmàtica. 3. El citoplasma. 4. El mitocondri.
l) Quina és l’estructura cel·lular que protegeix la cèl·lula vegetal de les alteracions de la pressió osmòtica?
1. La membrana plasmàtica. 2. El citoplasma. 3. Els plasts. 4. La paret cel·lular.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
115
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 116
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
200 ! (4/3) (3,14 ! 1003 nm3)
• S’utilitza un flux d’electrons (un corrent elèctric). El nostre ull
no pot observar un flux d’electrons, per tant es fa incidir aquest
flux en una pantalla d’un televisor i s’observa la imatge que
s’hi forma.
6.1. Se sabia que els vegetals estaven constituïts per unes
estructures que recordaven les cel·les d’un rusc, que es
van anomenar cèl·lules; que el color vermell de la sang
era degut a unes cèl·lules vermelles, els anomenats glòbuls vermells; que a l’esperma hi havia unes cèl·lules
flagel·lades, els espermatozoides, i que hi havia organismes constituïts per una sola cèl·lula, com ara els protozous, els llevats i els bacteris.
6.2. Membrana, citoplasma, nucli, mitocondri, cloroplasts,
aparell de Golgi, reticle endoplasmàtic, àster i vacúols.
6.3. Vol dir que la cèl·lula conté tota la informació sobre la
manera com ha de produir la seva estructura i controlar
el seu funcionament, i que és capaç de duplicar aquesta informació i transmetre-la a les cèl·lules filla.
6.4. Les dues subunitats ribosòmiques, la paret gruixuda dels
lisosomes, els peroxisomes, les vesícules sinàptiques, les
vesícules pinocitòtiques, el citosquelet (microtúbuls, filaments intermedis i microfilaments), i tots els detalls ultraestructurals, com ara la doble capa lipídica.
6.5. No són la forma de vida més petita possible perquè necessiten una cèl·lula per poder-s’hi reproduir a dins. No
són la unitat morfològica dels éssers vius perquè els éssers vius no estan constituïts per virus.
6.6. La forma de les cèl·lules està estretament relacionada amb
la funció que exerceixen. En el cas del teixit epitelial es pot
observar com les cèl·lules es troben molt unides, amb poca substància intercel·lular (es produeix una fusió del glicocàlix de les cèl·lules adjacents). És un teixit que actua
com a barrera; té la funció primària de protegir, i el grau
i la naturalesa de l’estratificació que presenta és variable.
0,003 mm.
2 mm.
20 mm.
0,01 mm.
6.8. La fórmula de la massa és:
100.000 daltons ! 1,66 ! 10-24 g / 1 dalton ! 1012 picograms / 1 g " 1,66 ! 10-7 pg.
Vcel
(4/3) (πr3) " (4/3) (3,14 ! 103 µ3)
6.9. # " ######### " 1.000
Vcoc
(4/3) (πr3) " (4/3) (3,14 ! 13 µ3)
6.10.
Vn
#
# "
RNP " N /P " #
(Vc $ V n)
(4/3) (3,14 ! 13 µ3)
##
#
#
#
###### " 0,001
" #
(4/3) (3,14 ! 103 µ3) $ (4/3) (3,14 ! 13 µ3)
116
(4/3) (3,14 ! 1.000 nm )
" 20 (és a dir, el 20 %)
6.12. (8/100) ! 4.000 µm3 " 320 µm3
Vn
320 µm3
#
#" #
#
#
#
#
#
# " 0,0869
RNP " #
(Vc $ V n)
4.000 µm3 $ 320 µm3
ACTIVITATS
6.7. a)
b)
c)
d)
#
# ! 100 "
6.11. Percentatge " ######
3
3
6.13. No. No totes les cèl·lules dels vegetals tenen cloroplasts;
per exemple, les de les arrels no en tenen. Tan sols tenen cloroplasts les cèl·lules de les parts verdes de la planta (fulles, tiges verdes i fruits verds). Les estructures que
tenen totes les cèl·lules dels vegetals són els plasts, tant
si són cromoplasts com leucoplasts.
6.14. Les diferències són nombroses i estan recollides en la
pàgina 105 i en el quadre comparatiu de la pàgina 108
del llibre.
6.15. No. Si ho fessin, les cèl·lules filla tan sols tindrien la meitat de la mida de la cèl·lula mare, i les cèl·lules néta
tan sols la quarta part, etcètera. Les cèl·lules vegetals
amb capacitat per dividir-se són les que estan mancades d’una paret cel·lulòsica gruixuda, per la qual cosa
les cèl·lules filla poden augmentar de mida abans d’engruixir la seva paret cel·lulòsica. Aquestes cèl·lules són
les del teixit meristemàtic que hi ha tant a les gemmes
terminals de tiges i arrels, que permeten el creixement
en longitud, com sota l’escorça dels troncs, el càmbium
i el fel·logen, fet que els permet créixer en gruix.
6.16. Per fer un tall de 200 Å es necessita utilitzar un ultramicròtom; per fer-ne un de 500 µ (mig mil·límetre) n’hi hauria prou amb un ganivet de cuina ben esmolat (millor un
micròtom de mà i una navalla histològica com els que hi
ha a la figura 11 de la pàgina 194 del llibre), i per fer-ne
un de 7 µ es necessita un micròtom de taula.
6.17 Es pot utilitzar un colorant vital com ara el blau de metilè (també va bé el vermell neutre, encara que en el llibre no s’esmenta).
6.18 Com que la parafina fosa és un líquid apolar i l’aigua (que
és molt abundant en tots els teixits biològics) és un líquid polar, els dos líquids són immiscibles i, per tant, la
parafina no penetraria a l’interior del teixit biològic.
6.19. La cèl·lula de l’esquerra és una cèl·lula animal.
Les estructures són:
1. Aparell de Golgi
2. Reticle endoplasmàtic llis
3. Reticle endoplasmàtic rugós
4. Nucli
5. Nuclèol
6. Membrana nuclear
7. Ribosomes
8. Citoplasma
9. Mitocondri
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 117
SOLUCIONARI
10. Centrosoma
11. Flagel
12. Microvellositats
13. Vesícules de secreció
14. Lisosoma
La cèl·lula de la dreta és una cèl·lula vegetal.
Les estructures són:
• Els orgànuls comuns a la cèl·lula vegetal i animal i que
presenten diferent mida són els vacúols, molt més
grans a les càl·lules vegetals, i l’aparell de Golgi, més
gran a la cèl·lula animal.
• Pel que fa al nucli, la cèl·lula vegetal el presenta en
posició lateral ja que l’existència en general d’un gran
vacúol el desplaça cap a un costat. En canvi la cèl·lula animal el presenta en posició central.
6.22. El volum és:
1. Membrana plasmàtica
V ! 4"r 3 / 3
4 # 10-6 mm3 ! 4"r 3 / 3
2. Paret cel·lular
3 # 10-6 mm3 ! "r 3
0,954927 # 10-6 mm3 ! r 3
3. Reticle endoplasmàtic
4. Cloroplast
5. Nucli
El radi és: r ! 9,847 m
6.23. La relació nucleoplasmàtica és:
RNP ! Vn / (Vc $ Vn)]
4"r 3
3
6. Nuclèol
7. Plasmodesma
8. Vacúol
RNP !
4" # (5r)3 4"r 3
3
9. Aparell de Golgi
6.20. Les parts són:
1. Tubs òptics dels oculars
2. Oculars
3. Braç o columna
4. Cargol macromètric
5. Cargol micromètric
6. Peu o base
7. Focus de llum
8. Columna
9. Diafragma
10. Platina
11. Objectiu
12. Tambor o revòlver o portaobjectius
6.21. Les característiques principals són:
Característiques pròpies de la cèl·lula animal
Matriu extracel·lular
Lisosomes
Centríols
Cilis
Flagels
Grànuls de reserva de glicogen
Característiques pròpies de la cèl·lula vegetal
Paret cel·lular de cel·lulosa
Plasmodesmes
Estructures similars als lisosomes
Grànuls de reserva de midó
!
1
124
4"r 3
!
!
4" # 124r 3
3
! 0,008
6.24. Pensava que les cèl·lules es podien formar per agregació d’orgànuls. Per exemple, un nucli inicial es va recobrint d’orgànuls fins a formar una cèl·lula.
6.25. La vida acel·lular es refereix a l’existència de matèria
viva que no arriba a la complexitat de la cèl·lula. Aquest
tipus de vida està representada pels virus.
Els virus no són considerats cèl·lules perquè no tenen
un citoplasma amb un conjunt d'enzims capaços de dur
a terme el metabolisme. Tenen una estructura molt més
senzilla que la cel·lular, és a dir, són una forma de vida
acel·lular.
Els virus es troben en la frontera entre els éssers vius i
la matèria inerta.
6.26. Això és degut a la força de cohesió entre les molècules
d’aigua.
6.27. 1 mm ! 1.000 µm ! 1.000.000 nm ! 10.000.000 Å
1 g ! 1012 pg ! 1,66 · 1024 daltons o uma
6.28. Perquè un augment de volum en una cèl·lula globular
no està acompanyat per un augment proporcional de la
superfície, sinó que a mesura que augmenta el volum
cel·lular disminueix la relació superfície/volum fins
que la superfície resulta insuficient per permetre l’entrada i la sortida de totes les substàncies que necessita la
cèl·lula.
D’altra banda, com que el volum del nucli no augmenta, es pot arribar a un volum citoplasmàtic tan gran que
el nucli sigui incapaç de controlar-ho.
Una forma globular pot significar que es tracta d’una
cèl·lula jove, perquè per evitar el problema abans esmentat, la majoria de cèl·lules, a mesura que augmenten de volum adquireixen formes aplanades o filiformes a fi de mantenir constant la relació superfície/volum.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
117
917280 _ 0110-0121.qxd
6
12/1/09
10:37
Página 118
SOLUCIONARI
6.29.
Nombre
Poder
màxim
de
d’augments resolució
Tipus
d’imatge
Microscopi
òptic (MO)
1.200
0,2 µ
Es veuen els colors,
si en té.
Microscopi
electrònic
de
transmissió
(MET)
1.000.000
4Å
Imatge projectada en
pantalla fluorescent,
en blanc i negre,
i de l’objecte en dues
imensions.
Microscopi
electrònic
de rastreig
(MER)
200.000
200 Å
Imatge projectada en
monitor de televisió,
en blanc i negre,
i de l’objecte en tres
dimensions.
6.30. Perquè han de ser observades en un medi sense aire,
al buit, i moririen, i perquè en incidir-hi, el flux d’electrons les mataria.
6.31. 1–e, 2–a, 3–f, 4–b, 5–d, 6–c, 7–g, 8–j, 9–h, i 10–i.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Tots els éssers vius estan constituïts per una o més cèl·lules; és a dir, la cèl·lula és la unitat morfològica de tots els éssers vius.
La cèl·lula és capaç de dur a terme tots els processos metabòlics necessaris per mantenir-se amb vida; és a dir, la
cèl·lula és la unitat fisiològica dels organismes.
Les cèl·lules només es poden originar a partir d’unes altres
de preexistents: «Omnis cellula ex cellula» (‘tota cèl·lula
prové d’una altra cèl·lula’).
La cèl·lula conté tota la informació sobre la síntesi de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç
de transmetre-la als seus descendents; és a dir, la cèl·lula
és la unitat genètica autònoma dels éssers vius.
2. Membrana plasmàtica, citoplasma i material genètic (DNA).
3. La forma de les cèl·lules depèn bàsicament de la funció
que duen a terme. Entre els factors que la poden fer variar
cal indicar: absència de paret cel·lular rígida, les tensions
d’unions a cèl·lules contigües, la viscositat del citosol, els
fenòmens osmòtics i el tipus de citosol intern.
4. a) 3 " 1023 µm. b) 2 " 1024 mm. c) 10 mm.
INTERPRETACIÓ DE DADES
6.35. La mida del bacteri en la micrografia és de 7 cm, com
que la micrografia està feta a 30.000 augments, la mida real és 30.000 vegades més petita, és a dir:
Mida aparent (MA) ! mida real (MR) " nombre d’augments
5. El grau de maduresa de les cèl·lules es pot valorar calculant la relació nucleoplasmàtica (RNP), que relaciona el
volum cel·lular amb el del nucli: com més petita és aquesta relació, més propera està la cèl·lula a la seva maduresa,
és a dir, més propera està a dividir-se, si té capacitat per
fer-ho, o a morir, si no en té.
Vn
RNP ! ————
Vc # Vn
70 mm ! MR · 30.000
MR ! 0,00233 mm ! 2,33 µm
Una altra manera d’estudiar-ho consisteix a observar el
grau d’empaquetament de la cromatina del nucli. Com
més empaquetada està, més a prop de la divisió cel·lular
es troba.
6.36. La mida del segment de l’escala gràfica és de 2 cm, per
tant, el nombre d’augments és:
Mida aparent (MA) ! mida real (MR) " nombre d’augments
6.
Cèl·lula procariota Cèl·lula eucariota
20.000 µm ! 50 µm " nombre d’augments
Nombre d’augments ! 400 augments
6.37. 1–b, 2–a, 3–f, 4–d, 5–e, 6–c.
Paret cel·lular
(presència
i composició)
LABORATORI
6.38 i 6.39. L’hematoxilina-eosina és la tècnica de tinció que
s’utilitza amb més freqüència en histologia. El colorant
bàsic hematoxilina tenyeix les estructures àcides de blau
porpra. Així per exemple, el nucli i el reticle endoplasmàtic rugós tenen gran afinitat per aquest colorant degut al seu gran contingut en DNA i RNA, respectivament.
L’eosina és un colorant àcid que tenyeix les estructures bàsiques de color vermell o rosa. La majoria de les
proteïnes citoplasmàtiques són bàsiques i, per tant, el
citoplasma sol quedar tenyit de color rosa. En general,
quan s’aplica el mètode de tinció H-E a cèl·lules animals,
els nuclis es tenyeixen de blau i el citoplasma es tenyeix
de rosa o vermell.
118
Material genètic
(característiques
i localització)
Presenten paret
cel·lular
de mureïna
(eubacteris)
i altres lípids
(arqueobacteris).
Les cèl·lules
vegetals
en presenten
de cel·lulosa;
els fongs
la presenten
de quitina.
Una sola molècula Es presenta
de DNA circular
en forma
i sense embolcall de cromatina
(no presenten
dins una doble
nucli).
membrana
(embolcall
nuclear) formant
un nucli.
Dimensions
Entre 1 i 10 µm.
De 10 a 100 µm.
Localització
de la respiració
cel·lular
A la membrana
plasmàtica.
A la membrana
interna
dels mitocondris.
Citosquelet
(presència)
No en té.
Sí que en
presenta.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0122.qxd
6
29/12/08
14:00
Página 119
SOLUCIONARI
7. A. Membrana plasmàtica. B. Fosfolípids. C. Proteïnes. D.
Nucli. E. Porus nuclears. F. Ribosomes. G. Reticle endoplasmàtic rugós. H. Mitocondris/cloroplasts. I. Cloroplasts/mitocondris.
6. Per obtenir preparacions permanents s’ha de recórrer a tècniques de preparacions microscòpiques. Aquestes tècniques són:
• Fixació. Consisteix a tractar la mostra biològica amb uns
líquids anomenats conservants o fixadors que preserven
la morfologia de les cèl·lules. Un dels fixadors més utilitzats és l’alcohol etílic al 70%.
8. a) Microscopi electrònic. b) Microscopi òptic. c) Microscopi òptic. d) Microscopi electrònic. e) Microscopi electrònic
de rastreig. f) Microscopi electrònic. g) Microscopi electrònic. h) Microscopi òptic. i) Microscopi òptic.
9. A. Cèl·lula animal: té centrosoma i poc volum vacuolar; pot
presentar cilis, flagels o emetre pseudòpodes.
• Inclusió. Si els teixits són tendres, les mostres s’inclouen
en una substància que els proporcioni una consistència
adequada per evitar-ne la deformació durant el tall.
B. Cèl·lula vegetal: té forma geomètrica; conté plasts, com
els cloroplasts i els amiloplasts; presenta paret cel·lular i
un volum vacuolar elevat.
• Tall. Per tal de tallar la mostra en capes molt fines s’utilitzen els micròtoms.
• Tinció. Les mostres s’han de tenyir per mitjà d’unes substàncies anomenades colorants. N’hi ha de diferents tipus:
vitals, específics i fluorescents.
Es pot indicar, també, que el polisacàrid de reserva en les
cèl·lules animals és el glicogen i en les vegetals, el midó.
• Muntatge. Consisteix a cobrir la mostra tenyida, col·locada sobre el portaobjectes, amb un medi de muntatge viscós i molt transparent, i després col·locar-hi al damunt
un cobreobjectes de vidre que protegeixi la mostra.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. Unitat estructural: tots els organismes estan constituïts per
una cèl·lula o més.
Unitat funcional: la cèl·lula és capaç de dur a terme tots els
processos metabòlics necessaris per mantenir-se amb vida.
Unitat reproductora: les cèl·lules només es poden originar
a partir d’unes altres de preexistents.
Unitat genètica: la cèl·lula conté tota la informació sobre la
síntesi de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als seus descendents.
2. Els factors que limiten l’augment de la mida de les cèl·lules
són la capacitat de captació de nutrients del medi que les
envolta i la capacitat funcional del nucli.
3.
longitud aparent ! longitud real " augment
0,85 cm ! longitud real " 1.500
longitud real ! 5,66 " 10-4cm ! 5’66 µm
4. La cèl·lula és l’estructura més simple que es coneix amb capacitat de fer les tres funcions vitals (nutrició, relació i reproducció) per si mateixa, és a dir, sense necessitat d’altres
éssers vius. Els virus presenten una estructura molt més
senzilla que la cel·lular, no són capaços de dur a terme el
metabolisme ni reproduir-se per si mateixos; per això molts
autors els consideren formes de vida acel·lular.
5. Completa:
Cèl·lula vegetal
Cèl·lula animal
7. a) Procariota i eucariota. b) Procariota. c) Procariota. d) Eucariota. e) Eucariota. f) Procariota. g) Eucariota. h) Procariota.
8. a) Membrana plasmàtica. b) Reticle endoplasmàtic. c) Mitocondri. d) Embolcall nuclear. e) Lisosomes. f) Aparell de
Golgi. g) Centrosoma. h) Nucli.
FITXA DE REFORÇ
1. La paraula cèl·lula ve del llatí cellulae, que vol dir ‘petites
cel·les’ o ‘cambretes’. El seu descobridor va ser Robert
Hooke, l’any 1665. Aquest autor va fer observacions sobre
teixits vegetals amb un microscopi construït per ell mateix
(va aconseguir uns 500X). Va descriure amb detall el teixit
suberitzat (suro) i va establir el terme cèl·lules per designar les petites cel·les observades al suro; en realitat, però,
no es tractava de cèl·lules completes, sinó de les parets de
cel·lulosa de les cèl·lules vegetals mortes. El primer a observar cèl·lules vives va ser l’holandès Van Leeuwenhoek, que
cap a l’any 1679 va observar per primera vegada protozous
i rotífers, als quals va anomenar animàlculs.
2.
longitud aparent ! longitud real " augment
0,68 cm ! longitud real " 100
Membranes
de secreció
(presència
i composició)
Presenta paret
cel·lular
constituïda
per cel·lulosa.
Poden presentar
matriu
extracel·lular de
mucopolisacàrids.
Material genètic
(característiques
i localització)
Nucli situat
lateralment.
Nucli situat
al centre.
Orgànuls
exclusius
Cloroplast.
Centrosoma format
pels centríols.
Inclusions
citoplasmàtiques
Grànuls de
reserva de midó.
Reserves
de glicogen.
b) Específics de les cèl·lules animals: centrosoma format
per centríols, reserves de glicogen.
Vacúols
(presència)
Un de gran i central o pocs més.
Molts de petits
(vesícules).
c) Específics de les cèl·lules vegetals: cloroplast, grànuls
de midó (amiloplasts), glioxisomes.
longitud real ! 6,8 " 10-3 cm ! 0,66 µm
longitud aparent ! longitud real " augment
longitud aparent ! 50 µm " 80 ! 4.000 µm
3. a) Comuns a les cèl·lules animals i les vegetals: ribosomes,
reticle endoplasmàtic, aparell de Golgi, vacúols, lisosomes, peroxisomes, mitocondris, estructures microfibril·lars
i microtúbuls del citosquelet.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
119
917280 _ 0110-0121.qxd
6
12/1/09
10:37
Página 120
SOLUCIONARI
4. Procariotes: una molècula de DNA circular de doble cadena que no es troba separada del citoplasma per cap embolcall nuclear. Al citoplasma també hi ha presents petites molècules de DNA circular de doble cadena anomenades
plasmidis.
Eucariotes: diverses cadenes de DNA lineals de doble cadena associades a unes proteïnes anomenades histones. El
nombre de cadenes és propi de cada espècie.
2. Cianobacteris: cèl·lula de tipus procariota (sense nucli); presenten paret cel·lular (de mureïna); metabolisme fotoautòtrof (tenen unes membranes interiors, els tilacoides, amb
pigments i enzims relacionats amb la fotosíntesi).
5. A. Cèl·lula vegetal. Té forma geomètrica. Presenta paret
cel·lular, cloroplasts i un gran volum vacuolar. El nucli està
en posició lateral.
Vegetals: cèl·lula de tipus eucariota (amb nucli diferenciat); presenten paret cel·lular (de cel·lulosa); metabolisme
fotoautòtrof (tenen cloroplasts per fer la fotosíntesi).
B. Cèl·lula animal. El nucli està en posició central; hi ha un
gran nombre d’orgànuls cel·lulars. No hi ha cloroplasts ni
paret cel·lular.
Altres diferències són les pròpies entre les cèl·lules eucariotes i procariotes: diferència de mida, la presència o no
d’orgànuls cel·lulars i del citosquelet...
C. Cèl·lula procariota. Hi ha pocs orgànuls cel·lulars; no
presenta nucli. Té paret cel·lular i una mida inferior a les
altres.
3. a) Es tracta d’una paret rígida constituïda per mureïna, que
protegeix la cèl·lula.
6. a) 1; b) 1; c) 3; d) 2; e) 2.
7.
b) Els bacteris grampositius presenten una capa molt gruixuda de mureïna i externament no presenten cap coberta més. En canvi, els gramnegatius tenen una paret
molt més prima formada per una fina capa de mureïna
envoltada d’una coberta lipídica.
MO
(microscopi
òptic)
MET
(microscopi
electrònic de
transmissió)
MER
(microscopi
electrònic
de rastreig)
Tipus
de lents
Lents
de vidre
Lents
electromagnètiques
Lents
electromagnètiques
Nombre
d’augments
40 fins
a 1,6 ! 103X
Fins
a 1 ! 106X
2 ! 105X
Poder
de resolució
200 nm
0,2 nm
10 nm
Tipus
de mostra
Vives
i mortes
Mortes
Mortes
Van Leeuwenhoek va perfeccionar les lents d’augment i va
construir microscopis senzills. Va veure per primera vegada
protozous i rotífers.
Gruix de les
preparacions
6-12 µm
150-500 Å
150-500 Å
Brown, l’any 1831, va descobrir en les cèl·lules vegetals un
corpuscle que va anomenar nucli.
Tipus
d’imatges
A color
Micrografies
Tridimensionals
Tipus
de
microscopi
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. «La teoria de l’endosimbiosi admet que els mitocondris procedeixen de bacteris aerobis ancestrals adaptats a viure en
simbiosi al citoplasma d’un primitiu organisme unicel·lular
fagòcit. Després de més de mil milions d’anys d’evolució en
comú, s’han integrat plenament a la cèl·lula hoste, tot i que
120
encara conserven, com a vestigi del seu passat remot, les
restes del que, en el seu dia, va ser el sistema genètic propi: una doble cadena circular de DNA, similar als genòfors
bacterians actuals.»
c) La càpsula dels bacteris els protegeix de l’assecament;
els permet fixar-se a diferents substrats; també els protegeix del sistema immunitari de l’hoste en el cas de
bacteris patògens.
4. Robert Hooke va publicar, el 1665, els resultats de les seves observacions sobre els teixits vegetals.
El zoòleg alemany Schwann, coincidint amb el botànic Schleiden, va descobrir que els éssers vius estaven formats per
una cèl·lula o diverses.
Virchow va dir que les cèl·lules tan sols poden sorgir a partir d’unes altres de preexistents.
Purkinje va descriure el medi intern de la cèl·lula vegetal,
que va anomenar protoplasma.
Sutton i Boveri van ser els autors de la teoria cromosòmica.
5. a–4; b–2; c–1; d–2; e–1; f–3; g–3; h–1; i–2; j–1; k–2; l–4.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0110-0121.qxd
6
30/12/08
12:15
Página 121
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
121
917280 _ 0134-0145.qxd
8
12/1/09
11:15
Página 134
Orgànuls cel·lulars
delimitats per membranes
MAPA DE CONTINGUTS
ORGÀNULS CEL·LULARS
poden ser
no membranosos
membranosos
són
inclouen
ribosomes
sistema endomembranós
inclusions
energètics
nucli cel·lular
format per
pot estar
reticle endoplasmàtic
aparell de Golgi
pot ser
format per
poden ser
dictosomes
primaris
té una cara
secundaris
llis
rugós
cis
(formació)
formació
vacúols
lisosomes
mitocondris
en divisió
format per
presenta
embolcall
nuclear
cromosomes
nucleoplasma
trans
(maduració)
maduració
inclou
són
peroxisomes
interfàsic
nuclèol
cromatina
cloroplasts
formats per
doble membrana
matriu
doble membrana
estroma
tilacoides
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. És important comprovar si els alumnes, davant d’esquemes, microfotografies o preparacions, són capaços
de diferenciar l’estructura procariota de l’eucariota, i, en aquest segon cas, si es tracta d’una cèl·lula animal
o vegetal; també han de reconèixer els diferents orgànuls i identificar-ne les funcions.
134
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
30/12/08
12:50
Página 135
Orgànuls cel·lulars
delimitats per membranes
OBJECTIUS
1. Fer observacions biològiques sistemàtiques,
qualitatives i quantitatives, i treure’n conclusions.
2. Descriure els diferents components estructurals
i ultraestructurals de la cèl·lula amb les funcions
corresponents.
3. Analitzar i relacionar imatges d’elements estructurals
cel·lulars obtinguts a partir de diferents mètodes
d’observació.
4. Descriure la naturalesa i la localització del material
genètic.
CONTINGUTS
• Descripció de l’estructura i la funció dels orgànuls que conformen el sistema endomembranós i les relacions
que hi ha entre ells. (Objectius 1 i 2)
• Anàlisi de l’estructura i la funció que desenvolupen els orgànuls energètics. (Objectiu 2)
• Coneixement de les característiques dels elements estructurals del nucli i la seva funció. (Objectius 2 i 4)
• Identificació dels canvis del nucli durant el cicle cel·lular. (Objectius 1 i 4)
• Coneixement de les diferents tècniques utilitzades per fer observacions de material genètic. (Objectiu 3)
• Diferenciació dels tipus de cromosomes i les dotacions cromosòmiques. (Objectiu 4)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Relacionar els orgànuls cel·lulars amb la funció que tenen. (Objectiu 2)
Activitats
prova 1
1, 7
Identificar els components estructurals i ultraestructurals de la cèl·lula. (Objectius 1 i 2)
3
Entendre els canvis que tenen lloc en el nucli durant el cicle cel·lular. (Objectiu 4)
Activitats
prova 2
1, 6
3
4
Diferenciar els tipus de cromosomes, així com les dotacions cromosòmiques. (Objectiu 4)
6
5
Conèixer l’estructura i la funció dels orgànuls membranosos energètics. (Objectiu 2)
2
2
Conèixer la naturalesa i la localització del material genètic. (Objectiu 4)
4, 5
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
135
917280 _ 0134-0145.qxd
8
1
12/1/09
11:15
Página 136
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
Completa la taula següent marcant amb una X la casella adequada:
Síntesi
de proteïnes
Conté enzims
hidrolítics
Addició d’oligosacàrids
a les proteïnes
Emmagatzematge
de substàncies
Vacúols
Lisosomes
Hialoplasma
Reticle endoplasmàtic rugós
2
Per portar a terme les seves funcions, les cèl·lules necessiten energia. Indica quin és l’orgànul responsable
de la producció energètica en les cèl·lules animals. Fes un esquema en què n’indiquis les parts, i explica
l’origen d’aquest orgànul.
1
4
6
3
En el dibuix s’observa en detall una part
de la cèl·lula propera al nucli. Indica
com s’anomenen les estructures numerades.
4
Comenta la composició química i la funció
de la substància granulosa indicada
amb el número 4 a l’exercici anterior.
5
Dos cromosomes homòlegs són idèntics? Les dues cromàtides d’un cromosoma són idèntiques?
6
En el dibuix s’observen els cromosomes
d’una cèl·lula diploide d’una espècie animal
amb determinació sexual XX/XY. Indica
si es tracta d’un mascle o d’una femella.
Raona la resposta.
7
Marca la resposta correcta:
2
3
5
1. Quin d’aquests orgànuls no forma part dels sistemes de membranes?
a) Reticle endoplasmàtic.
c) Lisosomes.
b) Aparell de Golgi.
d) Mitocondris.
2. Quina d’aquestes estructures conté enzims hidrolítics per als processos de digestió cel·lular
de les macromolècules?
a) Els peroxisomes.
c) Les vesícules de transició.
b) Els vacúols.
d) Els lisosomes.
3. Els polisacàrids de la paret cel·lular se sintetitzen...
a) en el hialoplasma.
c) en l’aparell de Golgi.
b) en el reticle endoplasmàtic rugós.
d) en el nucli.
4. Quina d’aquestes funcions cel·lulars no es porta a terme en el nucli cel·lular?
a) La replicació del DNA.
c) L’obtenció d’energia.
b) La transcripció o síntesi de l’RNA.
d) Totes les funcions indicades es donen en el nucli cel·lular.
5. L’extrem de cada braç d’un cromosoma es denomina:
a) NOR o zona de l’organitzador nucleolar. c) Centròmer.
b) Telòmer.
d) Satèl·lit.
136
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
1
12/1/09
11:15
Página 137
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
La figura representa una part d’una cèl·lula
eucariota. Identifica les estructures numerades
de l’1 al 10. Per a cada una de les funcions
següents, indica una estructura o zona
concreta de les cèl·lules eucariotes on poden
tenir lloc:
a) Fosforilació oxidativa.
3
4
5
6
7
2
1
8
b) Degradació de substàncies o estructures.
c) Cicle de Krebs.
d) Transport actiu.
10
9
e) Traducció.
f) Fase lumínica de la fotosíntesi.
g) Glucòlisi.
2
Identifica l’orgànul representat en el dibuix.
Quins tipus de cèl·lula contenen aquests
orgànuls? Posa el nom de cadascuna
de les parts indicades a la figura. Indica
quins processos es porten a terme
en els números 2 i 4.
3
Fes un esquema d’un cromosoma metafàsic
indicant-ne les parts.
4
Marca la resposta correcta:
4
1
3
2
1. La recuperació dels elements del reticle endoplasmàtic rugós es fa a partir...
a) de l’aparell de Golgi.
c) dels lisosomes.
b) dels vacúols.
d) de zones properes a l’embolcall nuclear.
2. Quina d’aquestes estructures conté enzims capaços de descompondre H2O2 i O2?
a) Els peroxisomes.
c) Les vesícules de transició.
b) Els vacúols.
d) Els lisosomes.
3. En el reticle endoplasmàtic llis té lloc un dels processos següents:
a) La glucòlisi.
c) La respiració cel·lular.
b) El metabolisme dels lípids.
d) La síntesi de proteïnes.
4. Les histones són...
a) proteïnes nuclears associades al DNA.
c) el material que constitueix el complex dels porus.
b) la substància que constitueix el nuclèol.
d) el material associat a l’RNA citoplasmàtic.
5. La regió del cromosoma que es fixa al fus acromàtic durant la mitosi es denomina:
a) Satèl·lit.
c) NOR.
b) Telòmer.
d) Centròmer.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
137
917280 _ 0134-0145.qxd
8
12/1/09
11:15
Página 138
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
En què consisteix la teoria endosimbiòtica sobre l’origen de les cèl·lules eucariotes?
2
Defineix breument el nucli cel·lular.
3
L’esquema següent representa un orgànul cel·lular. De quin orgànul es tracta? Quins números corresponen
al nucleoplasma i a la cromatina? A quines parts corresponen els altres números? Quin és el nuclèol i quina
és la seva funció? En quin tipus de cèl·lules podem trobar aquest orgànul?
4
1
6
2
3
4
5
En la figura s’observa un cromosoma d’una cèl·lula eucariota en metafase. Indica com s’anomenen
les estructures numerades.
1
2
2
4
4
3
3
5
6
5
Explica breument els conceptes següents: homòleg, haploide, homogamètic.
6
En la figura següent es representa la dotació cromosòmica d’una cèl·lula 2n d’una espècie animal
amb determinació sexual XX-XY. Identifica els parells de cromosomes homòlegs i indica si es tracta
d’un mascle o d’una femella. Raona la resposta.
A
B
C
J
D
I
F
E
H
G
138
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
12/1/09
11:15
Página 139
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Quina estructura tenen els porus de l’embolcall nuclear? Quines funcions desenvolupen?
2
En relació amb la figura següent: a. Què representa el conjunt dels dibuixos? b. Què representen els dibuixos
indicats amb les lletres A, B i F? c. Quina o quines d’aquestes estructures es poden observar
amb el microscopi òptic i quan s’observen? d. Quina finalitat té que l’estructura representada en A acabi
donant lloc a l’estructura representada en F?
A
2 nm
B
20 nm
C
30 nm
D
300 nm
E
700 nm
3
Comenta la funció del centròmer, del NOR (organitzador nucleolar) i dels telòmers.
4
Comenta breument el que s’observa en la imatge següent.
F
1.400 nm
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
139
917280 _ 0134-0145.qxd
8
30/12/08
12:50
Página 140
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
• D’aquesta manera no hi ha interferències entre les reaccions
químiques que tenen lloc en cadascun dels compartiments.
ACTIVITATS
8.1. Les riboforines són les molècules proteiques que possibiliten la unió dels ribosomes a les membranes del reticle
endoplasmàtic rugós.
8.2. Totes les cèl·lules que presenten una elevada activitat secretora d’enzims tenen un elevat nombre de ribosomes,
ja que aquests són necessaris per a la síntesi de les proteïnes enzimàtiques.
8.3. Les dues subunitats ribosòmiques tan sols s’uneixen formant un ribosoma quan aquests tradueixen una molècula d’RNAm. De fet, tan sols quan la subunitat menor es
fixa a una molècula d’RNAm s’hi uneix la subunitat més
gran per formar un ribosoma complet unit a un RNAm.
Un cop acabada la síntesi de la proteïna, les dues subunitats es tornen a separar i així queden en el citosol.
8.4. Normalment, el reticle endoplasmàtic rugós es troba format per una xarxa de sàculs aplanats units entre si, té un
gran nombre de ribosomes que es fixen a la seva membrana gràcies a unes proteïnes específiques (riboforines), i les
seves funcions bàsiques són la síntesi de proteïnes per mitjà dels ribosomes, la introducció d’aquestes molècules a
l’interior dels sàculs, la glicosilació, l’emmagatzematge i el
repartiment posterior per tota la cèl·lula a través de les vesícules. El reticle endoplasmàtic llis, en canvi, és una xarxa de sàculs i túbuls que s’estén per tot el citoplasma,
està mancat de ribosomes a la membrana, i té com a funcions bàsiques la síntesi, a la cara externa de les membranes, de gairebé tots els lípids que constitueixen la membrana plasmàtica, la seva introducció a l’interior dels sàculs,
l’emmagatzematge i el repartiment per mitjà de les vesícules a la resta d’orgànuls de la cèl·lula.
8.5. El reticle endoplasmàtic llis fa les funcions:
• Síntesi, emmagatzematge i transport de lípids.
• Destoxificació de les cèl·lules: transforma les substàncies tòxiques en productes menys tòxics i eliminables
de la cèl·lula.
• Participa en la contracció dels músculs estriats.
8.6. La cara cis de l’aparell de Golgi és la cara en la qual els
sàculs formen una superfície plana o convexa. A més,
és la cara més propera al nucli (pintat de color blau). Així doncs, la cara cis és la que es troba a la part esquerra
del dibuix. La cara trans és la cara en la qual els sàculs
formen una superfície còncava, els sàculs són gruixuts i
als extrems es formen les vesícules. A més, és la més allunyada del nucli. Així doncs, la cara trans és la que està situada a la dreta del dibuix.
8.7. Les vesícules relacionades amb l’aparell de Golgi són de
tres tipus:
a) Vesícules de transició. Són les que provenen del nucli i del reticle endoplasmàtic, i aporten substàncies a
l’aparell de Golgi.
140
b) Vesícules intercisternes. Són les que transporten el
contingut dels sàculs, de cisterna en cisterna, des
de la cara cis cap a la cara trans.
c) Vesícules de secreció. Són les que acumulen a l’interior el contingut molecular de l’aparell de Golgi abans
d’alliberar-lo a l’exterior.
8.8. De les funcions que fa l’aparell de Golgi destaquen el
transport, la maduració, l’acumulació i la secreció de les
proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic rugós; la
glicosilació de lípids i proteïnes, i la síntesi de proteoglicans o mucopolisacàrids.
8.9. Es considera dictiosoma la sèrie de quatre a vuit sàculs
discoïdals disposats en paral·lel que, juntament amb les
vesícules de secreció, formen l’aparell de Golgi. S’anomena cisterna cadascun dels sàculs discoïdals que formen el dictiosoma.
8.10. Els dos orgànuls pertanyen al sistema endomembranós cel·lular; l’aparell de Golgi es constitueix a partir de
les membranes de les vesícules de transició que procedeixen del reticle endoplasmàtic.
8.11. La semblança és que les dues es formen a partir de l’aparell de Golgi. La diferència és que els lisosomes contenen enzims digestius que aniran als vacúols digestius i, en canvi, les vesícules de secreció són més grans,
es fusionen amb la membrana plasmàtica, i alliberen
el seu contingut a l’exterior.
8.12. Es considera lisosoma primari la vesícula que conté a
l’interior enzims digestius, però en el qual no es produeix
cap activitat enzimàtica digestiva. Es considera lisosoma
secundari aquell a l’interior del qual sí que hi ha activitat digestiva a causa que els enzims digestius han pres
contacte amb un substrat orgànic.
8.13. Es creu que les cadenes d’oligosacàrids, abundants a la
cara interna de la membrana dels lisosomes, eviten que
els enzims hidrolases ataquin i digereixin la membrana
del lisosoma.
8.14. La clatrina és una proteïna filamentosa que constitueix
un sistema reticular situat sota les membranes i que pot
induir la formació de vesícules. Arrossega un sector de
la membrana i forma una petita invaginació fins a aconseguir separar un tros de membrana per formar una vesícula.
8.15. La part proteica de les glicoproteïnes de la membrana
plasmàtica té l’origen al reticle endoplasmàtic rugós, on
els ribosomes les sintetitzen a partir de la informació continguda a l’RNAm. Un cop formades, penetren a l’interior dels sàculs del reticle, per passar després a quedarse a l’interior de les vesícules de transició que arriben
a l’aparell de Golgi, on són glicosilades per mitjà de la
unió de cadenes d’oligosacàrids. Més tard, a l’interior de
les vesícules de secreció, arriben a la membrana plasmàtica, a la qual finalment s’integren.
8.16. Els lisosomes secundaris reben el nom d’heterofàgics
o vacúols digestius quan el substrat que és digerit procedeix de l’exterior, generalment obtingut per fagocitosi, i es troba contingut en un fagosoma. S’anomenen au-
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
30/12/08
12:50
Página 141
SOLUCIONARI
tofàgics quan el substrat orgànic que és digerit és una
estructura pròpia de la cèl·lula, per exemple un mitocondri vell, un sàcul, etc. El vacúol que el conté s’anomena
autofagosoma.
Cloroplasts
1. Són polimorfs, però la forma més abundant és
la lenticular.
8.17 S’anomena destoxificació els processos de degradació
oxidativa que sofreixen determinades substàncies tòxiques a l’interior de la cèl·lula. Efectuen aquesta activitat
el reticle endoplasmàtic llis i els peroxisomes.
2. N’hi ha entre vint i quaranta per cèl·lula, encara que de vegades tan sols n’hi ha un.
8.18. És un complex enzimàtic formador de molècules d’ATP.
Se situa a la cara interna de les membranes mitocondrials internes i a la cara externa dels tilacoides dels cloroplasts. El pas de protons (H!) a través del complex
ATP-sintetasa, que es produeix a favor del gradient químic de H!, proporciona l’energia necessària per a la formació d’ATP.
4. La membrana plastidial interna és llisa, però a
dins hi ha nombrosos tilacoides.
8.19. El cicle de Krebs es duu a terme en la matriu mitocondrial i la cadena respiratòria, en la membrana interna del
mitocondri.
8.20. La cadena respiratòria està formada per un conjunt de
proteïnes localitzades a la membrana interna del mitocondri. Aquestes proteïnes transportadores (NADH-deshidrogenasa, ubiquinona, citocrom a, citocrom b i citocromooxidasa) es van transferint els electrons les unes a
les altres, fins a l’oxigen, l’acceptor final dels electrons,
que es redueix i forma aigua. Aquesta transferència d’electrons està acoblada a un bombeig de protons a través
de la membrana mitocondrial interna, que és la font d’energia emprada en la fosforilació de l’ADP per formar ATP.
8.21. Els tilacoides o lamel·les són sàculs aplanats caracteritzats per contenir pigments fotosintètics a la seva membrana. L’espai interior que delimiten s’anomena lumen
o espai tilacoidal. En els tilacoides té lloc la fase lumínica de la fotosíntesi.
8.22. La fase fosca o biosintètica.
8.23. Pertanyen al grup dels leucoplasts. L’altre tipus principal de plasts que hi ha són els cromoplasts, que contenen pigments. Els plasts, en general, tenen la capacitat de sintetitzar i emmagatzemar substàncies, com per
exemple clorofil·la als cloroplasts, midó als amiloplasts i
proteïnes als proteoplasts.
8.24.
Mitocondris
1. Són polimorfs, però la forma més abundant
és la de bastonet.
2. Són molt abundants al citoplasma cel·lular.
3. Es troben en cèl·lules animals i vegetals.
4. La membrana mitocondrial interna presenta
crestes internes.
5. Tenen com a activitat més important la respiració mitocondrial, encara que també fan altres
activitats, com ara el cicle de Krebs, la b-oxidació, etcètera.
6. L’energia per a la formació d’ATP l’obtenen de
l’oxidació del NADH i el FADH2 (transportadors
de protons i electrons) procedents de la matèria orgànica ingerida.
3. Tan sols es troben a les algues i en algunes
cèl·lules de les plantes.
5. Les activitats més importants són la fotosíntesi, la transformació d’energia lluminosa en
energia química (ATP) i la síntesi de midó.
6. L’energia per a la formació d’ATP l’obtenen de
l’energia lluminosa procedent del Sol. La molècula transportadora de protons i electrons és el
NADPH.
8.25. L’RNA nucleolar (RNAn) es troba al nucli; l’RNA missatger (RNAm), a les zones de cromatina en què es transcriu un gen, i el DNA, a la cromatina.
8.26. Perquè al DNA del nucli és on hi ha la informació necessària per sintetitzar els enzims que necessita la cèl·lula
per fer la digestió, per sintetitzar les proteïnes receptores de membrana, i per construir membranes, ribosomes, citosquelet, histones, etc.
8.27. Per mitjà de la fusió de les membranes de les cèl·lules
contigües, amb la qual cosa en un sol citoplasma hi ha
dos o més nuclis, fet que s’anomena síncit, o per mitjà
d’una divisió, o unes quantes, del nucli sense que això
vagi acompanyat de sengles divisions del citoplasma, i
així apareix un plasmodi.
8.28. No en sentit estricte. Si la interfase és el període en el
qual no es produeix la mitosi, no es pot dir que sigui una
fase de la mitosi. El que sí que és correcte dir és que,
com que el DNA es duplica durant el període S de la interfase (el que després es repartirà durant la mitosi),
sense aquest procés interfàsic no hi podria haver mitosi.
Vn
(6/100) # 4.000 µ3)
8.29. RNP " $
$
$" $
$$
$
$
$
$$$ "
Vc % V n
4.000 µ3 % (6/100) # 4.000 µ3
" 0,06383
8.30. No podria sortir l’RNAm i, per tant, no es podrien fabricar proteïnes. No podrien entrar les proteïnes dels tipus
DNA-polimerases, RNA-polimerases, histones i proteïnes de l’RNAn; per tant, no es podria duplicar el DNA,
ni formar la fibra de cromatina de 100 Å, ni l’RNAn ni
les partícules preribosòmiques.
8.31. Per regular quines proteïnes poden entrar o sortir i quines no, i per regular la sortida de les subunitats ribosòmiques.
8.32. Que, com que en les cèl·lules eucariotes hi ha unes quantes molècules de DNA (a diferència de les procariotes,
que tan sols en tenen una), aquestes, com que s’enrotllen sobre si mateixes per evitar la ruptura, proba-
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
141
917280 _ 0134-0145.qxd
8
30/12/08
12:50
Página 142
SOLUCIONARI
blement es condensarien en llocs diferents, amb la qual
cosa seria més difícil coordinar la replicació del DNA, la
recombinació genètica durant la meiosi i el repartiment
dels cromosomes.
8.33. Perquè la làmina nuclear presenta punts d’unió amb les
fibres de cromatina, que, en enrotllar-se sobre si mateixes, formen els cromosomes.
Perquè les fibres de cromatina que formen els cromosomes tenen punts d’unió amb la làmina nuclear, i les
proteïnes d’aquesta es poden associar a les de la membrana interna de l’embolcall nuclear.
8.34. DNA-polimerases, RNA-polimerases, ribonucleoproteïnes, histones i nucleòtids. Són les molècules necessàries per a la duplicació del DNA, per fer la síntesi d’RNA
i per a la fabricació de subunitats ribosòmiques.
8.35. Gràcies a una xarxa proteica fibril·lar i al fet de trobar-se
en estat de gel.
8.36. Perquè presenta les subunitats ribosòmiques de 60 S i
de 40 S.
8.37. Perquè és necessari el segment de DNA on hi ha la informació sobre la manera com s’ha de sintetitzar l’RNA
nucleolar. Hi ha més nuclèols a les cèl·lules secretores
d’enzims perquè, com que són els enzims proteïnes, són
necessaris molts ribosomes, i això implica un nuclèol
gran i uns quants nuclèols petits, ja que l’RNA nucleolar després donarà lloc a uns quants RNA ribosòmics.
8.38. El filament de l’eix de les estructures plomoses és un gen
d’RNAn, és a dir, un segment de DNA amb informació
sobre RNAn. El DNA que hi ha entre una estructura plomosa i una altra és el DNA no transcrit. Cadascuna d’aquestes estructures és un gen d’RNAn que és transcrit.
Les fibril·les petites corresponen als RNA de 45 S la síntesi dels quals s’acaba d’iniciar, i les grans, als que ja
acaben. Si hi ha cent fibril·les, és que treballen 100 RNApolimerases.
8.39. Un elevat grau d’empaquetament d’un segment de la fibra de DNA es correspon amb la impossibilitat que els
gens continguts en aquest segment siguin transcrits i,
per tant, la cèl·lula es comportarà com si estigués mancada d’aquesta informació genètica. Això explica que
dues cèl·lules amb una mateixa informació genètica tinguin característiques molt diferents, per exemple, una
cèl·lula nerviosa i una cèl·lula muscular d’una mateixa
persona.
8.40. En els humans no hi pot haver cèl·lules somàtiques amb
un nombre senar de cromosomes, tret que s’hi hagi produït una mutació, com passa, per exemple, en la síndrome de Down, en què hi ha tres exemplars del cromosoma 21 en lloc de dos, que és el que és normal (un
d’heretat del pare i un altre d’heretat de la mare), o en
la síndrome de Klinefelter, en què hi ha dos cromosomes X i un cromosoma Y. En els gàmetes humans hi ha
un nombre senar de cromosomes, concretament 23, en
condicions normals.
En altres espècies, hi ha casos en què les cèl·lules somàtiques dels adults d’un sexe tenen un nombre parell
142
de cromosomes, i les de l’altre sexe, un nombre senar.
El primer pot generar gàmetes amb un nombre senar o
amb un nombre parell de cromosomes. Per exemple, si
les cèl·lules somàtiques tenen 48 cromosomes, els gàmetes tindran 24 cromosomes. El segon genera la meitat dels gàmetes amb un nombre parell i l’altra meitat
amb un nombre senar. Per exemple, si té 47 cromosomes, generarà gàmetes amb 24 cromosomes i gàmetes
amb 23 cromosomes.
8.41. Presenta un corpuscle de Barr, com les cèl·lules de les
dones.
8.42. • Fosforilació oxidativa – Mitocondris.
• Regulació de la pressió – Vacúol pulsàtil.
• Glicosilació – Aparell de Golgi.
• Síntesi de proteïnes – Ribosomes, reticle endoplasmàtic rugós.
• Formació de colesterol – Reticle endoplasmàtic llis.
• Degradació d’àcids grassos – Mitocondris.
• Síntesi d’àcids grassos – Citosol.
• Formació de proteoglicans – Aparell de Golgi.
• Procés de fotosíntesi – Cloroplasts.
• Formació de glicolípids – Aparell de Golgi.
8.43. a) Mitocondri (vegeu les parts a la pàgina 145 del llibre
de l’alumne). La seva funció és la d’obtenir energia
mitjançant el procés de la respiració cel·lular.
b) Aparell de Golgi (vegeu les parts a la pàgina 140 del
llibre de l’alumne). Les seves funcions principals són:
• maduració, acumulació, transport i secreció de proteïnes procedents del reticle endoplasmàtic.
• glicosilació de lípids i proteïnes.
• síntesi de polisacàrids.
8.44. Les substàncies sintetitzades al reticle endoplasmàtic rugós són transferides al complex o aparell de Golgi, on
són modificades. Els enzims hidrolítics que hi ha als lisosomes són sintetitzats al RER i després són modificats
a l’aparell de Golgi, que és l’orgànul que genera la majoria dels lisosomes.
8.45. a) Aparell de Golgi. b) Membrana nuclear. c) Nuclèol.
Es tracta d’una cèl·lula eucariota animal. En les cèl·lules animals se sol situar pròxim al nucli envoltant els
centríols.
8.46. A és un ARNm, B són ribosomes, C és el lumen del RER,
D és una vesícula de secreció i E és la proteïna segregada. El procés 1 és la síntesi de proteïnes i la seva introducció al RER. El procés 2 és la modificació inicial de
les proteïnes introduïdes al RER, el seu transport i la seva modificació final a l’aparell de Golgi i la seva secreció
(exocitosi).
8.47. La imatge representa la sortida a l’exterior del contingut de les vesícules de secreció. La secreció és especialment freqüent en les cèl·lules que formen les glàndules.
El material del nucli és el que té la informació sobre qui-
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
30/12/08
12:50
Página 143
SOLUCIONARI
nes substàncies s’han de segregar i com i on s’han de
sintetitzar.
8.48. 1) amb c), 2) amb a), 3) amb g), 4) amb e), 5) amb
d), 6) amb b), 7) amb h), 8) amb f), 9) amb j), i
10) amb i).
8.49. 1) és F, 2) és F, 3) és C, 4) és F, 5) és C, 6) és F, 7) és
F, 8) és C, 9) és F, 10) és F.
8.50. Vegeu els dibuixos del llibre. Els mitocondris estan a
totes les cèl·lules eucariotes sense excepció i els cloroplasts només a les cèl·lules de les algues i de les parts
verdes de les plantes.
8.51. Perquè produeixen energia en forma d’ATP en els processos de la fosforilació oxidativa i de fotofosforilació al
cloroplast.
8.52. Vegeu el dibuix del llibre, pàgina 140.
8.53. Vegeu el dibuix del llibre, pàgina 142.
INTERPRETACIÓ DE DADES
de la membrana cel·lular; aquesta disposició es deu a la
presència d’un gran vacúol central que desplaça la resta d’estructures, com els cloroplasts i el nucli.
8.67. Al microscopi s’observen unes cèl·lules molt separades
les unes de les altres; podem apreciar en el citoplasma
una sèrie de grànuls vermellosos que són els cromoplasts. També s’hi observa el nucli arrodonit, i en les zones poc alterades per la compressió, grans vacúols incolors.
8.68. Els grànuls de midó es tenyeixen de color blau-violeta
intens a causa del iode de la tinció de Lugol. Es poden
observar les capes de creixement excèntriques que presenten els grànuls de midó al voltant d’un punt central
o «fil».
8.69. Els vacúols ocupen gran part del volum cel·lular desplaçant el nucli a una posició lateral. Se’n pot deduir la presència malgrat que no queden tenyits, és a dir, es mostren incolors (vegeu la pàgina 36 del llibre). La tinció amb
eosina pot delimitar-los millor perquè el citoplasma queda tenyit de color rosa.
8.57. 47 cromosomes.
8.58. Es tracta dels cromosomes d’una cèl·lula diploide perquè hi ha dos exemplars de cada tipus. El valor de 2n
és 48 cromosomes, encara que aquesta persona té 47
cromosomes.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1.
Síntesi
de proteïnes
8.59. Es tracta d’un home, perquè té el cromosoma Y, i aquest
cromosoma conté el gen de la informació determinant
dels testicles.
Vacúols
8.60. Hi ha 24 tipus de cromosomes. El valor de n és 24. Si
fos de l’altre sexe, el valor de n seria 23.
Reticle
endoplasmàtic
rugós
8.63. Els criteris que s’han seguit per formar els set grups de
cromosomes són la mida i, dins de la mateixa mida, la
posició del centròmer.
8.64. A: cromosomes molt llargs i metacèntrics.
B: cromosomes llargs i submetacèntrics.
C: cromosomes mitjans i metacèntrics o submetacèntrics.
D: cromosomes mitjans i acrocèntrics o telocèntrics.
E: cromosomes petits i metacèntrics o submetacèntrics.
F: cromosomes molt petits i metacèntrics.
G: cromosomes molt petits i acrocèntrics.
x
Lisosomes
Hialoplasma
8.61. Cada cromosoma té dues cromàtides. Pertanyen a la
profase.
8.62. Els cromosomes del requadre petit són els heterocromosomes o cromosomes sexuals. La resta són els autosomes o cromosomes autosòmics.
Conté enzims
hidrolítics
x
Addició
d’oligosacàrids
a les proteïnes
Emmagatzematge
de substàncies
x
Vacúols
Lisosomes
Hialoplasma
Reticle
endoplasmàtic
rugós
x
2. Es tracta del mitocondri. Vegeu l’estructura del mitocondri
a la pàgina 145 del llibre de l’alumne. Actualment es considera que els mitocondris es van originar a partir de bacteris
fagocitats per cèl·lules, que no van ser digerits, sinó que
es van quedar en simbiosi en el citosol (endosimbiosi). En
aquest medi disposaven de prou matèria orgànica i, a canvi, cedien part del seu ATP a la cèl·lula hoste, que així tenia
més possibilitats de supervivència.
8.65. Per longitud i forma, el cromosoma X pertany al grup C
i el cromosoma Y pertany al grup E o al G.
3. 1. Reticle endoplasmàtic rugós. 2. Nuclèol. 3. Nucleoplasma/cromatina. 4. Embolcall nuclear. 5. Porus de l’embolcall
nuclear.
LABORATORI. PRACTICA
4. La cromatina, anomenada així perquè es tenyeix fortament
amb certs colorants, està constituïda per DNA, proteïnes i
una mica d’RNA. Entre les proteïnes hi ha les histones, que
tenen un percentatge elevat d’aminoàcids bàsics i, a més
8.66. Els cloroplasts presenten forma més o menys esfèrica i
apareixen col·locats en la perifèria de la cèl·lula a prop
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
143
917280 _ 0134-0145.qxd
8
12/1/09
11:15
Página 144
SOLUCIONARI
d’empaquetar el DNA, neutralitzen el fort caràcter àcid dels
àcids nucleics. Sembla que també controlen l’activitat dels
gens.
5. Els cromosomes homòlegs són iguals pel que fa a la morfologia, la forma, la mida i les característiques, però difereixen
en la informació genètica que contenen, ja que tenen informació per als mateixos caràcters, però no necessàriament
la mateixa informació; la raó és que, en provenir cadascun
d’un progenitor, un dels progenitors ha pogut aportar un gen
per a un caràcter i l’altre un gen diferent.
Les dues cromàtides d’un cromosoma són idèntiques, ja que
cadascuna conté una molècula de DNA originada per replicació semiconservativa de la molècula original. L’única excepció té lloc en el cas de cromosomes meiòtics després
dels processos de recombinació.
6. Es tracta d’un mascle, ja que té tots els cromosomes iguals
dos a dos excepte un dels parells, que són diferents, i són,
per tant, els heterocromosomes (XY).
7. 1-d; 2-d; 3-c; 4-c; 5-b.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. 1. Vesícula d’endocitosi. 2. Membrana plasmàtica. 3. Aparell de Golgi. 4. Porus de l’embolcall nuclear. 5. Nucleoplasma/cromatina. 6. Nuclèol. 7. Embolcall nuclear. 8. Reticle
endoplasmàtic rugós. 9. Centrosoma. 10. Mitocondri.
a. Membrana interna del mitocondri. b. Lisosomes. c. Matriu mitocondrial. d. Membrana plasmàtica. e. Ribosomes.
f. Tilacoide del cloroplast. g. Citosol.
2. Es tracta del cloroplast. Es troba a la cèl·lula vegetal i a la de
les algues.
1. Doble membrana. 2. Estroma. 3. Grànul. 4. Tilacoide.
Al número 2 (estroma) té lloc la fase fosca de la fotosíntesi; al número 4 (tilacoide) té lloc la fase lumínica de la fotosíntesi.
3.
Telòmer
Cromàtides
Constricció
secundària
Telòmer
Braços
Cinetocor
Organitzador
nucleolar
Centròmer
Organitzador
nucleolar
Satèl·lits
Cromosoma metafàsic
4. 1-d; 2-a; 3-b; 4-a; 5-d.
FITXA DE REFORÇ
1. Actualment es considera que els mitocondris i els cloroplasts
presents a les cèl·lules eucariotes procedeixen de primitius procariotes que es van incorporar en simbiosi en el citosol de la cèl·lula (endosimbiosi) i van originar una cèl·lula més complexa que ha derivat en la cèl·lula eucariota actual.
144
2. El nucli cel·lular és la part de la cèl·lula que conté la informació genètica. És a dir, la informació necessària perquè es
puguin dur a terme les funcions cel·lulars i, més concretament, la informació per a la síntesi de les proteïnes.
3. Es tracta del nucli. 1. Nucleoplasma 2. Cromatina 3. Nuclèol. La funció del nuclèol és sintetitzar l’RNAn (nucleolar),
que després es converteix en els diferents RNAr, que són
imprescindibles per a la formació dels ribosomes.
4. 1) Centròmer. 2) Braços. 3) Cromàtides. 4) Telòmers. 5)
Satèl·lit. 6) NOR (zona de l’organitzador nucleolar).
5. Homòleg: es diu de dos cromosomes que són idèntics quant
a mida i morfologia. Cadascun dels cromosomes que formen un parell d’homòlegs prové d’un dels dos progenitors
i tots dos contenen informació per als mateixos caràcters,
encara que aquesta informació pot ser diferent.
Haploide: cèl·lula que conté n cromosomes, és a dir, que té
un cromosoma de cada parell d’homòlegs. Aquest concepte també s’aplica als organismes que presenten cèl·lules haploides.
Homogamètic: el sexe homogamètic és el que té els cromosomes sexuals iguals. En l’espècie humana és homogamètica la dona, ja que els seus cromosomes sexuals són XX.
6. A-H; B-D; C-G; F-J; E-I.
Es tracta d’un mascle, ja que un dels parells (E-I) té els cromosomes diferents; es tracta, per tant, del parell XY o YX.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Els porus de l’embolcall nuclear tenen de 500 a 700 Å de
diàmetre amb una complexa estructura formada per 8 partícules esfèriques de naturalesa proteica. Els porus permeten el pas de grans molècules (RNA, proteïnes) i impedeixen diferències osmòtiques entre el nucli i el citoplasma.
2. a. Empaquetament del DNA que dóna lloc als cromosomes;
diferents graus de condensació de la cromatina. b. A: molècula de DNA de cadena doble; B: nucleosomes (DNA+histones); F: cromosoma. c. Els cromosomes durant la divisió
cel·lular mitòtica i meiòtica. d. Empaquetar el llarg filament
de DNA que constitueix el genoma en els cromosomes, facilitant el repartiment equitatiu del material genètic en les
divisions cel·lulars.
3. Centròmer: és la regió que es fixa al fus acromàtic durant la
mitosi. Es troba en un estretament anomenat constricció primària, que divideix cada cromàtide del cromosoma en dos
braços. En el centròmer hi ha els cinetocors: zones discoïdals situades a tots dos costats del centròmer que durant la
divisió cel·lular tenen com a funció fer que els microtúbuls
del fus s’uneixin als cromosomes. Els cinetocors són també
centres organitzadors de microtúbuls, igual que els centríols o el centrosoma de les cèl·lules vegetals.
NOR (organitzador nucleolar): en alguns cromosomes hi ha
la regió de l’organitzador nucleolar (NOR). S’hi situen els gens
que es transcriuen com a RNAr, amb la qual cosa es promou la formació del nuclèol i dels ribosomes. Aquesta zona
no s’espiralitza tant i per aquest motiu es veu més clara.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0134-0145.qxd
8
12/1/09
11:15
Página 145
SOLUCIONARI
Telòmers: l’extrem de cada braç del cromosoma es denomina telòmer. El DNA dels telòmers no es transcriu i en cada procés de divisió cel·lular s’escurça. Quan els telòmers
desapareixen, el cromosoma es continua escurçant i la cèl·lula perd informació genètica útil i degenera. Els telòmers són,
per tant, una mena de «rellotge cel·lular» que determina el
nombre de cicles cel·lulars que pot tenir una cèl·lula. A les
cèl·lules canceroses, un enzim, la telomerasa, regenera
els telòmers; sembla que aquesta és la raó que aquestes
cèl·lules es puguin dividir indefinidament.
4. Es tracta d’un ideograma o distribució ordenada del cariotip d’una cèl·lula. Aquesta ordenació es fa en funció de la
mida dels cromosomes, de més gran a més petit, i per la
posició del telòmer. Es tracta de l’ideograma del cariotip humà, ja que presenta 46 cromosomes, 22 parells d’autosomes i un parell XY, els heterocromosomes.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
145
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 146
La reproducció i la relació
de la cèl·lula eucariota
MAPA DE CONTINGUTS
LA REPRODUCCIÓ
divisió cel·lular
implica una
pot ser
que dóna lloc a
cèl·lules somàtiques
cèl·lules reproductores
fan la
fan la
mitosi
meiosi
origina
cèl·lules
diploides
(2n)
comprèn
inclou dues
origina
té lloc
cariocinesi
divisions
meiòtiques
cèl·lules
reproductores
la recombinació
genètica
sexual
són
permet
permet
citocinesi
segons quan ocorre
es distingeixen
cicles
biològics
poden ser
cicle haploide
cicle diploide
meiòspores
gàmetes
són cèl·lules
haploides
(n)
asexual
es poden
donar
variabilitat
genètica
mutacions
permet
permeten
l’evolució
de l’espècie
cicle diplohaploide
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Aquesta unitat amplia una part dels continguts estudiats en les unitats anteriors. Hem de comprovar
que els alumnes ja saben què és un cromosoma i la importància biològica que té. Cal destacar el paper
de la mitosi en el creixement dels organismes (alguns alumnes creuen que el creixement consisteix
en el creixement de les cèl·lules). També cal treballar paral·lelament la mitosi i la meiosi.
146
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
genera
individus
idéntics
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 147
La reproducció i la relació
de la cèl·lula eucariota
OBJECTIUS
1. Descriure i diferenciar els tipus de divisió cel·lular.
2. Identificar estructures i processos relacionats
amb la reproducció cel·lular en preparacions
microscòpiques i microfotografies.
3. Analitzar la funció de la sexualitat en l’intercanvi
de material genètic i la seva importància en el procés
evolutiu.
4. Caracteritzar els processos de reproducció asexual
i sexual, i els respectius avantatges i inconvenients.
5. Explicar el concepte de cicle biològic en relació
amb la meiosi a partir d’alguns exemples de cicles
d’animals i vegetals.
CONTINGUTS
• Coneixement del cicle cel·lular i les seves fases. (Objectiu 1)
• Descripció del procés de divisió cel·lular per mitosi i reconeixement del paper que té en el creixement dels organismes.
(Objectius 1 i 2)
• Comparació i interpretació dels processos de mitosi i meiosi, tot situant-los en el cicle cel·lular i en els organismes,
i coneixent-ne el significat biològic. (Objectius 1 i 2)
• Diferenciació dels tipus de cicles biològics. (Objectiu 5)
• Caracterització dels tipus de reproducció dels organismes. (Objectiu 4)
• Reconeixement de la importància biològica de la reproducció sexual. (Objectiu 3)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Conèixer les fases del cicle cel·lular. (Objectiu 1 i 2)
Identificar fases de la reproducció cel·lular tant per mitosi com per meiosi.
(Objectiu 2)
Diferenciar els processos de la mitosi i la meiosi. (Objectiu 1)
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
1, 2
5
5
1, 3
4, 5
4
4
Comprendre la importància biològica de la meiosi. (Objectiu 3)
6
Deduir les conseqüències de la mitosi i de la meiosi per a l’individu i l’espècie.
(Objectiu 4)
4
Diferenciar els tipus de cicles biològics. (Objectiu 5)
7
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
147
917280 _ 0146-0157.qxd
9
12/1/09
11:17
Página 148
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Quines etapes es poden distingir en la vida cel·lular?
2
El dibuix representa el cicle cel·lular. Posa el nom
de les etapes numerades sabent que a
és la citocinesi.
3
Completa aquesta taula en què es comparen
alguns aspectes relacionats amb la mitosi
i la meiosi.
Mitosi
Meiosi
Tipus de cèl·lules implicades
Anafase de la mitosi i anafase I de la meiosi
Resultat del procés
4
El dibuix representa esquemàticament una cèl·lula
d’una espècie amb 2n = 6 cromosomes.
Es tracta d’una cèl·lula en mitosi o en meiosi?
En quina fase està? Raona les respostes.
5
La recombinació genètica és un procés molt
important de la meiosi. Indica en quina fase
de la meiosi té lloc i explica’n la importància
biològica.
6
Basant-te en l’esquema d’un cicle diplohaploide respon les preguntes.
a) On situaries l’esporòfit i el gametòfit (a, b, c, d)?
b) Quines de les estructures a, b, c, d i e són les espores, el zigot
i els gàmetes?
c) Quines, entre les estructures a, b, c, d i e tenen n cromosomes
i quines en tenen 2n?
n n n n
148
d) En quin moment del cicle situaries la fecundació i la meiosi?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0146-0157.qxd
9
1
12/1/09
11:17
Página 149
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
2
Posa el nom de les estructures cel·lulars
que s’observen en el dibuix.
1
3
4
2
Observa la micrografia i respon les preguntes marcant la resposta
correcta en cada cas:
1) En quina fase es troba la cèl·lula assenyalada amb una b?
a
a) Profase. b) Metafase. c) Anafase. d) Telofase.
2) Quina cèl·lula és més probable que es trobi en profase?
b
a) La a. b) La b.
3) Quina cèl·lula és més probable que es trobi en metafase?
a) La a. b) La b. c) No hi ha cap cèl·lula en metafase.
4) Si les cèl·lules de la fotografia tenen en el període G1 de la interfase 2n = 8 cromosomes
amb una cromàtide, quants cromosomes tindrà b?
a) 8 cromosomes amb una cromàtide cadascun. b) 8 cromosomes amb dues cromàtides.
c) 16 cromosomes amb una cromàtide cadascun. d) 16 cromosomes amb dues cromàtides cadascun.
3
Observa el dibuix i respon les preguntes marcant la resposta correcta:
1) Com s’anomenen les estructures encerclades i en quina fase
de la meiosi tenen lloc?
a) Entrecreuaments; tenen lloc en la profase II.
b) Quiasmes; tenen lloc durant el diplotè en la profase I.
c) Sobrecreuaments; tenen lloc en l’anafase I.
d) Aquestes figures corresponen a la mitosi i no a la meiosi.
2) Quines conseqüències tenen per als éssers vius els processos que es mostren en la imatge?
a) La reducció del nombre de cromosomes a la meitat.
b) La formació de gàmetes i espores.
c) El manteniment invariable del nombre de cromosomes dins les espècies.
d) La reestructuració del material genètic mitjançant intercanvis de fragments cromosòmics
entre cromàtides de cromosomes homòlegs.
4
En el gràfic de la figura s’observa la variació
en la quantitat de DNA del nucli cel·lular.
Comenta’l entre 3 i 6 ua
(ua = unitats arbitràries de temps).
Quantitat de DNA en pg
8
4
0
5
10
15
temps en ua
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
149
917280 _ 0146-0157.qxd
9
12/1/09
11:17
Página 150
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Defineix el cicle cel·lular i indica’n les fases.
2
Descriu breument la mitosi i indica’n el significat biològic.
3
Les figures mostren tres cèl·lules (A, B i C) d’una espècie animal amb 2n = 6 cromosomes. En quina fase
de la mitosi o de la meiosi es troba cadascuna? Raona la resposta.
A
4
B
C
Observa la figura i respon les preguntes marcant la resposta correcta en cada cas.
1) A quina fase del cicle cel·lular correspon la indicada amb
el número 4?
a) A la fase G2 de la interfase.
b) A l’anafase de la mitosi.
c) Al període S de la interfase.
d) A la telofase.
2) A quina de les fases del cicle cel·lular correspon la numerada
amb el número 6.
a) A la profase.
Interfase
Divisió
b) A l’anafase.
c) Al període G2 de la interfase.
d) A la telofase.
3) Indica quants cromosomes i amb quantes cromàtides tindrà una cèl·lula 2n = 6 durant la fase
o període que porta el número 3.
a) 6 cromosomes amb una cromàtide cadascun.
b) 6 cromosomes amb dues cromàtides.
c) 12 cromosomes amb una cromàtide cadascun.
d) 12 cromosomes amb dues cromàtides cadascun.
4) Indica quants cromosomes i amb quantes cromàtides tindrà una cèl·lula 2n = 6 durant la fase o període
que porta el número 5.
a) 6 cromosomes amb una cromàtide cadascun.
b) 6 cromosomes amb dues cromàtides.
c) 12 cromosomes amb una cromàtide cadascun.
d) 12 cromosomes amb dues cromàtides cadascun.
150
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0146-0157.qxd
9
1
12/1/09
11:17
Página 151
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
En la figura s’observen cèl·lules del meristema de l’arrel de l’all. Indica, ordenadament, segons l’ordre temporal
en què es produeixen, com s’anomenen les diferents figures de la divisió cel·lular que s’hi observen.
4
3
5
1
2
2
Els espermatozoides de l’espècie humana són cèl·lules haploides. Si se n’analitza el contingut, s’observa
que normalment el 50% dels espermatozoides contenen una mica més de DNA que l’altre 50%.
Creus que això pot ser possible? Justifica la resposta.
3
Observa el gràfic següent, que correspon a la variació de la quantitat de DNA d’una cèl·lula
que ha experimentat un cicle cel·lular, i respon les preguntes marcant la resposta correcta en cada cas.
Quantitat de DNA en pg
c
d
b
8
a
4
0
5
10
15
temps en ua
1) Quina de les lletres de la a la d es correspon amb la fase G2?
a) La a.
b) La b.
c) La c.
d) La d.
2) Quina de les lletres de la a la d es correspon amb el període S de la interfase?
a) La a.
b) La b.
c) La c.
d) La d.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
151
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 152
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
• Són quatre fases: la profase, la metafase, l’anafase i la telofase.
ACTIVITATS
9.1. Diferenciació cel·lular.
9.14. És el dibuix de la pàgina 167 del llibre de l’alumne que
té com a títol Principi de l’anafase.
9.2. Els lisosomes.
9.15. En la profase. El valor de n és 4.
9.3. La fórmula és:
9.16. La resta de les cèl·lules es troba en divisió, és a dir, en
el període M. Inverteixen en aquesta activitat 1,20 hores
[(24 hores) X (100 $ 75 $ 5 $ 15 ! 5) / 100 ! 1,20
hores)].
Vn
%
%%
%
%
RNP !
Vc $ Vn
4/3 # 13
%%
%
%
%
0,02 ! %
4/3 # r 3 $ 4/3 # 13
r ! 3,708 "m
V ! 4/3 #r3
V ! 213,55 "m3
9.4. Perquè molts tipus de cèl·lules canceroses tenen receptors de membrana sensibles a hormones específiques,
que actuen com a activadors mitòtics, és a dir, com a
promotors de la seva divisió.
9.5. Cariocinesi i mitosi són termes sinònims que es refereixen a la divisió del nucli. La citocinesi és la divisió del citoplasma. La fase M és sinònim de divisió cel·lular i comprèn una cariocinesi i una citocinesi.
9.6. Fase G1 $ Fase G0 $ Punt R $ Fase S $ Fase G2.
9.7. És el procés comprès entre el naixement d’una cèl·lula, el seu creixement i, al final, la seva divisió en dues
cèl·lules filla. Comprèn una etapa denominada interfase, en què presenta un nucli, i una etapa denominada
divisió cel·lular o període M, en què no presenta nucli,
sinó cromosomes.
9.8. Es poden observar cromosomes amb dues cromàtides
a la profase i a la metafase. Es poden observar cromosomes amb només una cromàtide a l’anafase i a la telofase. No s’observen cromosomes a la interfase.
9.9. Pel que fa als animals, poden anar bé les cèl·lules dels
embrions, els epitelis de les cavitats digestives i pulmonars, i els teixits de les ferides que cicatritzen, ja que les
cèl·lules de tots aquests teixits presenten un alt grau
de divisió. Pel que fa als vegetals, per la mateixa raó, són
apropiats els meristemes que hi ha al final de les arrels
i les tiges joves.
9.10. Sí, totes en tenen el mateix nombre i el mateix tipus.
9.11. Un cromosoma profàsic o metafàsic té dues cromàtides.
En canvi, un cromosoma anafàsic o telofàsic tan sols està constituït per una cromàtide; per tant, en aquests últims
cromosoma i cromàtide és el mateix. Centrosoma és el conjunt de material pericentriolar i diplosoma. Centròmer és
la constricció primària d’un cromosoma.
9.12. Durant la profase mitòtica hi ha 46 cromosomes,
i durant el temps que dura l’anafase mitòtica n’hi ha
92.
152
9.13. En la metafase mitòtica se’n poden observar tres parelles; durant el temps que dura l’anafase mitòtica se’n poden observar sis parelles (tres parelles que van a un pol
i tres parelles que van al pol oposat). Durant la interfase
no es pot observar cap cromosoma perquè l’ADN està
desempaquetat.
9.17 Aquest procés es produeix gràcies a l’escurçament dels
microtúbuls cinetocònics i, d’altra banda, per l’allargament del fus mitòtic, gràcies al creixement dels microtúbuls polars i al lliscament dels d’un pol respecte als de
l’altre pol.
9.18. A partir de l’allargament de la zona clara, que és un centre organitzador de microtúbuls.
9.19.
Cèl·lula somàtica •
• Cèl·lula haploide
Cromosoma anafàsic •
• Cèl·lula diploide
Gàmeta •
Cromosoma metafàsic •
Microtúbuls •
• Una cromàtide
• Material pericentriolar
• Dues cromàtides
9.20. Vegeu el quadre de la pàgina 175 del llibre.
9.21. Les cromàtides germanes són les dues cromàtides d’un
cromosoma profàsic o metafàsic. Les cromàtides homòlogues són les cromàtides de dos cromosomes homòlegs.
9.22. Sí. Els gàmetes són cèl·lules humanes i tenen 23 cromosomes. Les cèl·lules somàtiques humanes tenen 24 tipus de cromosomes (22 tipus d’autosomes, 1 cromosoma de tipus X i 1 cromosoma de tipus Y). Amb 22 tipus
de cromosomes no hi ha cap cèl·lula humana normal (sí
que n’hi pot haver si es produeix una mutació cromosòmica en un gàmeta).
9.23. Es troba en la telofase II de la meiosi.
9.24. Perquè, com que són organismes immòbils i distanciats
els uns dels altres, la fecundació encreuada en el medi
terrestre és més difícil que en el cas dels animals, i necessita la intervenció del vent o dels insectes.
9.25. Un estímul cel·lular és una variació del medi ambient,
extern o intern, que provoca una resposta de la cèl·lula.
9.26. Un tactisme és una resposta que implica un moviment
de la cèl·lula, mentre que un tropisme només implica
una orientació de la cèl·lula.
9.27. Els moviments de ciclosi i els ameboides són corrents
d’endoplasma que estan en estat de sol. Es diferencien
en el fet que en els de ciclosi no hi ha conversió d’ectoplasma en estat de gel a ectoplasma en estat de sol i,
en canvi, en els moviments ameboides sí.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 153
SOLUCIONARI
9.28. Són substàncies químiques que es formen com a resultat de l’arribada a la cèl·lula d’un estímul, i que després arriben a altres llocs de la cèl·lula i provoquen una
resposta cel·lular. Un exemple de segon missatger és
l’AMP cíclic.
cli inicial, en la qual no és segura una distribució igual
dels cromosomes prèviament duplicats.
d) Les cèl·lules dels animals presenten mitosi astral, és
a dir, amb intervenció d’àsters, i la citocinesi és per
estrangulació o per fissuració. Les cèl·lules dels vegetals, en canvi, presenten mitosi anastral, és a dir,
sense intervenció d’àsters, en el lloc dels quals intervenen els casquets polars, i la citocinesi és per septació.
9.29. Segons la hipòtesi del lliscament, el cili es corba en
lliscar un doblet sobre un altre. L’energia per fer aquest
lliscament la subministra l’ATP en presència de Ca2+ i
Mg2+.
9.30.
Disponibilitat d’espai •
Procentríol •
Punt R •
Fibra de 300 Å •
• Telofase
• Metafase
• Profase tardana
• Profase primerenca
El nuclèol desapareix •
• Fase G2
Cinetocor •
• Fase G1
Microtúbuls interzonals •
• Fase S
Placa equatorial cel·lular •
• Estímul de reproducció
9.31. Els dibuixos corresponen, d’esquerra a dreta, a la metafase, al final de la profase, a la telofase, a l’anafase i al
principi de la profase.
9.32. A la figura de l’esquerra (final de la profase) corresponen els conceptes següents: cromosomes orientats per
les fibres del fus, fibres cromosòmiques constituïdes per
microtúbuls cinetocòrics, les dues cromàtides d’un cromosoma i profase (podeu consultar-ne la disposició a la
pàgina 167 del llibre).
A la figura de la dreta (inici de la telofase) corresponen
els conceptes següents: cilindres de substància densa,
microtúbuls interzonals, anell contràctil, solc de divisió i
telofase (podeu consultar-ne la disposició a la pàgina
167 del llibre).
9.33. a) Després de dues divisions mitòtiques es formen 4
cèl·lules, després de cinc divisions mitòtiques es formen 32 cèl·lules, i després de deu divisions se’n formen 1.024. La fórmula és: 2 n , sent n el nombre de
divisions. Després de vint divisions mitòtiques es formen 1.048.576 cèl·lules.
b) En la fase G1 hi haurà 0,8 pg d’ADN, en la metafase n’hi haurà el doble, és a dir, 1,6 pg, i en l’anafase
n’hi haurà 1,6 pg.
c) La mitosi és un procés que dóna lloc a dos nuclis
amb el mateix nombre de fibres d’ADN que la cèl·lula mare. L’endomitosi, en canvi, no és una divisió del
nucli, sinó un procés que dóna lloc al mateix nucli
però amb un nombre de fibres d’ADN múltiple de l’inicial. La pleuromitosi és un procés similar a la mitosi, però que es duu a terme dins del nucli, és a dir,
sense la ruptura de l’embolcall o coberta nuclear;
hi ha duplicació dels cromosomes, repartició en dos
pols dins del nucli i, finalment, estrangulació del nucli amb el resultat de dos nuclis amb el mateix nombre de cromosomes que el nucli inicial (el mateix resultat que la mitosi). L’amitosi és la divisió del nucli
en dos nuclis fills mitjançant l’estrangulació del nu-
9.34. Un cromosoma profàsic te dues cromàtides, mentre que
l’anafàsic només presenta una cromàtide.
9.35. Se situen a la placa equatorial perquè les seves fibres cinetocòriques d’un costat creixen tant com les de l’altre
costat, i totes dues arriben gairebé als pols de la cèl·lula. Això passa en la metafase.
9.36. Si la cèl·lula inicial només tingués un nucli es formaria
una cèl·lula amb dos nuclis.
9.37. Si la cèl·lula inicial només tingués un nucli es formaria
un citoplasma sense nucli, que es degradaria en poc
temps, i en quedaria la mateixa cèl·lula inicial però amb
un citoplasma més petit.
9.38. Es produeix l’empaquetament de les fibres de cromatina de 100 Å en fibres de cromatina de 300 Å, després
en forma de prominències de 600 Å, i després els altres
nivells d’empaquetament, encara poc coneguts, fins que
es forma el cromosoma.
9.39. En les cèl·lules vegetals l’origen de les fibres del fus
mitòtic és la zona clara que després dóna lloc als dos
casquets polars. En les cèl·lules animals l’origen de les
fibres del fus mitòtic és el material pericentriolar que envolta cadascun dels dos diplosomes.
9.40. No es diu mitosi perquè el seu DNA no té estructura
de cromosoma, perquè no hi ha trencament de l’embolcall nuclear ni cap fus de microtúbuls.
9.41. El DNA bacterià no arriba a formar un cromosoma perquè, ja des d’un principi, no està associat a histones formant la fibra de cromatina de 100 Å, que després, per
enrotllament sobre si mateixa, podria donar lloc a un cromosoma.
9.42. En el període S.
9.43.
PROFASE
MITÒTICA
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
153
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 154
SOLUCIONARI
• És certa si, com la pregunta anterior, es refereix a l’espècie humana. En canvi, si la frase inclou tots els organismes, aleshores és falsa, perquè les cèl·lules mare de les meiòspores també experimenten meiosi.
• És falsa. Els anterozoides i les oosferes de molses i falgueres es formen per mitosi, ja que el gametòfit és haploide.
ANAFASE MITÒTICA
• És falsa. Si bé les espores sorgides per mitjà de la mitosi (mitòspores) són una forma de reproducció asexual, hi ha un altre tipus d’espores, les sorgides per
meiosi (meiòspores), que són una forma de reproducció sexual, perquè els descendents als quals dóna lloc
són genèticament molt diferents del seu progenitor
(les seves cèl·lules tenen la meitat de cromosomes
que les del progenitor).
• Si és un cromosoma metafàsic d’una mitosi, les seves
dues cromàtides porten el mateix missatge genètic,
excepte si hi ha hagut mutacions. Si és un cromosoma metafàsic d’una meiosi, les seves cromàtides, independentment de si hi ha hagut mutacions o no, porten missatges genètics diferents a causa de la
recombinació genètica a l’atzar.
9.46. En l’anafase II, com que encara no s’ha dividit el citoplasma, hi ha 46 cromosomes. En la metafase I també
hi ha 46 cromosomes.
9.47. (1) diplohaploides, (2) sexual, (3) diploide, (4) haploide.
PROFASE I MEIÒTICA
INTERPRETACIÓ DE DADES
9.50. Abans de començar la mitosi, en la fase S de la interfase, el DNA es duplica, per tant, al final de la fase S en
tindrà el doble, és a dir, 1 pg. Com que la metafase té
lloc abans de la divisió del citoplasma (citocinesi), en
la metafase tindrà 1 picogram de DNA.
9.51. a) La cèl·lula del dibuix A correspon a una mitosi perquè s’han separat les dues cromàtides que abans formaven un únic cromosoma, i no pot ser una segona divisió meiòtica, perquè al final hi ha dos exemplars
del tipus de cromosoma clar i dos del tipus de cromosoma fosc. Si fos una meiosi, només quedaria un
exemplar de cada tipus.
ANAFASE I MEIÒTICA
9.44. Es podrien formar 23 ! 8 gàmetes diferents. La raó és
que si la cèl·lula inicial té 6 cromosomes és que 2n ! 6,
és a dir, n ! 3. Si anomenem aquests cromosomes amb
les lletres a, b i c, els 6 cromosomes es poden simbolitzar a, a’, b, b’, c i c’. Per tant, com que els gàmetes tan
sols tenen un exemplar de cada tipus, les possibles tríades diferents són 8, que són abc, abc’, ab’c, ab’c’, a’bc,
a’bc’, a’b’c i a’b’c’.
9.45. • És falsa. Les cèl·lules sexuals són les que es poden
unir per formar un nou individu, és a dir, són els espermatozoides i els òvuls, i aquestes cèl·lules no experimenten mai la meiosi. Les que sí que ho fan són
les cèl·lules mare de les cèl·lules sexuals.
154
La cèl·lula del dibuix B correspon a una meiosi perquè s’han separat cromosomes amb dues cromàtides i això només passa a la meiosi. Correspon a l’anafase I, perquè els cromosomes s’estan desplaçant
des de la placa o pla equatorial fins als pols i tenen
dues cromàtides. En l’anafase II només tenen una
cromàtide. A més, en el dibuix es pot observar que
algunes de les cromàtides tenen un segment del tipus de cromosoma clar i un altre segment del tipus
de cromosoma fosc, la qual cosa vol dir que prèviament hi ha hagut una recombinació genètica com a
resultat d’un entrecreuament de cromàtides de cromosomes homòlegs.
b) Es troba en anafase, ja que els cromosomes s’estan
desplaçant des de la placa o pla equatorial fins als
pols.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0146-0157.qxd
9
12/1/09
11:17
Página 155
SOLUCIONARI
9.52. a) Es tracta d’una mitosi, perquè les cèl·lules meristemàtiques d’una arrel mai no es divideixen per meiosi. En les plantes, la meiosi només es dóna per generar cèl·lules reproductores sexuals.
b) Identificació de les quatre imatges centrals:
1a (al centre, la més gran): anafase.
Meiosi
Tipus de cèl·lules
implicades
Cèl·lules reproductores.
Anafase de la mitosi
i anafase I
de la meiosi
Separació de cromosomes homòlegs
que formen els bivalents, cadascun
format per dues cromàtides, que es
dirigeixen cap als pols de la cèl·lula.
Resultat del procés
Divisió reduccional que comporta
la formació de quatre cèl·lules filles
haploides (n) i amb diferent
informació genètica.
2a (dreta de la línia central): interfase.
3a (línia inferior a l’esquerra): profase.
4a (línia inferior a la dreta): metafase.
c) Ordre: 2a, 3a, 4a, 1.
9.53.
Tipus
de cicle
Fecundació Meiosi
Mitosi
Cicle A
Diploide
2
1
3
Cicle B
Haploide
5
6
4
9
11
7, 8 i 10
4. Es tracta d’una cèl·lula en anafase I de la meiosi perquè a
tots dos pols de la cèl·lula hi van cromosomes sencers amb
les seves dues cromàtides en lloc de cromosomes formats
per una sola cromàtide, com passa en l’anafase de la mitosi.
Cicle A
Animals, protozous, algunes algues i fongs
5. Es produeix en la profase I de la meiosi, en el paquitè. Durant aquest procés es produeixen trencaments entre cromàtides properes de cromosomes homòlegs que intercanvien
material cromosòmic. Això suposa una redistribució cromosòmica del material genètic i, per tant, augmenta la variabilitat genètica de la descendència.
Cicle B
Algunes algues i fongs
6. a. L’esporòfit en d i el gametòfit en a.
Cicle C
Plantes, algunes algues i fongs
Cicle C Diplohaploide
Tipus d’organismes que segueixen aquest cicle
b. Les espores: e; el zigot: c i els gàmetes: b.
c. Tenen n cromosomes: e, a i b, i 2n cromosomes: c i d.
d. La fecundació en 5, la meiosi en 2.
LABORATORI
9.54. Consulteu les imatges sobre mitosi que apareixen a la
unitat.
9.55. Es tracta d’observar els tactismes i els exemples que s’esmenten en l’enunciat d’aquesta pràctica.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. 1) Membrana plasmàtica. 2) Centrosoma. 3) Microtúbuls
del fus acromàtic. 4) Cromosoma.
2. 1) c. 2) b. 3) c. 4) c.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. Naixement, creixement, diferenciació i reproducció, mort.
2. 1) Anafase.
2) Telofase.
3) G1.
4) S.
3. 1) b. 2) d.
4. Entre 3 i 6 ua la quantitat de DNA del nucli cel·lular s’ha duplicat i ha passat de 4 a 8 pg. Això és degut al fet que durant aquest temps s’ha produït la fase S de la interfase o fase de replicació del DNA.
FITXA DE REFORÇ
5) G2.
6) Profase.
7) Metafase.
Les fases 3, 4 i 5 pertanyen a la interfase i les fases 6, 7, 1
i 2 pertanyen a la divisió.
3.
Mitosi
Tipus de cèl·lules
implicades
Cèl·lules somàtiques.
Anafase de la mitosi
i anafase I
de la meiosi
Separació de cromàtides germanes
que es dirigeixen cap als pols
de la cèl·lula.
Resultat del procés
Formació de dues cèl·lules filla
idèntiques a la cèl·lula mare.
1. El cicle cel·lular són les fases per les quals transcorre una
cèl·lula des que s’origina per divisió d’una de preexistent,
fins que es divideix i dóna origen a dues cèl·lules filla. Les
fases que inclou el cicle cel·lular són: interfase (G1, S, G2) i
mitosi (M).
2. Descripció de la mitosi:
Profase: condensació de cromosomes i desaparició de l’embolcall nuclear.
Metafase: desaparició del nucli i ordenació dels cromosomes en el pla equatorial de la cèl·lula.
Anafase: desplaçament de les cromàtides cap als pols de
la cèl·lula.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
155
917280 _ 0146-0158.qxd
9
29/12/08
15:42
Página 156
SOLUCIONARI
Telofase: descondensació del material genètic i reaparició
de l’embolcall nuclear.
Significat biològic de la mitosi: obtenir cèl·lules filla amb
idèntica informació genètica que la cèl·lula mare, així com
permetre el creixement i el recanvi cel·lular en els organismes pluricel·lulars.
3. A. En la metafase de la mitosi. Els cromosomes es troben
en el pla equatorial i els homòlegs no estan aparellats.
B. En la metafase I de la meiosi, ja que els cromosomes
apareixen aparellats i encara s’observen els quiasmes.
C. En la profase I de la meiosi (zigotè). En aquesta etapa
els cromosomes homòlegs s’aparellen punt per punt en tota la seva longitud. Aquest aparellament pot començar o
bé pel centre o bé pels extrems i continuar a tot el llarg.
156
Quan els homòlegs s’aparellen cada gen queda juxtaposat
amb el seu homòleg.
4. 1) c. 2) a. 3) a. 4) b.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. 4) Interfase. 1) Profase. 3) Metafase. 2) Anafase. 5) Telofase.
2. Un 50% dels espermatozoides porten 22 autosomes i un
cromosoma X i l’altre 50%, 22 autosomes i un cromosoma
Y. Com que a l’espècie humana el cromosoma X és molt
més gran que el cromosoma Y, la meitat dels espermatozoides (els que porten el cromosoma X), tenen una mica més
de DNA que els que porten el cromosoma Y.
3. 1) c. 2) b.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 158
La duplicació del DNA
i la biosíntesi de les proteïnes
MAPA DE CONTINGUTS
EL DNA
es duplica segons
s’expressa per
la hipòtesi
semiconservadora
teoria «un gen – un enzim»
pot ser
in vitro
primer té lloc
es regula per
la transcripció
l’operó
es forma
format per
in vivo
es forma
RNAm
filament conductor
gens estructurals
gens reguladors
després
fragments d’Okazaki
la traducció
que funcionen segons
que donen lloc a
mitjançant
inductors
repressors
filament retardat
els ribosomes
es forma
controlats per
l’AMPc
la cadena d’aminoàcids
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Cal recordar als alumnes la composició química dels àcids nucleics, tant el desoxiribonucleic
com el ribonucleic, així com l’estructura primària de les proteïnes i la formació de l’enllaç peptídic.
2. Convé deixar clar que totes les cèl·lules d’un organisme tenen el mateix material genètic, ja que totes
procedeixen d’una única cèl·lula original, i que en la traducció s’expressen fragments de DNA diferents segons
el tipus de cèl·lula.
3. És important també fer atenció que la síntesi d’enzims o d’altres proteïnes només es duu a terme a la cèl·lula
quan és necessari produir-ne; altrament es faria una despesa inútil que, a més, podria ser perjudicial
per a l’organisme. Els sistemes de control són mecanismes semblants a l’operó.
158
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 159
La duplicació del DNA
i la biosíntesi de les proteïnes
OBJECTIUS
1. Comprendre la necessitat de la duplicació del DNA,
les hipòtesis proposades per explicar aquesta
duplicació i l’experiment de Meselson i Stahl.
2. Descriure el procés de la síntesi de DNA i la solució
proposada a la problemàtica del sentit de creixement
dels nous filaments.
3. Descriure el mecanisme de la duplicació del DNA
en bacteris i en eucariotes.
4. Interpretar la teoria «un gen - un enzim».
5. Conèixer com es porta a terme l’expressió del missatge
genètic.
6. Descriure el mecanisme de la transcripció i saber
les diferències entre el mecanisme de la transcripció
en procariotes i en eucariotes.
7. Comprendre la clau genètica o relació entre la
seqüència de nucleòtids i la seqüència d’aminoàcids.
8. Descriure el mecanisme de la traducció o biosíntesi
de les proteïnes.
9. Conèixer els mecanismes més importants de regulació
de l’expressió gènica.
CONTINGUTS
• Explicació de la necessitat de la duplicació del DNA i descripció de les hipòtesis sobre aquesta duplicació.
L’experiment de Meselson i Stahl. (Objectiu 1)
• Descripció de la síntesi de DNA i de la solució proposada a la problemàtica del sentit de creixement dels nous
filaments. (Objectiu 2)
• Descripció del mecanisme de la duplicació del DNA en bacteris i en eucariotes. (Objectiu 3)
• Formulació de la teoria «un gen - un enzim». (Objectiu 4)
• Descripció de l’expressió del missatge genètic. (Objectiu 5)
• Descripció del mecanisme de la transcripció en procariotes i en eucariotes. (Objectiu 6)
• Interpretació de la clau genètica. La relació entre la seqüència de nucleòtids i la seqüència d’aminoàcids. (Objectiu 7)
• Descripció del mecanisme de la traducció o biosíntesi de les proteïnes. (Objectiu 8)
• Descripció de la regulació de l’expressió genètica. (Objectiu 9)
• Documentació i recerca d’informació sobre temes de la ciència de la biologia.
• Consideració i reconeixement de la biologia com a ciència canviant i dinàmica, amb diferents àrees de coneixement.
• Desenvolupament d’una actitud crítica davant la informació obtinguda.
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
Conèixer les hipòtesis proposades per explicar la duplicació del DNA
i l’experiment de Meselson i Stahl. (Objectiu 1)
1
1
Conèixer el procés de la síntesi de DNA i la solució proposada a la problemàtica
del sentit de creixement dels nous filaments. (Objectiu 2)
2
2
3, 4
3, 4
Conèixer el mecanisme de la duplicació del DNA. (Objectiu 3)
Explicar la teoria «un gen - un enzim». (Objectiu 4)
6
6
Saber com es porta a terme l’expressió del missatge genètic. (Objectiu 5)
5
5, 7
5, 7
5, 8
Relacionar la seqüència de nucleòtids i la seqüència d’aminoàcids. (Objectiu 7)
5
5
Conèixer el mecanisme de la traducció o biosíntesi de les proteïnes. (Objectiu 8)
5, 8
5
9
9
Conèixer el mecanisme de la transcripció i saber les diferències entre el mecanisme
de la transcripció en procariotes i en eucariotes. (Objectiu 6)
Conèixer els mecanismes més importants de regulació de l’expressió gènica.
(Objectiu 9)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
159
917280 _ 0158-0171.qxd
10
12/1/09
11:18
Página 160
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Explica les diferències que hi ha entre les tres hipòtesis proposades sobre la duplicació del DNA.
2
Què són els segments d’Okazaki? Quin significat biològic tenen?
3
Quines són les diferències principals en la duplicació del DNA de les cèl·lules eucariotes respecte
a la duplicació del DNA de les cèl·lules procariotes?
4
En un bacteri, un fragment de DNA
monocatenari s’ha acabat d’alliberar
d’una molècula de DNA pels enzims helicasa
i topoisomerasa II o girasa. La seva seqüència
de nucleòtids és la següent:
b) A continuació, escriu la seqüència
de nucleòtids que sintetitzarà
la DNA-polimerasa III, que serà
el filament de creixement continu
o filament conductor.
c) Finalment, representa la substitució
de nucleòtids que realitzarà
la DNA-polimerasa I.
5
160
S’ha aconseguit aïllar una proteïna
humana que intervé
en el metabolisme hepàtic,
un fragment de la qual
és el que està representat
a la taula de la dreta.
Completa la taula segons els teus
coneixements i el codi genètic.
Primera lletra (extrem 5’)
a) Escriu la seqüència de 10 nucleòtids
de l’encebador o primer que sintetitzarà
la primasa.
UUU
UUC
U UUA
UUG
phe UCU
UCC
leu UCA
UCG
CUU
CUC
C CUA
CUG
leu
G
ser
UAU
UAC
UAA
UAG
tyr UGU
UGC
stop UGA
stop UGG
CCU
CCC
CCA
CCG
CAU
CAC
CAA
CAG
his
pro
AUU
AUC
A AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
met ACG
thr
GUU
GUC
G GUA
GUG
GCU
GCC
GCA
GCG
ile
val
ala
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
gln
asn
lys
asp
glu
U
C
stop A
trp G
cys
U
C
A
G
CGU
CGC
CGA
CGG
arg
AGU
AGC
AGA
AGG
U
C
arg A
G
GGU
GGC
GGA
GGG
U
gly C
A
G
ser
Tercera lletra (extrem 3’)
5’ - ATTTCGGAAACGGTAAGTTCCTGGC - 3’
Segona lletra
C
A
U
Clau genètica.
Glu
Ser
Ala
Gly
fragment
proteïna
___ ___ ___
___ ___ T
G ___ ___
___ ___ ___
DNA
___ ___ ___
___ ___ A
___ ___ ___ ___ ___ ___
DNA
___ ___ A
___ ___ U
___ ___ U
___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___
___ ___ U
RNAm
___ ___ A
RNAt
6
L’albinisme és una alteració genètica per la qual els individus que la pateixen són incapaços de fabricar
melanina. Actualment es coneix la cadena metabòlica de la formació de la melanina: per l’oxidació
de l’aminoàcid fenilalanina es forma dioxifenilalanina (dopa), que per efecte de la dopaoxidasa es transforma
en melanina. El gen en homozigosi és incapaç de fabricar dopaoxidasa i, per tant, no es forma melanina.
A partir d’aquest procés aplica la teoria «un gen - un enzim».
7
Què són els introns i els exons en el procés de la transcripció en eucariotes? En quina fase de la transcripció
se separen?
8
Es considera que en el procés de la traducció es poden distingir tres fases importants: fase d’iniciació, fase
d’elongació i fase d’acabament. Digues quins codons són els responsables de cada fase i què succeeix
en cada fase pel que fa als aminoàcids.
9
El bacteri Escherichia coli sintetitza els aminoàcids necessaris, per exemple la histidina, si es cultiva
en un medi que no en conté. En canvi, aquesta síntesi deixa de produir-se quan l’aminoàcid en qüestió
es troba en el medi de cultiu. Quin sentit biològic té aquesta mena de comportament? Explica aquest
mecanisme en termes de control genètic. Quin nom rep el model que ho explica?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
10
12/1/09
11:18
Página 161
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
En què es van basar Meselson i Stahl per confirmar la hipòtesi semiconservadora?
2
Un problema amb què es van trobar els investigadors que estudiaven la duplicació del DNA va ser que l’enzim
DNA-polimerasa només podia afegir nous nucleòtids a les cadenes de DNA en direcció 5’→ 3’.
Com es va resoldre finalment aquest enigma si les cadenes de DNA són antiparalel·les?
3
En el mecanisme de la duplicació del DNA intervenen tot un seguit d’enzims. Alguns dels més importants
són els següents: helicasa, topoisomerasa II o girasa, primasa, DNA-polimerasa III i DNA-polimerasa I.
Digues la funció de cadascun d’aquests enzims.
4
En el procés de replicació del DNA, esmenta les diferències entre filament de creixement continu, filament
de creixement discontinu, filament conductor i filament retardat.
5
L’alcaptonúria és una malaltia hereditària
humana per la qual els individus
que la pateixen presenten artritisme
i ennegriment dels cartílags i de l’orina
quan aquesta entra en contacte amb
l’aire. Actualment es coneix que
el motiu de l’ennegriment és l’àcid
homogentísic, el qual no es transforma
en altres substàncies en individus
que tenen el gen responsable
en homozigosi. A partir d’aquest
procés aplica la teoria
«un gen - un enzim».
A partir dels teus coneixements i de la taula
del codi genètic, completa la taula següent.
Es tracta d’un organisme eucariota
amb DNA bicatenari.
Primera lletra (extrem 5’)
U
ser
tyr UGU
UGC
stop UGA
stop UGG
U
C
stop A
trp G
his
pro
CAU
CAC
CAA
CAG
CGU
CGC
CGA
CGG
U
arg C
A
G
AGU
AGC
AGA
AGG
U
C
arg A
G
GGU
GGC
GGA
GGG
gly
phe UCU
UCC
leu UCA
UCG
CUU
CUC
C CUA
CUG
leu
CCU
CCC
CCA
CCG
AUU
AUC
A AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
met ACG
thr
GUU
GUC
G GUA
GUG
val
GCU
GCC
GCA
GCG
ala
ile
G
UAU
UAC
UAA
UAG
UUU
UUC
U UUA
UUG
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
gln
asn
lys
asp
glu
cys
ser
U
C
A
G
Tercera lletra (extrem 3’)
6
Segona lletra
C
A
Clau genètica.
___ ___ ___
___ ___ ___
C ___ ___
___ ___ ___
DNA
___ ___ ___
A A A
___ ___ ___
___ ___ ___
DNA
___ ___ ___
___ ___ A
___ U C
___ ___ ___
RNAm
___ ___ ___
___ ___ ___
___ ___ ___
U C A
anticodó RNAt
Met
_________
_________
_________
aminoàcid
7
Quines són les dues fases imprescindibles en l’expressió del missatge genètic, des del DNA del nucli fins
a la formació de proteïnes? Explica en què consisteix cada fase i en quin compartiment cel·lular té lloc.
8
Si es barregen la cadena de DNA i l’RNAm que se’n deriva del procés de la transcripció es verifica una unió
de les dues cadenes per les seves bases complementàries, però aquesta unió és imperfecta. A què són
degudes aquestes imperfeccions? Explica-ho.
9
El bacteri Escherichia coli sintetitza els enzims necessaris per metabolitzar la lactosa si es cultiva
en un medi que en conté. En canvi, la síntesi enzimàtica deixa de produir-se quan la lactosa desapareix
del medi de cultiu. Quin sentit biològic té aquesta mena de comportament? Explica aquest mecanisme
en termes de control genètic. Quin nom rep el model que ho explica?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
161
917280 _ 0158-0171.qxd
10
12/1/09
11:18
Página 162
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Fes un esquema de la disposició, a nivell molecular, de les dues cadenes de DNA assenyalant els extrems 5’ i 3’
de cada cadena, i digues en quin sentit poden créixer aquestes cadenes.
2
La duplicació del DNA és un procés biològic que requereix molta energia, ja que s’han d’unir els nucleòtids
per formar àcids nucleics. Quina és la font d’aquesta energia?
3
Suposem la seqüència següent d’una cadena
de DNA:
c) Escriu la seqüència d’aminoàcids resultant.
G
ser
UAU
UAC
UAA
UAG
tyr UGU
UGC
stop UGA
stop UGG
U
C
stop A
trp G
CCU
CCC
CCA
CCG
his
pro
CAU
CAC
CAA
CAG
CGU
CGC
CGA
CGG
U
arg C
A
G
AUU
AUC
A AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
met ACG
thr
AGU
AGC
AGA
AGG
U
C
arg A
G
GUU
GUC
G GUA
GUG
GCU
GCC
GCA
GCG
GGU
GGC
GGA
GGG
U
gly C
A
G
UUU
UUC
U UUA
UUG
phe UCU
UCC
leu UCA
UCG
CUU
CUC
C CUA
CUG
leu
ile
val
ala
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
gln
asn
lys
asp
glu
cys
ser
Clau genètica.
4
Fem créixer Escherichia coli en un medi de cultiu normal. A continuació sembrem un bacteri en un medi
que conté bases marcades amb un isòtop radioactiu i es comença a replicar fins a produir quatre bacteris
descendents. Fes un esquema en què representis les diverses molècules de DNA tot indicant amb colors
diferents quines són les cadenes normals i quines són les cadenes marcades.
5
Es transcriu un fragment d’una cadena d’una molècula de DNA. Aquest fragment conté el 31% de guanina,
el 19% de timina, el 19% d’adenina i el 31% de citosina. Quin serà el percentatge de bases de l’RNA
transcrit? Raona la resposta.
6
En què consisteixen els processos de transcripció i traducció? En quin compartiment cel·lular es donen?
Quina importància biològica tenen?
7
En un ribosoma que està portant a terme el procés de la traducció es distingeixen tres regions o centres.
Digues quins són i quina funció fa cadascun. Fes-ne un dibuix.
8
Entre quins grups funcionals té lloc la unió d’aminoàcids entre si? Representa l’enllaç i digues-ne el nom.
9
La cadena següent és una seqüència de nucleòtids que es transcriu i codifica un fragment d’una proteïna.
3’ AGCTTAGCGTTGACCGTA 5’
a) Indica la seqüència de l’RNAm.
b) Indica la seqüència d’aminoàcids.
c) Indica l’anticodó del primer i del darrer RNAt.
162
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
Tercera lletra (extrem 3’)
b) Escriu la seqüència de l’RNAm.
Primera lletra (extrem 5’)
TTGCAGAACGGT
a) Escriu la seqüència de la cadena
complementària.
Segona lletra
C
A
U
917280 _ 0158-0171.qxd
10
12/1/09
11:18
Página 163
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Per què Meselson i Stahl van descartar les hipòtesis conservadora i dispersiva en la duplicació del DNA?
2
Quins components són necessaris perquè es pugui portar a terme la síntesi de DNA in vitro?
3
Enumera els enzims que intervenen en la duplicació del DNA bacterià i indica la funció que fan.
4
L’alcaptonúria és una malaltia humana hereditària que només presenten els individus que tenen el gen
responsable en homozigosi. Digues, tot raonant-ho, com ha de ser el genotip dels pares perquè si cap d’ells no
té la malaltia algun dels seus fills la presenti.
5
Fes un esquema de l’aminoacil RNAt en què indiquis on està enllaçat l’aminoàcid, on es troba l’anticodó
i la situació dels extrems 5’ i 3’.
6
En què consisteix la hipòtesi de la col·linearitat proposada per Francis Crick? Quins processos s’hi diferencien?
Explica en què consisteix cada un.
7
Què s’entén per retrotranscripció? En quins éssers vius es pot donar? Quina importància pot tenir aquest
procés per a aquests organismes?
8
Tot i que té similituds, quines diferències fonamentals trobes entre la transcripció i la duplicació del DNA?
9
Fes una relació de tots els enzims que intervenen en la transcripció en les cèl·lules eucariotes i indica la funció
que hi fan.
10 Quin és el raonament inicial pel qual es dedueix que en el codi genètic cada tres bases o nucleòtids
codifiquen per a un aminoàcid? Fes-ne els càlculs. Dóna el mateix nombre de combinacions de tres bases
nitrogenades que d’aminoàcids? Com podem explicar-ho?
11 Com actua l’AMP cíclic en el control de la biosíntesi de les proteïnes? Què fa que quan augmenten els nivells
de glucosa en el medi no es produeixen enzims per al metabolisme de la lactosa?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
163
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 164
SOLUCIONARI
A
T
A
T
G
C
C
G
C
G
A
T
A
T
CG
G
10.2. Si la hipòtesi correcta fos la conservadora, el nou DNA
tindria els dos filaments constituïts per bases nitrogenades amb N14; per tant, ocuparia la posició superior, la
del N14, i hi hauria DNA15 i DNA14, però no DNA14-15.
Aquesta hipòtesi es va descartar perquè no s’hi va trobar ni DNA15 ni DNA14, sinó tan sols DNA14-15.
10.3. Si la hipòtesi correcta fos la dispersora, en la segona
replicació i la tercera el nou DNA tindria els dos filaments constituïts per bases nitrogenades amb N15 i N14;
per tant, ocuparien la posició intermèdia (tan sols hi
hauria DNA14-15). Aquesta hipòtesi es va descartar perquè no tan sols s’hi va trobar DNA 14-15, sinó també
DNA14.
10.4. L’explicació és la següent: per unir els nous nucleòtids
fa falta energia, i aquesta s’obté dels enllaços entre el
primer i el segon fosfat dels nucleòtids trifosfat.
10.5. És un enllaç entre el carboni 3’ del darrer nucleòtid del
DNA en creixement (l’anomenat extrem 3’) i el carboni
5’ del nucleòtid que s’hi afegeix; per tant, és un enllaç
3’ ! 5’. Això explica que el filament creixi en direcció
5’ ! 3’.
10.6. El DNA complementari és 3’... TGAGTCCAT ...5’.
10.7. Hi ha el 18 % de A, i com que A i T sumen el 36 %,
G i C sumen el 64 % (100! 36 " 64), i com que hi
ha d’haver la mateixa quantitat de G que de C, hi ha el
32 % de G i el 32 % de C.
10.8. Els fragments d’Okazaki són segments constituïts per
una petita quantitat de nucleòtids d’RNA a l’extrem 5’,
seguits d’una gran quantitat de nucleòtids de DNA.
Als bacteris hi ha uns 50 nucleòtids d’RNA i de 1.000 a
2.000 nucleòtids de DNA.
A les cèl·lules eucariotes, els fragments d’Okazaki tan
sols poden contenir de 100 a 200 nucleòtids en total.
10.9. Un dels errors és que a la zona d’inici s’han de formar
uns cinquanta nucleòtids d’RNA i, per tant, hi ha d’haver uracils i no pas timines.
El segon error és que falta dibuixar l’altre filament
que s’està formant. Com que aquest és de creixement
continu, a mesura que es desenrotlla la doble hèlix, a
l’extrem 3’ constantment es van afegint nucleòtids de
DNA.
164
A T
T A
G C
C G
A T
G C
T A
C G
C G
T
A
T
U A
G C
C G
A T
G C
U A
C G
C G
U A
!
10.1. Una s’anomena conservadora perquè la doble hèlix inicial es conserva. L’altra hipòtesi s’anomena semiconservadora perquè en cadascuna de les dobles hèlixs resultants, un dels filaments és antic i l’altre és un filament
acabat de sintetitzar.
" "
ACTIVITATS
!
• Una estructura en doble hèlix permet que els dos filaments
se separin i serveixin de motlle per sintetitzar el filament complementari i així obtenir dues molècules idèntiques, una per
cadascuna de les cèl·lules filles.
!
INICI D’UNITAT
10.10. Enzim
DNA-polimerasa III
Helicasa
RNA-polimerasa
DNA-ligasa
Primasa
Topoisomerasa II
Topoisomerasa I
DNA-polimerasa I
Funció
Afegeix nucleòtids de DNA a l’extrem 3’ d’un segment
curt d’RNA, que li serveix d’encebador.
Trenca els ponts d’hidrogen entre els dos filaments
complementaris.
Sintetitza RNA sobre un DNA patró.
Uneix fragments de DNA.
Sintetitza nucleòtids d’RNA, que serveixen com a punt
d’inici a la DNA-polimerasa III.
Elimina les tensions de la doble hèlix tallant els dos filaments.
Elimina les tensions de la doble hèlix tallant un dels filaments.
Elimina els nucleòtids d’RNA que hi troba, i després
els reemplaça per nucleòtids de DNA.
Processos en què intervé
Replicació del DNA
Replicació del DNA i síntesi de l’RNA
Replicació del DNA i síntesi de l’RNA
Replicació del DNA
Replicació del DNA
Replicació del DNA i síntesi de l’RNA
Replicació del DNA i síntesi de l’RNA
Replicació del DNA
10.11. Se sintetitza de manera discontínua perquè no hi ha
cap enzim DNA-polimerasa capaç d’unir nucleòtids a
l’extrem 5’ del DNA. Perquè aquest pugui créixer més
enllà de l’extrem 5’, es necessita que sobre un punt del
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 165
SOLUCIONARI
DNA patró, situat a uns 1.000 nucleòtids més enllà d’aquest extrem 5’, s’iniciï la síntesi d’un fragment en direcció 5’ ! 3’, fins que arribi a contactar amb l’extrem
5’ del DNA que es vol fer créixer, i després que un DNAligasa empalmi els dos extrems.
10.12. El filament discontinu tarda més a sintetitzar-se (per
això s’anomena filament retardat) que el filament continu perquè la síntesi s’atura constantment, esperant
que l’enzim helicasa arribi a trencar els ponts d’hidrogen de 1.000 parells de nucleòtids, i que es torni a
iniciar la síntesi d’un nou fragment d’Okazaki.
10.13. Tal com Cairns havia observat, com que les dues cadenes creixien en la mateixa direcció, una ho havia de fer
en sentit 5’ ! 3’ (la qual cosa no implica cap problema
perquè aquesta és la direcció de tots els DNA-polimerases); però, en canvi, com que el filament complementari és antiparal·lel, aparentment creixia en sentit 3’ ! 5’,
cosa que era impossible, ja que cap DNA-polimerasa és
capaç de fer-ho. Els fragments que s’hi van trobar eren
l’evidència que, en realitat, aquest filament no creixia des
de l’extrem 5’ per addició de nucleòtids, sinó per l’addició de fragments que havien estat sintetitzats en la direcció contrària (la que segueixen els DNA-polimerases). Seria com la direcció de creixement d’una cua de persones,
que és just la contrària que la direcció en què caminen
les persones que la fan créixer.
10.14. Procariotes
1. El DNA no està enrotllat sobre histones formant nucleosomes; per tant, no necessita desenrotllar-se
per poder ser llegit.
2. Tan sols hi ha una bombolla de replicació.
3. Els fragments d’Okazaki presenten de 1.000 a 2.000
nucleòtids del DNA.
Eucariotes
1. El DNA està enrotllat sobre histones formant nucleosomes, per la qual cosa s’ha de desenrotllar per ser
llegit.
2. Hi ha moltes bombolles de replicació o replicons
(3.500 al genoma de Drosophila).
3. Els fragments d’Okazaki tan sols presenten de 100
a 200 nucleòtids del DNA.
10.15.
A
B
C
D
E
G
Mutant 1
#
#
#
$
#
$
Mutant 2
#
$
#
$
#
$
Mutant 3
#
#
#
#
#
$
Mutant 4
#
$
$
$
#
$
Mutant 5
$
$
$
$
#
$
Mut 5
Mut 4
Mut 2
Mut 1
|
|
|
|
E
!
A
!
C
!
B
!
Mut 3
|
D
!G
L’ordre de les substàncies és: E, A, C, B, D i G.
10.17. RNAm:
5’... A U G U U C A U G A A C A A A G A A ... 3’
10.18. RNAm:
3’... A U G U U C A U G A A C A A A G A A ... 5’
Aquest RNAm és totalment diferent del del problema
anterior, ja que si es posa en el mateix sentit de lectura és:
RNAm:
5’... A A G A A A C A A G U A C U U G U A ... 3’
10.19. Les seqüències de consens del DNA són o TTGACA o
TATAAT. La segona està constituïda pel segon i el tercer triplet, comptats a partir de l’extrem 3’. D’altra banda, com que l’RNAm se sintetitza en direcció 5’ ! 3’
i se sol iniciar amb el triplet 5’...AUG -..., el triplet de
DNA complementari ha de ser un 3’...TAC -...
Aquest apareix en el setè triplet, és a dir, a deu nucleòtids de la possible seqüència de consens esmentada abans, per la qual cosa es confirma com a tal.
Seqüència de consens
DNA: 3’...T C T - T A T - A A T - A T C - G T A Inici síntesi RNAm
- G C A - T A C - A G C - T A G - A A C - G A T - ...5 ’
RNAm: 5’... A U G - U C G - A U C - U U G - C U A - ...3 ’
DNA-polimerasa
Helicasa
Proteïnes
estabilitzadores
Primasa
DNA-polimerasa III
DNA-polimerasa I
DNA-ligasa
10.16.
10.20. No, perquè els gens de les cèl·lules eucariotes presenten introns intercalats en el gen, mentre que els gens
de les cèl·lules procariotes no presenten introns. Com
que els introns també es transcriuen, els transcrits primaris de les cèl·lules eucariotes són molt més llargs
que els de les cèl·lules procariotes. Després de la maduració (extracció dels introns) sí que tindran la mateixa longitud.
10.21. a) Són possibles els triplets CCC, CCU, CUC, UCC,
CUU, UCU, UUC, UUU.
b) De triplets CCC, n’hi haurà 0,7 ! 0,7 X 0,7 " 0,343,
és a dir, el 34,3 %.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
165
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 166
SOLUCIONARI
c) De triplets amb dos U i una C, n’hi haurà P(CUU) +
P(UCU) ! P(UUC) " " 0,7 # 0,3 # 0,3 ! 0,3 X
0,7 # 0,3 ! 0,3 # 0,3 # 0,7 " 0,189, és a dir, el
18,9 %.
10.22. Si conté nucleòtids de U i de A, s’han format els triplets
AAA, AAU, AUA, UAA, AUU, UAU, UUA i UUU. Com
que el triplet UAA indica final de la síntesi, cada vegada que per atzar es troba format, en traduir-lo finalitzarà la síntesi de la cadena polipeptídica; per això
n’han resultat cadenes molt curtes.
10.23. Tan sols un dels filaments porta la informació per a
la síntesi de proteïnes; per tant, si hi ha 12.000 nucleòtids, hi ha 4.000 triplets, i conseqüentment es traduirà en 4.000 aminoàcids. D’altra banda, una proteïna de 20.000 daltons (1 dalton és 1 uma o unitat
de massa atòmica), com que cada aminoàcid pesa
de mitjana 100 daltons, té 200 aminoàcids. Així doncs,
aquest DNA pot codificar 20 d’aquestes proteïnes
(4.000 : 200 " 20).
DNA possibles: 3’...
b) Són complementaris, antiparal·lels i enrotllats de
manera plectonímica, és a dir, que per separar-los
cal desenrotllar l’un respecte de l’altre.
RNAm:
DNA possibles: 3’...
CCA - ACA - CCA - CGA - TCA
CCG
ACG
CCG
CGG
TCG
CCT
CCT
CGT
AGA
CCC
CCC
CGC AGG
AGT
AGC
10.31. Si no es produís la mutació sortiria:
DNA:
RNAm:
Aminoàcids ordenats:
3’... AAT - ACA - AAT ...5’
5’... UUA - UGU - UUA ...3’
Leu - Cys - Leu
d) S’anomenen mutacions.
RNAm:
b) A un DNA, ja que té T.
c) A un RNA, ja que té U.
d) No es pot dir si és un DNA o un RNA, ja que no hi
ha ni U ni T.
10.28.
3’ ... AAT - A C A - AAT ...5’
5’ ... UUA - U«C»U - UUA ...3’
Leu - «Ser» - Leu’
DNA:
Aminoàcids:
Per tant, si es modifiqués, el segon aminoàcid en lloc
d’una cisteïna seria una serina.
10.32. A partir del U que apareix a l’RNAm i de la T que apareix al DNA es dedueix que la columna de DNA que es
transcriu és la primera. Com que a l’enunciat es diu
que la lectura de la cadena és de dalt a baix, i l’RNAm
és sintetitzat llegint la cadena de DNA a partir de l’extrem 3’, aquest es troba a dalt. Per tant:
DNA
de doble cadena
RNAm
RNAt
3’ - C
5’ - G
5’ - G
3’ - C
G
C
C
G
T
A
A
U - 5’
A
T
U
3’ - A
DNA:
RNAm:
5’... C T T C G T C A A A T G ...5’
5’... G A A G C A G U U U A C ...3’
C
G
G
C
RNAm:
5’... G A A - G C A - G U U - U A C ...3’
Glu - Ala - Val - Tyr !
C
G
G
C - 5’
A
T
U
3’ - A
C
G
G
C
T
A
A
U - 5’
G
C
C
3’ - G
C
G
G
C
A - 5’
T - 3’
U - 3’
A - 5’
Aminoàcids:
10.29.
Aminoàcids:
RNAm:
H2N - Cys - Gly - Met - Ala - COOH
5’... UGU - GGU - AUG - GCU
...3’
UGC GGC
GCC
GGA
GCA
GGG
GCG
... 5’
En total hi ha 4 · 2 · 4 · 4 · 6 " 768 possibles seqüències diferents de DNA que informen sobre aquest
mateix polipèptid.
Si es produeix la mutació, sortirà:
10.27. a) A un DNA, ja que té T.
166
H2N - Gly - Cys - Gly - Ala - Ser - COOH
5’... GGU - UGU - GGU - GCU - AGU ... 3’
GGC UGC
GGC
GCC
AGC
GGA
GGA
GCA UCU
GGG
GGG
GCG UCC
UCA
UCG
Aminoàcids:
c) Sí. L’aparició de noves informacions és l’única possibilitat que sorgeixin millores heretables.
10.26. Perquè a les cèl·lules dels teixits especialitzats no s’expressen tots els gens, sinó que a les cèl·lules d’un teixit determinat s’expressen uns gens, i a les cèl·lules
d’un altre teixit, se n’expressen uns altres. Justament
és gràcies a aquestes diferències d’expressió que és
possible l’existència de teixits especialitzats, malgrat
que totes les cèl·lules somàtiques d’un individu hereten el mateix DNA que tenia el zigot, que va ser la primera cèl·lula de l’individu.
...5’
10.30.
10.24. La solució és: a) amb 5, b) amb 7, c) amb 1, d) amb
3, e) amb 8, f) amb 2, g) amb 4, h) amb 6.
10.25. a) A uns 1.000 nucleòtids per minut.
ACA - CCA - TAC - CGA
ACG CCG
CGG
CCT
CGT
CCC
CGC
Aminoàcids
Ala
Trp
Interrupció
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
Arg
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 167
SOLUCIONARI
10.39. L’alumne ha de fer un dibuix similar a aquest:
10.33.
DNA:
a) RNAm:
5’
RNAm orientat:
b) Aminoàcids:
5’ ... TCA - CCG - TAT - GAG - AAT - CAT ... 3’
3’ ... AGU - GGC - AUA - CUC - UUA - GUA ...
a
RNAp
5’ ... AUG - AUU - CUC - AUA - CGG - UGA ... 3’
Met - Ile - Leu - Ile - Arg «Fi»
repressor # corepressor
RNAm
10.34.
DNA
RNAm
ARNt
3’ - T
5’ - A
3’ - U
A
U
A
C
G
C - 5’
A
U
3’ - A
C
G
C
C
G
C - 5’
A
U
3’ - A
C
G
C
T
A
U - 5’
A
U
A
C
G
C
T - 5’
A - 3’
U - 5’
Aminoàcids
histidina (corepressor)
L’operó his en presència d’histidina
Met
RNAp
b
RNAm
Trp
repressor
inactiu
Interrupció
L’operó his en estat normal
enzim
Interrupció
b) Si es coneix l’aminoàcid incorporat, es podria conèixer el codó en dos casos: Met i Trp.
met
tyr
ala
5’... A U C C U C A U G ...3’
DNA (transcrita):
3’... T A G G A G T A C ...5’
DNA (complementària):
5’... A T C C T C A T G ...3’
10.37. Com que cada RNAm dóna lloc a vuit proteïnes, n’hi
haurà prou que el gen sigui transcrit 750 vegades
(6.000 / 8 ! 750).
a) L’RNA transcrit primari ja
és l’RNAm?
b) La transcripció i la traducció es
fan en compartiments diferents?
c) La transcripció i la traducció
són simultànies?
Euc.
met
his
his
arg
arg
E
GTP
P A
AUG
GCC
tyr
ala
arg
10.36. Si és d’una cèl·lula procariota, la seqüència serà:
RNAm:
Translocació ribosomal.
L’RNAt que ha perdut
la cadena polipeptídica
passa al centre E i surt
del ribosoma
La cadena polipeptídica
passa a l’últim RNAt
que ha arribat
c) Els aminoàcids que se substitueixen més fàcilment
són els mateixos que en els dos casos anteriors: Met
i Trp.
Proc.
enzim
10.40.
10.35. a) Si tan sols es coneguessin els dos primers nucleòtids del codó, es podria conèixer l’aminoàcid incorporat en els casos següents: Ala, Arg, Gly, Leu,
Pro, Ser, Thr i Val.
10.38.
enzim
CGC UAU
E
GDP
AGG
CAC
P A
AGG
AUG
GCC
CGC UAU
CAC
10.41. 2.000 proteïnes " 150 aminoàcids/proteïna ! 300.000
aminoàcids. Com que cada aminoàcid necessita 3 nucleòtids d’informació, això significa 900.000 nucleòtids.
Com que cada 10 nucleòtids signifiquen 34 Å, els
900.000 nucleòtids tenen una longitud de 3.060.000 Å.
10.42.
SÍ
NO
SÍ
NO
SÍ
NO
DNA:
5’... T A C A A G T A C T T G T T T C T T ...3’
RNAm:
3’... A U G U U C A U G A A C A A A G A A ...5’
RNAm:
5’... A A G - A A A - C A A - G U A - C U U - G U A ...3’
Aminoàcids:
Lys - Lys - Glu -
Val - Leu - Val
!
10.43. Si les dues guanines (G) del DNA s’han canviat per
dues citosines (C), en l’RNAm les dues citosines (C)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
167
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 168
SOLUCIONARI
ara seran dues guanines (G); per tant, aquest RNAm i
la seqüència d’aminoàcids ara serà:
RNAm: 5’... A A G - A A A - G A A - G U A - C U U - G U A ...3’
Aminoàcids: Lys - Lys - Glu - Val - Leu - Val !
10.44.
DNA:
Nou DNA:
RNAm:
5’... T A C A A G T A C T T G T T T C T T ...3’
5’... T A C A A T A C T T T T T C T T ...3’
3’... A U G U U A U G A A A A A G A A ...5’
RNAm:
Aminoàcids:
5’... A A G - A A A - A A G - U A U - U G U - A ...3’
Lys - Lys - Lys - Tyr - Cys - !
10.45.
e) Aa5 és Lys, aa6 és Ser i aa7 és Val.
f) Els triplets assenyalats amb una E s’anomenen codó
i els assenyalats amb la F s’anomenen anticodó.
g) Es troba a l’aminoàcid aa1.
h) Es formaria el triplet UAG, que és un triplet d’aturada, i la síntesi de proteïna quedaria interrompuda.
LABORATORI
H2N - Lys - Met - Glu - COOH
Aminoàcids: H2N - Lys - Met - Glu - COOH
RNAm:
5’... AAA - AUG - GAA ... 3’
o
o
AAG
GAG
DNA possibles:
3’... TTT - TAC - CTT ...5’
3’... TTC - TAC - CTT ...5’
3’... TTT - TAC - CTC ...5’
3’... TTC - TAC - CTC ...5’
10.46.
HOOC - Lys - Met - Glu - NH2
Aminoàcids: H2N - Glu - Met - Lys - COOH
RNAm:
5’... GAA - AUG - AAA ...3’
o
o
GAG
AAG
DNA possibles:
3’... CTT - TAC - TTT ...5’
3’... CTC - TAC - TTT ...5’
3’... CTT - TAC - TTC ...5’
3’... CTC - TAC - TTC ...5’
INTERPRETACIÓ DE DADES
10.51. a) S’han trencat els enllaços fosfoestèrics que unien
els nucleòtids dels dos extrems del fragment separat en un filament, i els enllaços d’hidrogen que mantenien unides les seves bases nitrogenades amb les
bases nitrogenades de l’altre filament.
b) A partir de l’extrem 3’ s’hi afegiria un nucleòtid de
A, un altre de G, un altre de G i un altre de T, successivament.
c) Ho faria el DNA-polimerasa I.
10.52. a) S’està sintetitzant una proteïna.
b) A és RNAt, B és RNAm, C és la subunitat ribosòmica gran i D és la subunitat ribosòmica petita.
c) G’ és 5’, H’ és 5’ i I’ és 3’.
168
d) El centre M és el lloc P o centre peptidil i el centre
N és el lloc A o centre acceptor d’aminoàcils-RNAt.
10.53. Resposta model.
John Craig Venter va néixer el 14 d’octubre de 1946
a Salt Lake City (USA). És biòleg i home de negocis. Va
treballar al National Institute of Health on va aprendre la tècnica d’identificar ràpidament els RNAm de la
cèl·lula i la va utilitzar per identificar gens del cervell
humà, la qual cosa va voler patentar però no ho va
aconseguir. Al 1999 va començar el seu propi Projecte Genoma Humà amb propòsits comercials. Ha fundat diferents instituts i empreses dedicades a l’ús de
microorganismes modificats genèticament per a la producció de combustibles alternatius. A l’octubre del 2007
va anunciar que havia creat un cromosoma artificial
a partir d’elements químics. Darrerament ha centrat
les seves investigacions a obtenir un genoma complet d’ésser viu.
10.54. Resposta model.
Vida artificial?
La prestigiosa revista Science ha publicat recentment
que l’equip d’un investigador nord-americà, el Dr. Craig
Venter, ha sintetitzat artificialment el primer genoma
complet d’un ésser viu, Mycobacterium genitalium, un
bacteri que pot viure a les vies genitals dels animals.
Encara que en principi es pensava que aquest organisme era el més senzill i amb el DNA més curt que
existia, recentment s’han descobert dos bacteris més
petits i amb un DNA encara més curt.
L’interès per conèixer el genoma mínim o DNA més
petit en un ésser viu prové de l’objectiu d’arribar a
«crear» organismes amb unes propietats determinades que a nosaltres ens interessin. Els avantatges que
tindria la consecució d’aquests éssers vius serien que,
per exemple, podrien solucionar molts problemes mediambientals actuals, com la transformació o emmagatzematge de diòxid de carboni, producció de biocombustibles, neteja de contaminants...
Però aquests tipus d’organismes sintètics també podrien representar perills per a la humanitat, com per
exemple, que a més dels efectes beneficiosos en produeixin altres de perjudicials de manera col·lateral, que
per mutacions o recombinacions genètiques es formin
altres éssers vius que no poguéssim controlar i fossin
perjudicials... Sembla segur que són necessàries més
recerques en aquest sentit.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 169
SOLUCIONARI
PROVA D’AVALUACIÓ 1
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. Semiconservadora: cada molècula filla està formada per
una cadena de la molècula mare que actua com a motlle i una cadena acabada de formar. Conservadora: la nova molècula de DNA és completament nova i la molècula
original roman intacta. Dispersiva: no es conserven les cadenes originals, es barregen fragments de les dues cadenes.
1. Fent viure bacteris prèviament en un medi normal i posteriorment en un medi amb nitrogen pesant. Tot el DNA acabat de sintetitzar pels bacteris introduïts en el medi amb nitrogen pesant tenia una densitat intermèdia entre el DNA
pesant i el DNA no pesant, a la següent generació de bacteris apareixien dos tipus de DNA, un d’híbrid i un altre de
lleuger, i a la tercera generació la proporció de DNA híbrid
era més petita.
2. Són fragments d’RNA sintetitzats per la RNA-polimerasa,
que no necessita encebador, i després per la DNA-polimerasa, en direcció 5’ → 3’ sobre diferents regions del filament
patró de DNA, per poder solucionar el problema de la síntesi de DNA en direcció 5’ → 3’, quan el sentit de la cadena de DNA és l’oposat.
3. El DNA dels eucariotes està associat a les histones, per la
qual cosa se’n complica la replicació. La longitud del DNA
eucariòtic és molt més gran i en general no té un sol origen de replicació, sinó aproximadament un centenar. Aquestes diferències fan que el procés en eucariotes sigui més
lent.
4. a) 3’ UCAAGGACCG 5’.
b) 3’ TAAAGCCTTTGCCAU 5’.
c) 3’ TCAAGGACCG 5’.
5.
Glu
Ser
Ala
Gly
fragment
proteïna
GAA
TCT
GCT
GGT
DNA
CTT
AGA
CGA
CCA
DNA
GAA
UCU
GCU
GGU
RNAm
CUU
AGA
CGA
CCA
RNAt
6. Cada gen codifica per un enzim que té una funció concreta en el metabolisme. Si un gen en homozigosi, per exemple, fa que no se sintetitzi un enzim determinat, no es farà
una reacció bioquímica i això provocarà un efecte, ja sigui
defecte o malaltia. Hi ha, per tant, un paral·lelisme entre gen
i caràcter i entre gen i substància.
7. Introns: seqüències d’RNA sense sentit que s’eliminen.
Exons: seqüències que no s’eliminen. Fase de maduració.
8. Fase d’iniciació: AUG; l’aminoàcid metionina comença la
cadena proteica. Fase d’elongació: els codons responsables
són tots menys el d’inici i els d’acabament; es van incorporant els aminoàcids a la cadena polipeptídica. Fase d’acabament: UAA, UAG, UGA; no hi ha cap RNAt l’anticodó
del qual en sigui complementari, i no s’hi afegeix cap aminoàcid.
9. Estalviar recursos, no fabricar aminoàcids si ja n’hi ha al
medi. L’operó té un repressor que en estat normal és inactiu, per la qual cosa es fabriquen constantment els enzims necessaris per produir la histidina; però, si hi ha histidina en el medi, el repressor es torna actiu i es fixa sobre
l’operador i es reprimeix la síntesi d’histidina. Repressió
enzimàtica.
2. Amb els segments d’Okazaki: fragments d’RNA sintetitzats
per la RNA-polimerasa, que no necessita encebador, i després per la DNA polimerasa, en direcció 5’ → 3’ sobre diferents regions del filament patró de DNA; posteriorment, després de perdre la porció d’RNA, es fusionen entre si, i fan
la sensació que el nou filament de DNA creix en direcció
3’ → 5’.
3. Helicasa: separa les cadenes de DNA; topoisomerasa II o
girasa: talla les dues cadenes del DNA; primasa: RNA-polimerasa que sintetitza un fragment curt d’RNA que actua
com a encebador; DNA-polimerasa III: comença a sintetitzar un filament de DNA; DNA-polimerasa I: substitueix els
nucleòtids d’RNA per nucleòtids de DNA.
4. Filament de creixement continu: nou filament de DNA sintetitzat per la DNA-polimerasa III en direcció 5’ → 3’; filament de creixement discontinu: nova cadena de DNA
formada per la DNA-ligasa a partir de la unió dels fragments
d’Okazaki: filament conductor: és el filament de creixement continu; filament retardat: és el filament de creixement
discontinu.
5. Cada gen codifica per un enzim que té una funció concreta en el metabolisme. Si un gen en homozigosi, per exemple, fa que no se sintetitzi un enzim determinat, no es farà
una reacció bioquímica i això provocarà un efecte, ja sigui
defecte o malaltia. Hi ha, per tant, un paral·lelisme entre gen
i caràcter i entre gen i substància.
6.
TAC
TTT
CAG
TCA
DNA
ATG
AAA
ATC
AGT
DNA
AUG
AAA
GUC
AGU
RNAm
UAC
UUU
CAG
UCA
anticodó RNAt
Met
Lys
Val
Ser
aminoàcid
7. Transcripció: pas de DNA a RNAm; es dóna al nucli. Traducció: pas d’RNAm a seqüència d’aminoàcids; es dóna al
citoplasma.
8. A la presència dels introns: seqüències d’RNA sense sentit que s’eliminen a la fase de maduració i només romanen
els exons: seqüències que no s’eliminen.
9. Estalviar recursos, no fabricar enzims si al medi no hi ha lactosa. El repressor produït pel gen regulador s’associa a la
zona operadora i impedeix que la RNA-polimerasa transcrigui els gens estructurals; si hi ha lactosa, aquesta s’associa
amb el repressor el qual esdevé inactiu i, per tant, es transcriuen els gens estructurals. Inducció enzimàtica.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
169
917280 _ 0158-0171.qxd
10
30/12/08
12:55
Página 170
SOLUCIONARI
FITXA DE REFORÇ
3
T
A…
3
3
G
3
C
3
3
P
T
A…
3
5
P
5
2. DNA-polimerasa, desoxiribonucleòtids-5-trifosfats d’adenina, timina, guanina i citosina, ions Mg2+ i una molècula de
DNA.
P
G…
5
P
5
P
C…
3
5
P
5
P
P
5
dia entre el DNA pesant i el DNA no pesant, per tant es
tractava d’un DNA híbrid i es descartava la hipòtesi conservadora. En la següent generació de bacteris apareixien
dos tipus de DNA, un d’híbrid i un altre de lleuger, i a la
tercera generació la proporció de DNA híbrid era més petita, i així es descartava la hipòtesi dispersiva.
5
1.
3
Les cadenes només poden créixer en sentit 5’ → 3’.
2. Els mateixos nucleòtids, que en principi tenen la forma de
nucleòtids trifosfat, perden dos dels seus grups fosfat, cedeixen l’energia d’aquests enllaços.
3. a) AACGTCTTGCCA.
3. Helicasa: separa les cadenes de DNA; topoisomerases:
eliminen les tensions de les cadenes de DNA; RNA-polimerasa: sintetitza un fragment curt d’RNA que actua com
a encebador; DNA-polimerasa III: comença a sintetitzar
un filament de DNA; DNA-polimerasa I: substitueix els nucleòtids d’RNA per nucleòtids de DNA; DNA-ligasa: empalma entre si els diferents fragments.
4. Heterozigòtic, de manera que els dos gens recessius, un
del pare i un de la mare, es puguin trobar en homozigosi
en algun descendent.
b) AACGUCUUGCCA.
c) lys - val - leu - pro.
4.
5. Vegeu l’esquema de la pàgina 201 del llibre de l’alumne.
L’anticodó es troba a la part més inferior de la molècula,
gairebé plana.
6. Correspondència entre una seqüència de nucleòtids del
DNA i la seqüència d’aminoàcids de la proteïna que codifica. Transcripció i traducció. Transcripció: pas de DNA
a RNAm; es dóna en el nucli. Traducció: pas d’RNAm a
seqüència d’aminoàcids; es dóna en el citoplasma.
Cadena normal
Cadena marcada
5. 31% de guanina, 19% d’uracil, 19% d’adenina i 31% de citosina. Perquè a l’RNA en lloc de timina hi ha uracil.
6. Transcripció: pas de DNA a RNAm; es dóna en el nucli.
Traducció: pas d’RNAm a seqüència d’aminoàcids; es dóna en el citoplasma.
7. Centre peptidil o centre P, on se situa el primer aminoacilRNAt; centre acceptor o centre A, on se situen els aminoacils-RNAt següents; centre de sortida o centre E, on se
situa l’RNAt sense aminoàcid. Dibuix: vegeu la pàgina 202
del llibre de l’alumne.
8. Entre el grup carboxílic (COOH) i el grup amina (NH2).
CO – NH, amb alliberació d’una molècula d’aigua. S’anomena enllaç peptídic.
9. a) 5’ UCGAAUCGCAACUGGCAU 3’.
b) ser - asn - arg - asn - trp - his.
c) AGC; GTA.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Tot el DNA acabat de sintetitzar pels bacteris introduïts en
el medi amb nitrogen pesant tenia una densitat intermè-
170
7. Síntesi de DNA a partir d’RNA. La poden fer alguns virus.
Es tracta de virus amb RNA com a material genètic i en
sintetitzar DNA a partir de l’RNA, poden modificar el DNA
de les cèl·lules hostes.
8. Bàsicament que en la transcripció es necessiten ribonucleòtids trifosfats de A, C, G i U, i RNA-polimerases, i en
la duplicació del DNA es necessiten DNA-polimerasa, desoxiribonucleòtids-5-trifosfats de A, C, G i T.
9. RNA-polimerasa: encarregada de la síntesi pròpiament;
poli-A-polimerasa: afegeix a l’extrem final 3’ la cua de poli-A; RNPpn: duu a terme la maduració o separació dels
introns; RNA-lligases: empalmen els exons.
10. Si una base codifiqués per a un aminoàcid, només es podrien utilitzar 4 aminoàcids (n’hi ha 20). Si cada dues bases codifiquessin per a un aminoàcid es podrien codificar
16 aminoàcids. Cada tres bases codifiquen per a un aminoàcid perquè així se’n poden codificar 64. Com que tenim 20 aminoàcids, hi ha triplets d’acabament, un triplet d’inici i molts aminoàcids poden ser codificats per
diferents triplets, la qual cosa dóna més seguretat al procés.
11. L’AMPc associat al CAP té una gran afinitat per una zona del promotor i sense la seva presència la RNA-polimerasa no s’hi pot acoblar. Quan augmenta el nivell de glucosa a la cèl·lula disminueix el nivell d’AMPc perquè no
hi ha prou fosfat per formar-lo, ja que aquest s’usa en passar la glucosa a glucosa-6-fosfat.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0158-0171.qxd
1
30/12/08
12:55
Página 171
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
171
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 172
Les mutacions, els gens
i l’enginyeria genètica
MAPA DE CONTINGUTS
EL DNA
conté
gens
s’hi produeixen
mutacions
poden ser
poden
desenvolupar
naturals
es poden modificar per
es desxifren pel
enginyeria genètica
projecte
Genoma Humà
pot millorar
pot tenir
teràpia de malalties
riscos
producció agrícola i animal
implicacions ètiques
càncer
induïdes per
agents mutàgens
segons on tenen lloc
gèniques
cromosòmiques
genòmiques
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Per assimilar correctament aquesta unitat cal assegurar-se que l’alumnat recorda bé la composició química
dels àcids nucleics, sobretot pel que fa a les seqüències de bases. S’ha de tenir en compte que en el DNA
hi ha escrits els caràcters genètics de cada individu segons un llenguatge químic.
2. Convé deixar clar que totes les cèl·lules d’un organisme tenen el mateix material genètic, ja que totes
procedeixen d’una única cèl·lula original, per la qual cosa qualsevol variació genètica que es doni en aquesta
cèl·lula original es trobarà en totes les cèl·lules de l’organisme.
3. També convé fer pensar a l’alumnat en les connotacions ètiques derivades de l’aplicació de l’enginyeria
genètica, plantejant a l’aula qüestions com ara: fins a quin punt es pot arribar en la manipulació de gens
humans, de gens animals o de gens vegetals?, l’accés a la informació relativa a cada individu ha de ser lliure,
confidencial?...
4. Pot ser interessant completar el treball de la unitat amb debats, comentaris sobre esdeveniments científics
i notícies relacionades amb les qüestions treballades, per tal d’ajudar l’alumnat a entendre les implicacions
de la ciència en la societat.
172
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 173
Les mutacions, els gens
i l’enginyeria genètica
OBJECTIUS
1. Comprendre les lleis i els mecanismes moleculars
i cel·lulars de l’herència.
2. Valorar la importància de les aportacions de la biologia
en els camps de la biotecnologia i la reproducció
assistida.
3. Situar els coneixements biològics en el marc general
de la ciència, de la tècnica i de la tecnologia,
i en la perspectiva dels problemes que té plantejats
la humanitat.
4. Analitzar el paper de les mutacions en l’evolució
i les conseqüències que tenen en l’espècie
humana.
5. Analitzar algunes aplicacions i limitacions
de la manipulació genètica en vegetals, animals
i en l’ésser humà, així com les implicacions
ètiques, i valorar l’interès de la investigació
del genoma humà en la prevenció de malalties
hereditàries.
CONTINGUTS
• Reconeixement del paper del DNA com a portador de la informació genètica i la naturalesa del codi genètic,
relacionant les mutacions amb alteracions en la informació i amb la variabilitat dels éssers vius i amb la salut
de les persones. (Objectiu 1)
• Descripció de la morfologia dels cromosomes i anàlisi dels cariotips. (Objectius 1 i 4)
• Significació de les mutacions gèniques, cromosòmiques i genòmiques, així com les conseqüències que tenen
en l’espècie humana (Objectiu 4)
• Valoració argumentada d’algunes aportacions de l’enginyeria genètica en la salut humana: dilemes ètics en relació
amb la detecció precoç de malalties genètiques i la teràpia gènica. (Objectius 2, 3 i 5)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
Solucionar problemes relacionats amb el mecanisme de síntesi de proteïnes. (Objectiu 1)
6
3
Descriure la morfologia dels cromosomes i analitzar cariotips. (Objectius 1 i 4)
7
5, 6, 7
Diferenciar els tipus de mutacions. (Objectiu 4)
5
4
1, 2, 3, 4
1, 2
Descriure adequadament els conceptes principals de l’enginyeria genètica.
(Objectius 2, 3 i 5)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
173
917280de172a183.qxd
11
13/1/09
09:29
Página 174
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Defineix els conceptes d’enginyeria genètica, tecnologia del DNA recombinant i biotecnologia.
2
Què són els enzims de restricció? Quina funció tenen?
3
Quin nom té el procés d’obtenció d’individus a partir de cèl·lules somàtiques?
4
Marca la millor resposta d’entre les quatre opcions:
1) Quina d’aquestes molècules no intervé en els processos d’enginyeria genètica?
a) DNA ligases
b) enzims de restricció
c) plàsmids
d) DNA polimerases
2) Com es pot introduir el DNA d’una cèl·lula en una altra cèl·lula diferent?
a) mitjançant la infecció amb virus
b) mitjançant cromosomes artificials de llevats
c) mitjançant plàsmids bacterians
d) Totes les respostes són correctes.
3) Quines característiques ha de tenir un hoste per a un vector de clonació?
a) Ha de tenir capacitat de creixement ràpid en un medi econòmic.
b) No ser perjudicial o patogen.
c) Tenir els enzims adequats per a la replicació del vector.
d) Ser capaç d’acceptar el DNA exogen.
e) Totes les respostes són correctes.
4) La transferència de gens...
a) pot fer-se entre individus d’espècies diferents, però sempre que siguin evolutivament propers.
b) pot fer-se entre dues espècies qualsevol.
c) ha de fer-se sempre entre individus de la mateixa espècie.
d) pot fer-se entre dues espècies qualsevol, però amb el mateix nombre de cromosomes.
5) Quin nom rep la molècula de DNA en la qual s’han introduït gens estranys?
a) DNA manipulat
b) DNA transgènic
c) DNA clonat
d) DNA recombinant
174
5
Indica dos tipus de mutacions gèniques
(alteracions de la seqüència del DNA)
i digues en què consisteixen.
6
La figura de la dreta mostra la seqüència
d’aminoàcids de part d’un polipèptid codificat
per un gen normal, així com els corresponents
segments de polipèptids codificats per tres
mutacions diferents d’aquest gen.
Quins tipus de mutacions es poden haver
produït en cada cas?
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
13/1/09
09:29
Página 175
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
En què consisteix la clonació molecular?
2
Marca la millor resposta d’entre les quatre opcions:
1) Els enzims de restricció...
a) són exonucleases.
b) afegeixen DNA al gens.
c) tallen molècules de DNA en punts precisos.
d) totes les respostes anteriors són falses.
2) La teràpia gènica...
a) introdueix DNA aliè a l’interior d’un procariota amb finalitat terapèutica.
b) usa òrgans animals d’altres espècies.
c) podria guarir una malaltia hereditària.
d) és la producció d’antibiòtics per clonació molecular.
3) Per passar els gens d’una espècie a l’altra, l’enginyeria genètica utilitza especialment...
a) la conjugació i la transducció
b) la transducció i la transformació
c) la conjugació i la transformació
d) l’intercanvi entre introns i exons
4) La biotecnologia...
a) és més moderna que l’enginyeria genètica.
b) usa microorganismes i plantes, però no animals.
c) s’usa en la producció de medicaments.
d) Totes les respostes anteriors són correctes.
3
Indica quines classes de mutacions cromosòmiques estructurals coneixes i explica breument
en què consisteixen.
4
En la figura de la dreta es representen les dotacions
cromosòmiques de les cèl·lules de diferents individus
(1, 2, 3 i 4) d’una espècie vegetal (2n ! 6). Indica quins
tipus de mutacions els afecten.
C
B
C
A
L’estudi citogenètic d’un nen amb síndrome de Down
va demostrar que tenia una dotació cromosòmica normal
(2n ! 46). Ara bé, un dels cromosomes de la parella 14 era
més llarg del normal. En analitzar els cariotips dels pares
es va observar que, mentre que el pare tenia una dotació
cromosòmica normal, la mare tenia l’anomalia que s’observa
en la figura. Quina classe d’anomalia és? Justifica la resposta.
B
A
1
5
A
B
C
2
C
B
A
B
C
A
A
A
B
A
B
C
C
C
A
B
3
mare
4
pare
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
175
917280de172a183.qxd
11
13/1/09
09:29
Página 176
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Què són les mutacions? Quins avantatges poden aportar als éssers vius?
2
Digues les diferències que hi ha entre les mutacions gèniques, les cromosòmiques i les genòmiques.
3
Explica què succeeix en la meiosi que fa que a partir d’una cèl·lula mare es formin dues cèl·lules filla amb
la meitat del nombre de cromosomes que la cèl·lula mare, i com aquest tipus de divisió cel·lular pot originar
mutacions genòmiques.
4
Defineix els conceptes següents: letal, agent mutagen, dotació haploide, dotació diploide, gen.
5
Els agents mutàgens es poden dividir en dos grans grups. Digues quins són aquests grups
i per què es caracteritzen, i posa dos exemples de cada grup.
6
Explica com els gens que estan al DNA controlen els caràcters dels éssers vius.
7
Què és la biotecnologia? Esmenta les aplicacions clàssiques de la biotecnologia que coneguis.
8
En l’aplicació de l’enginyeria genètica a la teràpia de malalties humanes es distingeix entre teràpia
de la cèl·lula somàtica i teràpia de la cèl·lula germinal. Explica la diferència que hi ha entre aquests
dos tipus de teràpia i les conseqüències que se’n deriven.
9
Explica l’esquema següent d’enginyeria genètica i posa el nom a les parts assenyalades amb línies.
10 Què és el cicle cel·lular? Què passa en el cicle cel·lular de les cèl·lules cancerígenes?
11 Quines són les causes considerades més importants de l’aparició del càncer?
Què tenen en comú totes aquestes causes?
176
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
13/1/09
09:29
Página 177
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Segons alguns estudis, en l’espècie humana la taxa de mutació germinal és d’un gen mutat per
cada 50.000 gens. Si aquesta espècie conté uns 25.000 gens en cada dotació haploide de cromosomes,
indica el percentatge aproximat d’individus que posseiran de mitjana un gen mutat en cada generació.
2
Un agent mutagen és l’àcid nitrós, que
transforma la base nitrogenada adenina
en hipoxantina (H), amb la particularitat
que aquesta darrera s’aparella amb
la citosina en lloc de la timina. Quins
canvis tindran lloc en la molècula
de DNA i en la proteïna resultant
si es dóna la mutació dita en la segona
adenina de la cadena superior
de la molècula de DNA següent
i suposant que es transcrigui la cadena
inferior:
3’ TTCGATCGCTAT 5’
Primera lletra (extrem 5’)
UUU
UUC
U UUA
UUG
phe UCU
UCC
leu UCA
UCG
CUU
CUC
C CUA
CUG
leu
CCU
CCC
CCA
CCG
AUU
AUC
A AUA
AUG
ACU
ACC
ACA
met ACG
GUU
GUC
G GUA
GUG
GCU
GCC
GCA
GCG
ile
val
G
ser
UAU
UAC
UAA
UAG
tyr UGU
UGC
stop UGA
stop UGG
CAU
CAC
CAA
CAG
his
pro
thr
ala
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
gln
asn
lys
asp
glu
U
C
stop A
trp G
cys
U
C
A
G
CGU
CGC
CGA
CGG
arg
AGU
AGC
AGA
AGG
U
C
arg A
G
GGU
GGC
GGA
GGG
U
gly C
A
G
ser
Tercera lletra (extrem 3’)
5’ AAGCTAGCGATA 3’
Segona lletra
C
A
U
Clau genètica.
3
Les cèl·lules tenen diversos sistemes de reparació de les mutacions gèniques del DNA, un dels més coneguts
és la reparació amb escissió. Indica els enzims que intervenen en aquest tipus de reparació juntament
amb la funció que fa cadascun.
4
Explica en què consisteixen els canvis tautomèrics en les mutacions gèniques.
5
Quins són els efectes de les radiacions ionitzants en els àcids nucleics?
6
Les cèl·lules eucariotes tenen entre el 10% i el 50% de DNA altament repetitiu, que se sap que
és genèticament inactiu. Quin origen se suposa que deu tenir aquest DNA altament repetitiu?
7
Què són les endonucleases de restricció? Quina importància tenen en l’enginyeria genètica?
8
El DNA eucariòtic presenta introns i exons, mentre que en el DNA bacterià no hi ha introns. Si es vol introduir
un gen eucariòtic en un bacteri, quina tècnica s’utilitza per evitar la introducció d’introns o fragments sense
informació genètica en el DNA bacterià?
9
En l’aplicació de l’enginyeria genètica en la teràpia de malalties humanes s’utilitzen les anomenades vacunes
recombinants. Explica quina característica tenen aquestes vacunes i com s’obtenen.
10 En l’enginyeria genètica moltes vegades és necessari utilitzar un marcador associat al gen que volem introduir
en una cèl·lula per poder comprovar si aquest gen s’ha introduït realment en la cèl·lula o no. Posa dos
exemples de gens marcadors.
11 En la lluita contra el càncer es comencen a utilitzar els anticossos monoclonals. Explica què són aquests
anticossos i com s’aconsegueix produir-ne.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
177
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 178
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
11.9. Perquè l’individu en té prou amb el gen al·lel contingut en el cromosoma homòleg.
• Perquè la recombinació només genera noves combinacions
de gens, però no nous gens. Si no fos per la mutació, els organismes actuals tindrien els mateixos gens que les primeres formes de vida, és a dir, serien molt semblants a aquests
o, el que és més probable, la vida hauria desaparegut. Les
mutacions, malgrat que generalment comporten un perjudici a l’individu, a través de la transformació d’unes espècies
en unes altres, han permès la continuïtat de la vida al llarg
de milions anys. També han possibilitat l’aparició de formes
cada vegada més complexes, fins a l’ésser humà, que és capaç d’adonar-se de tot aquest camí.
11.10. Perquè per contenir informació sobre estructures i funcionaments més complexos cal tenir més DNA.
11.11. O no tindrà la zona que va canviar de lloc o la tindrà
duplicada. (Contindrà també la zona homòloga de l’altre cromosoma).
11.12. Perquè presenten fulles i fruits més grans, i aquests
sovint estan mancats de llavors, per això són més fàcils de menjar. Els triploides són estèrils perquè com
que hi ha tres exemplars de cada tipus de cromosoma, durant la meiosi, el cromosoma senar no troba un
cromosoma homòleg per fer la sinapsi, per la qual cosa la meiosi s’interromp i no es formen les cèl·lules reproductores. Els tetraploides generalment són fèrtils
perquè, com que hi ha quatre exemplars de cada tipus de cromosoma, sí que es poden aparellar de dos
en dos per fer la sinapsi.
ACTIVITATS
11.1. Són alteracions totalment a l’atzar, és a dir, no van dirigides cap a una finalitat concreta.
11.2. Les mutacions generalment empitjoren la informació inicial, ja que una alteració sense sentit normalment dóna
lloc a una informació defectuosa. Malgrat tot, són la base de l’evolució, perquè sense les mutacions, només existiria la informació dels primers tipus d’organismes vius.
11.13. Quan apareix amb certa recurrència en la genealogia
d’una família és perquè els individus, malgrat que no
pateixen la síndrome de Down, presenten una translocació d’un segment del cromosoma 21 a un altre tipus
de cromosoma. Quan en la descendència s’ajunten dos
cromosomes 21 normals i un exemplar del cromosoma portador del segment del cromosoma 21, apareix
un nou cas de síndrome de Down. En les famílies en
les quals la síndrome de Down apareix espontàniament,
sense que hi hagi antecedents amb més freqüència
del que és normal, és perquè durant la meiosi hi ha
hagut un error en la distribució dels cromosomes, i els
dos exemplars del cromosoma 21 han anat a parar
junts a un dels gàmetes, el que després ha participat
en la formació del zigot del nou individu.
11.3. La causa pot ser que hagi estat una mutació en una
cèl·lula embrionària inicial.
11.4. La causa és que només en la població que existia en
aquella illa es va produir la sèrie de mutacions que van
configurar la nova espècie.
11.5. Si en lloc d’una A hi ha una G, és una transició; si hi
ha una T en lloc d’una C, és una transició; si en lloc d’una G hi ha una C, és una transversió, i si falta un nucleòtid de C, és una deleció. Aquesta última és la més
important, ja que implica que a partir d’ella tindrà lloc
un corriment en l’ordre de lectura.
10.14. Es tracta d’una aneuploïdia del tipus tetrasomia.
11.6. En el triplet CGG.
10.15. Seria una euploïdia del tipus triploïdia.
10.7. En els triplets de DNA 5’ - GGG - 3’ i 5’ - AGG - 3’.
Aquests codifiquen els triplets d’RNAm 5’ - CCC - 3’ i 5’
- CCU - 3’, que es tradueixen per prolina. Tan sols que
canviï el nucleòtid intermedi de G per un nucleòtid de
A, sortiran els nucleòtids d’RNAm 5’ - CAC - 3’ i 5’ - CAU
- 3’, que es tradueixen per histidina.
11.16. Perquè els rajos X (RX) són un important agent mutagen, mentre que els ultrasons que s’utilitzen en les ecografies no ho són. L’aparició de mutacions en cèl·lules
òssies, musculars o epidèrmiques, tret que aquestes
!
| | | | |
A C A T C
.. ... .. .. ...
!
DNA del progenitor
T G
| |
!
!
!
Segona
duplicació
del DNA
| | | | |
A C A T C
.. ... .. .. ...
T G T A G
| | | | |
!
!
Resultat de la
primera generació
Tipus silvestre
T
|
|
A
..
G
|
|
C
...
T
|
|
G
...
A
|
|
T
..
G
|
!
|
C
...
Mutant
T
|
|
A
..
G
|
|
C
...
C
|
|
A
..
A
|
|
T
..
G
|
!
|
C
...
Tipus silvestre
T G T A G
| | | | |
!
!
| |
A C
.. ...
T G C A G
| | | | |
!
!
T G T A G
| | | | |
Duplicació
del DNA
| | | | |
A C A T C
.. ... .. .. ...
!
!
| | | | |
A C A T C
.. ... .. .. ...
!
|
|
| T C ..
.
A ..
G
..
C A | |!
|
|
A | |
.. T
.. C
T A ...
|
| G
|
!
!
Forma tautomèrica
de l’adenina
!
11.8. Es tracta de mutacions puntuals del tipus transicions.
!
| | | | |
A C A T C
.. ... .. .. ...
T G T A G
| | | | |
Tipus silvestre
!
Resultat de la segona generació
178
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 179
SOLUCIONARI
cèl·lules quedin transformades en cèl·lules cancerígenes, no són perilloses, ja que si moren són substituïdes ràpidament per les descendents de les cèl·lules
acompanyants. En canvi, una cèl·lula afectada en un
embrió, com que pot ser l’origen de tot un òrgan, pot
comportar tot un òrgan anormal. Per la mateixa raó, les
substàncies que afavoreixen les mutacions, com ara el
tabac i l’alcohol, estan desaconsellades a les dones
gestants.
11.17. Es pot evitar no fumant, si no consumim aliments fumats ni pa torrat massa cremat.
11.18. Recó és la part més petita d’una informació genètica
capaç de recombinar-se. Mutó és la part més petita
d’una informació genètica capaç de mutar. Cistró és
la part més petita d’una informació genètica capaç
de codificar una funció.
11.19. El recó i el mutó corresponen a un nucleòtid i, per tant,
són més petits que el cistró, que equival a un gen.
11.20. Els que codifiquen RNA diferents de l’RNA missatger, és a dir, els que codifiquen RNA nucleolar, RNA
de transferència, etc.
11.21. Són gens continguts en una mateixa seqüència de nucleòtids. Les informacions que duen són diferents perquè un gen comença en un nucleòtid, i l’altre, al nucleòtid següent.
11.22. Perquè la cèl·lula necessita constantment una gran
quantitat d’aquestes molècules per tenir un funcionament normal.
11.23. Es considera que poden ser essencials en l’aparellament mecànic i en la secreció dels cromosomes durant la mitosi i la meiosi.
11.24. La possible explicació és que al DNA de les cèl·lules hi
ha les informacions pròpies de les espècies antecessores en el procés evolutiu, que ara ja no són funcionals. D’altra banda, la selecció natural no elimina les
duplicacions que no comporten deficiències, i això és
un avantatge, perquè augmenten la quantitat de DNA
susceptible de mutar i aportar nous gens beneficiosos.
11.25. Permeten generar més productes (proteïnes, RNAt,
RNAr, etc.).
11.26. Com que els gens duplicats són una mica diferents entre si, generen una pluralitat de proteïnes similars però no idèntiques, que en el cas d’un canvi en les condicions ambientals, augmenten la probabilitat que n’hi
hagi alguna de prou apta per a les noves condicions.
11.27. Codifiquen substàncies que eren necessàries en les
formes antecessores però que ara ja no es necessiten.
11.28. Perquè amb aquests antibiòtics es pot constatar si
els nous gens s’han incorporat o no al genoma del bacteri. Si els bacteris ja no moren, és que han incorporat
aquests gens.
11.29. Perquè, com que els gens de les cèl·lules eucariotes
presenten introns i com que als bacteris no hi ha processos de maduració de l’RNA missatger, també es traduiran els introns. Com que l’RNA missatger madur es-
tà mancat d’introns, el DNA complementari sintetitzat
per la retrotranscriptasa sí que es pot incorporar al genoma bacterià i així donar lloc al polipèptid volgut.
11.30. La conjugació i la transducció.
11.31. S’hauria d’afegir una DNA-polimerasa convencional
després de cada escalfament a 80 ºC per separar la
doble hèlix, ja que l’anterior DNA-polimerasa s’hauria
desnaturalitzat. Això faria que aquesta tècnica fos massa laboriosa.
11.32. S’ha d’afegir lactosa al medi.
11.33. Perquè, a diferència del que passa en les plantes, no
es coneix cap organisme que introdueixi plasmidi a les
cèl·lules humanes.
11.34. Perquè el retrovirus utilitzat per fer arribar el gen correcte provocava la transformació cancerosa de les cèl·lules d’alguns pacients.
11.35. Perquè, a més, s’ha d’aconseguir que el gen introduït
s’expressi i que no provoqui altres alteracions en els
pacients.
11.36. Perquè, com que la fecundació de la major part dels
peixos és externa, és molt més fàcil la introducció de
nous gens abans que s’uneixin el nucli de l’espermatozoide i el nucli de l’òvul.
11.37. Perquè els bacteris normalment ja incorporen material
genètic a través dels pèls sexuals, mentre que les cèl·lules de les plantes i els animals no. Aquest material s’incorpora fàcilment al genòfor (DNA) bacterià, i el seu
cultiu és més fàcil i econòmic que el de les plantes o
el dels animals.
11.38. Perquè així se’n pot controlar l’expressió. Per exemple,
si s’ha inserit juntament amb els gens estructurals a
l’operó lac, n’hi haurà prou d’afegir lactosa al medi perquè aquest gen sigui transcrit.
11.39. És un organisme en les cèl·lules del qual hi ha inserit
un o més gens d’una altra espècie.
11.40. La solució és: 1) amb g, 2) amb h, 3) amb j, 4) amb b,
5) amb i, 6) amb f, 7) amb e, 8) amb c, 9) amb a i 10)
amb d.
11.41. Les conclusions principals són:
a) Que els organismes més senzills, com Escherichia
coli i Saccharomyces cerevisiae, que són organismes unicel·lulars, procariotes i eucariotes respectivament, tenen menys milions de nucleòtids que els
pluricel·lulars, com ara tota la resta.
b) Que si es consideren els tres grups següents:
unicel·lulars procariotes, unicel·lulars eucariotes i
tots els pluricel·lulars, hi ha una relació directa entre el nombre de milions de nucleòtids i el nombre
de gens.
c) Que en els organismes pluricel·lulars eucariotes no
s’observa la relació abans esmentada, ja que hi ha
organismes amb un nombre de nucleòtids molt diferent i que, en canvi, tenen un nombre de gens
semblant.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
179
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 180
SOLUCIONARI
11.42. Com que es tracta d’una cèl·lula diploide hi ha 46 cromosomes, per tant, hi ha 2 ! 25 " 103 # 5 · 104 gens.
Per calcular el nombre de nucleòtids total: 2 ! 3 · 109 #
# 6 " 109 nucleòtids.
11.43. Perquè així es pot disposar d’un referent de DNA normal amb el qual poder comparar el DNA de persones
afectades de malalties genètiques i poder deduir on hi
ha la diferència. Això és el primer pas per arribar a la
curació per mitjà de teràpia gènica.
11.44. Escherichia coli i Drosophila melanogaster són les dues
espècies més utilitzades en tots els laboratoris del món
per fer estudis de genètica. Saccharomyces cerevisiae
també és molt utilitzat en aquests experiments i, a més,
també és molt utilitzat en la indústria. També s’utilitza molt Arabidopsis thaliana. Caenorhabditis elegans
es va escollir perquè tenia només 859 cèl·lules i Homo
sapiens per l’interès en el món de la medicina.
11.45. Que sorgeixin plagues, que desapareguin espècies naturals (salvatges i agrícoles) perquè són menys competitives, que neixin nous bacteris i virus patògens per
a l’espècie humana i per a altres espècies, i que es contaminin les aigües amb substàncies tòxiques noves produïdes pels organismes transgènics.
11.46. Respecte de l’alimentació, l’avantatge que se n’obté és
la fabricació d’espècies més rendibles (més producció
neta) i més resistent a les malalties, a les inclemències
del temps, a l’emmagatzematge i al transport. Respecte de la salut, cal esperar la curació dels individus afectats de malalties genètiques per mitjà de la inserció dels
gens correctes, tant en ells com als seus descendents
quan encara són embrions.
11.47. Tota actuació humana ha de tenir límits ètics, en tant
que pot influir directament o indirectament en altres
éssers humans. Per tant, per motius científics no és lícit experimentar amb éssers humans contra la seva voluntat o sense haver-los informat completament, o amb
embrions humans aprofitant que no tenen voluntat, o
posar greument en perill la seva vida innecessàriament,
etc. Tampoc no és lícit fer experiments que puguin posar en perill l’equilibri ecològic del planeta.
11.48. Els especialistes en ètica són els qui han d’establir
les normes ètiques. En primer lloc, els juristes, que han
d’estar molt ben informats pels científics. Després, la
societat ha d’aprovar aquestes normes, primer als parlaments de cada país i, finalment, als parlaments internacionals, ja que aquests temes afecten tota la humanitat. Els científics tan sols són responsables que
allò que afirmen correspongui amb la realitat, i que durant la seva investigació no s’hagi atemptat contra la
dignitat humana ni s’hagi posat en perill la humanitat. Els científics no són els responsables del mal ús
que altres facin dels seus descobriments.
11.49. Mai no es pot tenir una seguretat absoluta del que pot
passar. Atès que els efectes negatius dels organismes transgènics poden ser molt greus, ja que tan sols
tenim una vida i tan sols un planeta per poder viurehi, s’han d’extremar les precaucions. Abans d’introduir
180
un gen a un ésser humà, calen anys d’experimentació
del comportament d’aquest gen en animals de laboratori. Abans de la introducció d’una espècie transgènica al medi natural, calen anys d’experimentació de cultius en laboratoris aïllats del medi natural, i també és
recomanable la inserció de gens que facilitin l’eliminació de l’espècie transgènica en cas de necessitat, etc.
11.50. La finalitat de la ciència és únicament conèixer millor
la realitat. L’ús que es faci dels descobriments no és ni
congruent ni incongruent amb la finalitat de la ciència.
El fet que els pares, gràcies a la ciència, puguin decidir que el futur fill tingui la pell d’un color determinat,
no té res a veure amb la finalitat de la ciència. Es pot
comentar que tota tècnica implica riscos i, per tant, tan
sols s’ha d’aplicar quan el benefici sigui molt gran, com
ara la curació d’una malaltia, i aquest no és el cas.
11.51. Un principi bàsic de l’ètica és que no pel fet que una
cosa sigui tècnicament possible, necessàriament
ha de ser èticament acceptable. La dignitat humana fa
que no sigui lícit aplicar als humans algunes tècniques
que s’utilitzen en animals. Qualsevol persona té dret,
tret d’una desgràcia irremeiable, a tenir un pare i una
mare i a créixer en una família, en lloc de néixer i créixer en un laboratori. Les tendències més generals en
bioètica són les següents: no considerar correcte la utilització de tècniques encaminades a la millora de la raça (l’anomenat «fill a la carta»), tan sols acceptar l’enginyeria genètica en cas de perill de transmissió d’una
malaltia al fill, i no admetre la clonació ni la partenogènesi encaminades a produir individus genèticament
idèntics al seu progenitor, ni el desenvolupament d’embrions fora de l’úter matern, ni la hibridació d’humans
amb altres espècies. En la legislació espanyola es prohibeix la congelació i l’experimentació amb embrions
de més de catorze dies, atès que, a partir d’aquesta
data, ja no es donen casos de divisió de l’embrió en
dos embrions (que donaria germans univitel·lins), ni la
unió de dos en un, per la qual cosa ja és segur que
es té un sol individu (vegeu la pàgina 236 del llibre).
INTERPRETACIÓ DE DADES
11.52. Perquè tan sols en un dels quatre casos hi ha informacions relacionades amb el cromosoma 21 que estan
per triplicat.
11.53. Poden produir bucles les delecions intercalades i les
duplicacions intercalades.
Poden produir terminacions esglaonades les delecions
finals i les duplicacions finals.
Els bucles estan formats per un sol filament, mentre
que les nanses d’inversió estan constituïdes pels dos
filaments. Els bucles apareixen quan un dels filaments
és més curt que l’altre, mentre que les nanses apareixen quan tots dos tenen la mateixa llargada i tan sols
difereixen en la direcció d’un dels segments.
10.54. a) abcdedefghij: hi ha hagut una mutació cromosòmica, concretament una duplicació del segment de.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 181
SOLUCIONARI
b) abcfedghij: hi ha hagut una mutació cromosòmica,
concretament una transposició ( ! translocació no
recíproca) del segment fe entre el segment c i el segment d.
• Perquè canvia un aminoàcid que implica una proteïna que modifica moltes altres proteïnes, la qual
cosa comporta que la cèl·lula iniciï un procés de divisió cel·lular accelerat.
c) abcdeghij: hi ha hagut una mutació cromosòmica,
concretament la deleció del segment f.
11.60. • El fet de tenir en el carboni 3 un radical –H en lloc
d’un radical –OH i, per tant, no poder establir un enllaç amb cap altre nucleòtid.
d) abcfghdeij: hi ha hagut una mutació cromosòmica,
concretament una transposició ( ! translocació no
recíproca) del segment de entre el segment h i el
segment i.
11.55. Perquè D. pseudobscura i D. willistoni comparteixen
una mateixa fusió entre el cromosoma blau i el cromosoma negre de D. virilis. Això indica avantpassats comuns.
• Perquè les espècies diferents no poden tenir descendència entre si i, per tant, és impossible que tres
espècies diferents hagin evolucionat fins a generar
una mateixa nova espècie.
10.56. a) La base nitrogenada que adopta una forma tautomèrica és la guanina de la cadena superior.
b) Es passa del parell de bases G-C al parell de bases A-T.
c) El descendent mutant és el segon.
d) Es tracta d’una mutació puntual de substitució de
bases tipus transició. Pot no tenir importància o pot
tenir-ne molta si aquest canvi indica un aminoàcid
diferent que conforma el centre catalític d’un enzim
o si implica un triplet d’aturada de la síntesi de la
proteïna.
11.57. • Presenten menys DNA sense informació els bacteris seguits dels llevats.
• Presenten més DNA sense informació (no gens) els
vertebrats.
• El valor que està més estretament relacionat amb la
complexitat és la inversa del nombre de gens per
nombre de nucleòtids (Mb).
11.58. al·lels:
L: llis
l: rugós
Ll
F1
↓
LL Ll Ll ll
3/4
Genotips
de la descendència
Fenotip
11.61. Resposta lliure.
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. L’enginyeria genètica i la tecnologia del DNA recombinant
poden considerar-se sinònims. Consisteixen a aïllar fragments de DNA (gens) i transferir-los a altres organismes. La
biotecnologia, en canvi, consisteix en l’aprofitament dels recursos biològics per mitjà del control o la modificació dels
organismes.
2. Els enzims de restricció tallen les molècules de DNA en punts
precisos després que, en recórrer-les, localitzen les seqüències precises de bases (particulars de cada enzim de restricció) que indiquen el lloc d’actuació. Són endonucleases.
La seva utilitat és la de tallar el DNA donant que s’ha seleccionat, un cop identificat el gen que es transfereix. Això és
fonamental per fer l’empelt de gens.
3. Clonació.
4. 1) d
2) d
3) e
4) b
5) d.
5. Les mutacions gèniques poden ser:
a) Substitucions de parells de bases. Aquestes poden ser:
– Transicions: és el canvi en un nucleòtid de la seqüència del DNA d’una base púrica per una altra de púrica
o d’una base pirimidínica per una altra de pirimidínica.
b) Pèrdua o inserció de nucleòtids. Aquest tipus de mutació produeix un corriment de l’ordre de lectura. Poden
ser:
Ll








!
LABORATORI
– Transversions: és el canvi d’una base púrica per una
de pirimidínica o viceversa.
L>l
P
• Un programa pot comparar seqüències de DNA i detectar seqüències repetides i, per tant, deduir que
un fragment va a continuació de l’altre.
1/4
(75% llis; 25% rugós)
LL (25%) Ll (50%) Ll (25%)
Llis
Llis
Rugós
11.59. • Els pollastres.
• L’RNA.
• Perquè uns tenen el protooncogen i els altres no el
tenen.
– Addicions gèniques: és la inserció de nucleòtids en la
seqüència del gen.
– Delecions gèniques: és la pèrdua de nucleòtids.
6. Mutant 1: la mutació pot haver estat una substitució en
el DNA en el triplet que codifica la His (CAU en l’ARNm)
que ha donat triplet que codifica l’aminoàcid Asn (AAU en
l’RNAm).
Mutant 2: la mutació pot haver estat una inserció en el DNA
en el triplet que codifica la His (CAU en l’RNAm) que ha donat el triplet CCA-U, la qual cosa ha originat un corriment
de l’ordre de lectura.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
181
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 182
SOLUCIONARI
Mutant 3: la mutació pot haver estat una substitució en el
DNA en el triplet que codifica la Tyr (UAU en l’RNAm) que
ha donat el triplet que codifica una seqüència d’aturada
(UAA en l’RNAm).
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1. La tècnica de la clonació molecular consisteix a introduir un
fragment de DNA aliè a l’interior d’una cèl·lula per tal que
s’hi repliqui, i obtenir, en un temps curt, un nombre elevat de còpies.
2. 1) c 2) c 3) b 4) c.
3. Mutacions cromosòmiques estructurals: són les que representen canvis en l’estructura interna dels cromosomes.
Es poden agrupar en dos tipus:
a) Les que suposen pèrdua o duplicació de segments o parts
del cromosoma.
• Deleció cromosòmica: és la pèrdua d’un segment d’un
cromosoma.
• Duplicació cromosòmica: és la repetició d’un segment
del cromosoma.
b) Les que suposen variacions en la distribució dels segments dels cromosomes.
• Inversions: un segment cromosòmic d’un cromosoma
es troba situat en posició invertida.
• Translocació: un segment cromosòmic d’un cromosoma es troba situat en un altre cromosoma homòleg o no.
4. 1: monoploïdia o haploïdia, ja que presenta n cromosomes.
2: diploide. Individu amb una dotació cromosòmica normal
2n.
3: trisomia del parell A.
4: triploïdia. Individu amb una dotació cromosòmica 3n.
5. La mare presenta una anomalia que consisteix en la fusió
d’un dels cromosomes del parell 21, amb un dels cromosomes del parell 14. Aquesta anomalia també pot considerarse com una translocació completa d’un dels cromosomes
del parell 21 a un dels cromosomes del parell 14.
somes homòlegs, de manera que en separar-se aquestes
parelles es formen dues cèl·lules amb una dotació haploide cada una; en la segona divisió meiòtica tan sols se
separen les dues cromàtides de cada cromosoma. Una
errada en el repartiment dels cromosomes entre les dues
cèl·lules filla pot originar mutacions genòmiques.
4. Letal: que no és viable, que provoca la mort de l’individu; agent mutagen: factor que augmenta sensiblement la
freqüència normal de mutació; dotació haploide: joc de
cromosomes que només té un representant de cadascuna de les parelles de cromosomes homòlegs (n cromosomes); dotació diploide: conté parelles de cromosomes homòlegs (2n); gen: fragment de DNA que codifica per a una
cadena polipeptídica.
5. Agents físics o radiacions: són radiacions electromagnètiques molt energètiques que tenen efectes sobre el DNA;
exemples: les radiacions ultraviolades i els rajos X. Agents
químics o substàncies químiques: són substàncies que
reaccionen químicament amb el DNA i hi provoquen alteracions; exemples: l’àcid nitrós i el gas mostassa.
6. Un gen controla un caràcter per mitjà de la producció d’un
enzim, que actua en una ruta metabòlica determinada, la
qual cosa fa que es pugui portar a terme aquesta ruta metabòlica: és la teoria anomenada «un gen - un enzim».
7. La biotecnologia és la manipulació dels organismes amb
l’objectiu d’obtenir productes útils per a l’espècie humana. Aplicacions clàssiques de la biotecnologia són: bacteris i fongs per obtenir aliments fermentats com el vi, el pa
i els formatges; encreuaments de varietats d’animals i plantes per obtenir-ne de més favorables.
8. En la teràpia de la cèl·lula somàtica s’injecta el gen correcte en cèl·lules somàtiques i el canvi tan sols es produeix
en aquestes cèl·lules i lògicament no és hereditari. En la
teràpia de la cèl·lula germinal el gen correcte s’injecta a
un òvul, a un espermatozoide o a un zigot, per la qual cosa totes les cèl·lules del nou individu i tots els seus descendents tindran la modificació.
9. Es tracta d’un esquema de reproducció de bacteris per
duplicació. Al bacteri inicial se li ha injectat un plasmidi
amb nous caràcters genètics que es replica autònomament i es reparteixen les còpies entre els bacteris fills.
plasmidi replicant
FITXA DE REFORÇ
1. Les mutacions són alteracions a l’atzar del material genètic.
Normalment són negatives per a l’individu i de vegades poden ser letals, però com a avantatge tenen que augmenten la variabilitat de l’espècie, de manera que si es produeix
un canvi en l’ambient hi pot haver individus que s’hi adaptin.
2. Les mutacions gèniques són alteracions en la seqüència de
nucleòtids d’un gen, per això també s’anomenen puntuals.
Les mutacions cromosòmiques són mutacions que provoquen canvis en l’estructura interna dels cromosomes. Les
mutacions genòmiques són alteracions en el nombre de cromosomes propi d’una espècie.
3. La meiosi consisteix en dues divisions cel·lulars consecutives. En la primera divisió meiòtica s’aparellen els cromo-
182
plasmidi
DNA bacteri
bacterià
duplicació bacteriana
10. El cicle cel·lular és la seqüència d’esdeveniments que tenen lloc al llarg de la vida d’una cèl·lula, des que es forma per divisió d’una cèl·lula progenitora fins que ella mateixa es divideix. En les cèl·lules cancerígenes el cicle
cel·lular es descontrola i les cèl·lules no regulen ni el creixement ni la divisió.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280de172a183.qxd
11
30/12/08
12:59
Página 183
SOLUCIONARI
11. Podríem considerar causes hereditàries (la qual cosa confirma la relació del DNA amb el càncer), virus, radiacions
ultraviolades i rajos X, determinats tipus de dietes, el tabac i determinats productes químics. Totes aquestes causes tenen en comú que són agents mutàgens.
FITXA D’AMPLIACIÓ
1. Hi haurà un gen mutat cada dues dotacions haploides de
cromosomes, per tant, de mitjana cada individu tindrà un
gen mutat, és a dir, el 100% d’individus de cada generació tindran un gen mutat (lògicament, incloent-hi els letals).
2. Canvis en el DNA:
5’ AHGCTAGCGATA 3’
3’ TCCGATCGCTAT 5’
RNA format a partir del DNA normal:
5’ AAGCUAGCGAUA 3’
RNA format a partir del DNA mutat:
5’ AGGCUAGCGAUA 3’
Seqüència d’aminoàcids del DNA normal:
lys – leu – ala - ile
Seqüència d’aminoàcids del DNA mutat:
arg – leu – ala – ile
3. Les endonucleases detecten l’error i produeixen dos talls,
un a cada costat de l’error. Les exonucleases eliminen tots
els nucleòtids del segment tallat. La DNA-polimerasa I sintetitza el fragment de manera correcta a partir d’un extrem
en sentit 5’ → 3’. La DNA-ligasa uneix l’altre extrem a la molècula de DNA.
4. Els canvis tautomèrics tenen lloc durant la replicació del
DNA i consisteixen en el fet que espontàniament es passa
de la forma normal d’una base nitrogenada a la seva forma rara. Això té com a conseqüència un canvi de base complementària en la nova cadena de DNA.
5. Les radiacions ionitzants són molt energètiques i poden provocar la pèrdua d’electrons en alguns àtoms del DNA, que
queden en forma d’ions molt reactius i poden provocar la
formació de formes tautomèriques, trencar els anells de
les bases nitrogenades i trencar enllaços fosfodièster.
6. Actualment se suposa que l’origen del DNA altament repetitiu podria estar en virus que s’han anat multiplicant
dins del DNA de la cèl·lula hoste, que no han representat
cap perjudici per a la cèl·lula ni per a l’organisme i per la
qual cosa han evitat l’efecte de la selecció contra ells.
7. Les endonucleases de restricció són uns enzims que recorren les molècules de DNA i les tallen en punts concrets
i els petits filaments que aquests enzims tallen presenten
en els dos extrems monofilaments curts: els filaments cohesius o «enganxosos». Aquests extrems faciliten la formació de DNA recombinant mitjançant una lligasa, a partir de dos DNA tallats pel mateix enzim de restricció.
8. En primer lloc, a partir del segment de DNA que interessa, s’ha d’obtenir RNAm madur, és a dir, sense introns.
Mitjançant l’enzim transcriptasa inversa o retrotranscriptasa es produeix DNA a partir de l’RNAm madur. Posteriorment, el DNA obtingut s’ha de duplicar perquè es formi DNA de doble hèlix mitjançant la DNA-polimerasa i,
finalment, s’ha d’introduir en un vector perquè el transporti a l’interior del bacteri.
9. Les anomenades vacunes recombinants són les que s’obtenen a partir de DNA recombinant. Per obtenir-les, primer es talla el gen que codifica la proteïna antigènica, després s’insereix en un plasmidi bacterià i el plasmidi híbrid
resultant s’introdueix en el nucli d’una cèl·lula de llevat, la
qual produeix la proteïna que s’utilitza en la fabricació
de la vacuna.
10. Aquests marcadors poden estar formats per un gen de resistència a un antibiòtic, així, els bacteris que hagin incorporat el nou DNA podran viure en un medi amb aquest
antibiòtic; per un gen de l’enzim luciferasa de les cuques
de llum que descompon la luciferina i desprèn llum, en
ser ruixada la planta amb aquesta substància.
11. Són uns anticossos que tenen com a objectiu, en ser introduïts en el malalt, destruir cèl·lules cancerígenes tumorals. La seva producció s’aconsegueix fusionant els limfòcits que els produeixen amb cèl·lules tumorals.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
183
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 184
La reproducció i el desenvolupament
dels organismes pluricel·lulars
MAPA DE CONTINGUTS
ELS ORGANISMES PLURICEL·LULARS
es poden reproduir
tipus de reproducció
de manera natural
per clonació
ASEXUAL o VEGETATIVA
de manera assistida per
inseminació artificial
SEXUAL
fecundació in vitro
es
caracteritza
per
generar
individus
idèntics
pot ser
per
gemmació
escissió
es
caracteritza
per
l’intercanvi
d’informació
pot ser entre
generar
individus
diferents
cèl·lules
somàtiques
maternitat substitutòria
gametogènesi
fecundació
gametangis
per
fragmentació
es divideix
en les etapes
següents
esporulació
poliembrionia
gàmetes
desenvolupament
embrionari
segons la
morfologia
desenvolupament
postembrionari
rizoma
isogàmetes
anisogàmetes
tubercle
bulb
estaca
capficament
empeltament
ASPECTES QUE CAL TENIR EN COMPTE
1. Cal distingir entre reproducció i sexualitat.
2. És important diferenciar clarament entre reproducció asexual i reproducció sexual, i remarcar els avantatges
i els inconvenients de cada tipus, les característiques i els individus que les poden presentar.
3. L’alumnat ha de conèixer les diferents tècniques de reproducció assistida, la clonació i els problemes ètics
que se’n deriven.
184
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 185
La reproducció i el desenvolupament
dels organismes pluricel·lulars
OBJECTIUS
1. Diferenciar reproducció asexual de reproducció sexual.
2. Discriminar entre reproducció i sexualitat,
i conèixer-ne exemples.
3. Conèixer les característiques de la reproducció asexual
i les seves causes.
4. Estudiar els diferents tipus de reproducció asexual
o vegetativa i saber-ne exemples concrets
en els organismes.
5. Conèixer les característiques de la reproducció sexual
i les seves causes.
6. Saber els diferents tipus de cèl·lules que intervenen
en la reproducció sexual.
7. Conèixer els diferents tipus d’unions d’informacions
genètiques.
8. Estudiar les diferents etapes en la reproducció sexual,
i el lloc on es produeixen.
9. Informar-se de les tècniques més utilitzades
per a la reproducció assistida i dels problemes legals
que se’n deriven.
10. Saber què són les cèl·lules mare, els tipus
que hi ha, les aplicacions que tenen
i com es diferencien les cèl·lules.
CONTINGUTS
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Diferenciació entre reproducció asexual i sexual. (Objectiu 1)
Discriminació entre reproducció i sexualitat, i coneixement d’exemples. (Objectiu 2)
Coneixement de les característiques de la reproducció asexual i de les seves causes. (Objectiu 3)
Estudi dels diferents tipus de reproducció asexual o vegetativa, sabent-ne exemples concrets en els organismes.
(Objectiu 4)
Coneixement de les característiques de la reproducció sexual i de les seves causes. (Objectiu 5)
Coneixement dels diferents tipus de cèl·lules que intervenen en la reproducció sexual. (Objectiu 6)
Coneixement dels diferents tipus d’unions d’informacions genètiques. (Objectiu 7)
Estudi de les diferents etapes de la reproducció sexual, i del lloc on es produeixen. (Objectiu 8)
Informació sobre les tècniques més utilitzades per a la reproducció assistida i dels problemes legals que se’n deriven.
(Objectiu 9)
Coneixement de les cèl·lules mare, els tipus que hi ha i les aplicacions que tenen, i de com té lloc la diferenciació
cel·lular. (Objectiu 10)
CRITERIS D’AVALUACIÓ
PROVES D’AVALUACIÓ
CRITERIS D’AVALUACIÓ
Activitats
prova 1
Activitats
prova 2
Diferenciar entre reproducció asexual i reproducció sexual. (Objectiu 1)
1
1
Discriminar entre reproducció i sexualitat, i conèixer-ne exemples. (Objectiu 2)
2
2
Conèixer les característiques de la reproducció asexual i les seves causes. (Objectiu 3)
3
3
Conèixer els diferents tipus de reproducció asexual o vegetativa i saber-ne exemples
concrets en els organismes. (Objectiu 4)
4
4
Conèixer les característiques de la reproducció sexual i les seves causes. (Objectiu 5)
5
5
Saber els diferents tipus de cèl·lules que intervenen en la reproducció sexual. (Objectiu 6)
6
6
Conèixer els diferents tipus d’unions d’informacions genètiques. (Objectiu 7)
7
7
Saber les diferents etapes de la reproducció sexual, i el lloc on es produeixen. (Objectiu 8)
8
8
Conèixer les tècniques més utilitzades per a la reproducció assistida i els problemes legals
que se’n deriven. (Objectiu 9)
9
9
10
10
Saber què són les cèl·lules mare, els tipus que hi ha, les aplicacions que tenen
i com es diferencien les cèl·lules. (Objectiu 10)
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
185
917280 _ 0184-0196.qxd
12
12/1/09
10:49
Página 186
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1
Explica els tipus de reproducció que hi ha i les característiques bàsiques de cadascun.
2
Hi pot haver sexualitat sense reproducció? Explica-ho.
3
Quin tipus de divisió cel·lular intervé en la reproducció asexual? Per què?
4
Digues tres tipus de reproducció asexual en animals. Explica’ls breument i posa exemples de cada tipus.
5
Quin tipus de divisió cel·lular s’ha de produir, en algun moment del cicle biològic de l’individu, per què hi hagi
reproducció sexual? Per què?
6
Quines són les característiques de les cèl·lules que intervenen en la reproducció sexual dels animals?
Com s’anomenen aquestes cèl·lules i els òrgans que les produeixen?
7
Com s’anomena la reproducció en què un individu s’origina a partir d’un òvul sense fecundar?
Per què es considera un tipus de reproducció sexual? Posa’n un exemple.
8
On es produeix la fecundació en els humans i quines característiques presenten les dues cèl·lules
reproductores en aquest moment?
9
En què consisteix el procés de la fecundació in vitro? En quins casos és aconsellable seguir aquest
procediment?
10 Per què si totes les cèl·lules del nostre cos tenen els mateixos gens presentem tants tipus de cèl·lules
diferents?
186
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0196.qxd
12
12/1/09
10:49
Página 187
AVALUACIÓ
PROVA D’AVALUACIÓ 2
1
Quines són les principals diferències entre la reproducció sexual i l’asexual?
2
Hi pot haver reproducció sense sexualitat? Per què?
3
Com són entre si els individus que s’originen per reproducció asexual? I respecte del progenitor? Per què?
4
Digues tres tipus de reproducció asexual que puguin presentar els vegetals. Explica’ls breument.
5
Quina és la dotació cromosòmica de les cèl·lules que intervenen en la reproducció sexual? Per què?
6
Quines són les característiques de les cèl·lules que intervenen en la reproducció sexual dels vegetals?
Com s’anomenen aquestes cèl·lules i els òrgans que les produeixen?
7
Quina diferència hi ha entre hologàmia i merogàmia? Digues un exemple de cada tipus.
8
Explica, de manera esquemàtica, les diferents etapes que se succeeixen després de la fecundació,
en els humans, fins a la formació de l’embrió.
9
Si es detecta que la causa que una parella no pugui tenir fills és la poca producció d’espermatozoides per part
del pare, quines solucions els donaries?
10 Descriu els diferents tipus de cèl·lules mare i explica la utilitat de cadascun.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
187
917280 _ 0184-0196.qxd
12
12/1/09
10:49
Página 188
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA DE REFORÇ
1
Digues quins són els dos tipus de reproducció que poden presentar els organismes, i els avantatges
i els inconvenients de cadascun.
2
Defineix els conceptes de reproducció i de sexualitat. Posa un exemple de cada cas, que exclogui l’altre.
3
Quins humans presenten en el seu procés de formació la reproducció asexual? Per què?
4
Explica, breument, en què consisteix cadascun d’aquests tipus de reproducció asexual: gemmació, escissió,
fragmentació, esporulació i poliembrionia. Digues un exemple per a cada tipus.
5
Quins dos tipus de cèl·lules són els que intervenen en la reproducció sexual? Digues què els diferencia.
6
Relaciona els conceptes de les dues columnes:
a) Meiòspora
1) Mascles i femelles morfològicament diferents.
b) Gàmeta
2) Macrogàmeta dels animals.
c) Isogàmia
3) Cèl·lula reproductora que no s’ha de fusionar amb cap altra.
d) Heterogàmetes
4) Individu capaç de produir els dos tipus de gàmetes.
e) Òvul
5) Cèl·lula reproductora que s’ha de fusionar amb una altra.
f) Anterozoide
6) Òrgan productor de gàmetes masculins.
g) Mascle
7) Unió de gàmetes iguals.
h) Testicle
8) Microgàmeta dels vegetals.
i) Dimorfisme sexual
9) Gàmetes diferents.
j) Hermafrodita
10) Individu que produeix microgàmetes.
7
En la reproducció sexual, quins tipus d’unions es poden produir? Posa un exemple de cada tipus.
8
Quines són les principals etapes de la reproducció sexual? Explica-les breument.
9
Quines són les tècniques més utilitzades en reproducció assistida? Explica-les breument.
10 Què són les cèl·lules mare, d’on es poden obtenir i què se’n fa?
188
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0196.qxd
12
12/1/09
10:49
Página 189
ATENCIÓ A LA DIVERSITAT
FITXA D’AMPLIACIÓ
1
Quins avantatges comporta la reproducció sexual respecte de l’asexual? I a l’inrevés?
2
Explica un exemple de reproducció sense sexualitat i un de sexualitat sense reproducció.
3
Tots els individus que s’originin a partir d’un mateix progenitor, per reproducció asexual, seran sempre
idèntics? Explica tot el que en sàpigues.
4
Digues diferents tipus de reproducció asexual per fragmentació que puguin presentar els vegetals. Explica
tot el que en sàpigues.
5
Per a la reproducció sexual, sempre són necessaris dos progenitors? Posa’n algun exemple concret.
6
Diferencia individus monoics, dioics, masculins i femenins. Posa un exemple de cadascun.
7
Quin tipus de reproducció sexual poden presentar els fongs? Explica-ho breument.
8
Explica en quines etapes de la vida d’una femella es produeixen els diferents estadis de l’oogènesi. Explica’ls
breument.
9
Una dona a la qual se li han extirpat els ovaris, pot ser mare? Explica les possibilitats que coneguis.
10 Una dona pot gestar un individu idèntic a ella? Explica tot el que en sàpigues.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
189
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 190
SOLUCIONARI
INICI D’UNITAT
• Les cèl·lules mare són cèl·lules indiferenciades que es poden
convertir en molts tipus de cèl·lules especialitzades segons
com sigui l’ambient hormonal en què es trobin. En situarles al pàncrees van generar un llinatge de cèl·lules β productores d’insulina humana que també és eficaç en els ratolins
i, per tant, aquests van millorar sensiblement.
ACTIVITATS
12.1. Exemples de reproducció sense sexualitat són tots els
casos de reproducció asexual, és a dir, la gemmació
en cnidaris, l’escissió dels pòlips, la fragmentació dels
tubercles, etc. Un cas de sexualitat sense reproducció
és la generació de cèl·lules sexuals (gàmetes i meiòspores) que després no donen lloc a cap nou individu.
12.2. L’escissió és una forma de reproducció asexual en
els animals que consisteix a generar nous individus a
partir d’una part de l’individu progenitor. La fragmentació és la forma de reproducció asexual similar que té
lloc en els vegetals.
12.3. Sí, és el cas de la poliembrionia. A partir d’un sol embrió, que en principi només hauria de donar lloc a un
sol nou individu, per separar-se en dues meitats apareixen dos individus, els anomenats bessons univitel·lins.
12.4. Sí. És el cas de la partenogènesi sexual. A partir d’un
òvul, cèl·lula que té la meitat d’informació genètica que
la mare, es forma tot un nou individu, també amb la
meitat d’informació genètica en les seves cèl·lules que
la seva mare.
12.5. La solució és: 1. va amb d., 2. va amb i., 3. va amb a.,
4. va amb h., 5. va amb c., 6. va amb b., 7. va amb e.,
8. va amb j., 9. va amb f., 10. va amb g.
12.6. En l’anisogàmia la diferència entre el gàmeta femení i
el masculí simplement és de mida, en canvi, en l’oogàmia, és de mida i de forma, concretament el gàmeta femení és immòbil i el masculí té capacitat de mobilitat.
12.7. En l’alga Spyrogira hi ha una cèl·lula que, per mitjà de
moviments ameboides, es desplaça fins arribar on hi
ha la cèl·lula immòbil amb la qual es fusionarà, és a
dir, es comporta com un gàmeta masculí mòbil. En
canvi, en els fongs basidiomicets la plasmogàmia es
dóna per contacte entre dues cèl·lules sense cap desplaçament d’una cap a l’altra.
12.8. Es tracta d’una partenogènesi zigofàsica o somàtica.
Concretament, l’òvul és diploide perquè apareix després d’una sola divisió de la cèl·lula mare.
12.9. Com que els nous individus tornen a ser femelles diploides i han sorgit d’un òvul sense fecundar, aquest
hauria de ser diploide; per tant, és una partenogènesi
zigofàsica o somàtica.
12.10. A partir d’un espermatòcit de primer ordre es formen
quatre espermatozoides; en canvi, a partir d’un oòcit
de primer ordre tan sols es forma un òvul.
190
12.11. En l’espermatogènesi, durant la diferenciació cel·lular,
l’anomenada fase d’espermiogènesi, una part del citoplasma de l’espermàtida degenera i, per això, l’espermatozoide resultant és una cèl·lula molt més petita.
Durant l’anomenada fase de creixement es produeix
un augment de mida de la cèl·lula en passar del darrer espermatogoni a la cèl·lula filla o espermatòcit I
(creixement petit).
En l’oogènesi no hi ha cap reducció de la mida del citoplasma en la línia que al final dóna lloc a l’òvul. Durant l’anomenada fase de creixement es produeix un
augment de mida de la cèl·lula (per acumulació de vitel) en passar del darrer oogoni a la cèl·lula filla o oòcit I (creixement gran). Posteriorment, a causa de l’acumulació de vitel i a una distribució desigual del
citoplasma entre el primer corpuscle polar i l’oòcit II, i
després entre el segon corpuscle polar i l’ovòtida, la
mida de la cèl·lula que donarà lloc a l’òvul va creixent.
12.12. L’espermatogènesi, ja que l’espermatozoide és una
cèl·lula molt diferent (té un flagel molt llarg) de l’espermàtida (està mancada de flagel).
12.13. Vegeu els dibuixos de la pàgina 251 del llibre de l’alumne.
12.14. Després de l’amfimixi es forma el zigot i es duen a terme les successives divisions mitòtiques d’aquest, que
donaran lloc a l’embrió i a la resta de les fases.
12.15. Gràcies a l’enzim hialuronidasa de l’espermatozoide.
12.16. El procés de segmentació és el procés de multiplicació del zigot. En una primera fase es forma una massa de cèl·lules (blastòmers) que donen lloc a la mòrula. A continuació apareix una cavitat interna, per
l’increment de divisió de les cèl·lules perifèriques.
Aquesta estructura s’anomena blàstula.
12.17. De l’ectoderma: epidermis i formacions tegumentàries,
recobriment d’obertures i el sistema nerviós.
Del mesoderma: l’aparell reproductor, l’excretor, el circulatori, el derma, l’esquelet i la musculatura.
De l’endoderma: el tub digestiu i les glàndules annexes, i el revestiment intern dels pulmons.
12.18. Espermatòcit I (2n), espermatòcit II (n), ovogònia (2n),
zigot (2n), òvul (n), oòcit I (2n), espermàtida (n), espermatozoide (n), espermatogoni (2n) i ovòtida (n).
12.19. Es tracta d’un desenvolupament indirecte amb metamorfosi complexa o holometabòlia.
12.20. El blastocel és la cavitat primària que apareix a l’exterior de la blàstula, en canvi, el celoma és la cavitat
secundària que s’origina en la gastrulació triblàstica i
està delimitada pel mesoderma.
12.21. Els músculs del mesoderma, l’aparell digestiu de l’endoderma i el cervell de l’ectoderma.
12.22. La metamorfosi senzilla és la que té lloc quan la larva
es desenvolupa sense interrompre la seva alimentació
i sense passar per períodes d’inactivitat. Aquesta és
molt semblant a l’adult.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 191
SOLUCIONARI
La metamorfosi complexa té lloc quan entre la fase de
larva i la d’imago l’individu passa per la fase de pupa,
durant la qual pateix una certa immobilitat, no s’alimenta, perd alguns teixits larvaris i se’n formen de nous.
12.23. És la que té lloc quan la larva és més complexa que
l’adult. Sol donar-se en paràsits on la larva és de vida
lliure.
12.24. Consisteix a generar a partir de les cèl·lules mare del
pacient cèl·lules especialitzades correctes i trasplantar-les-hi.
12.25. Les cèl·lules mare adultes es troben en molts òrgans
de l’adult i també als cordons umbilicals, en canvi, les
cèl·lules mare embrionàries només es troben a l’interior dels embrions.
12.26. Un embrió clònic és un embrió obtingut a partir del nucli d’una cèl·lula del pacient que s’ha posat en un oòcit al qual prèviament s’ha extret el nucli. La finalitat és
obtenir cèl·lules especialitzades correctes per trasplantar-les al pacient sense problemes d’histocompatibilitat.
12.27. Les cèl·lules mare embrionàries presenten el problema ètic que comporten la destrucció d’un embrió humà i que propicien l’aparició de tumors. Les cèl·lules
mare adultes presenten el problema de no ser pluripotents i que algunes requereixen mantenir congelat el
cordó umbilical tota la vida.
12.28. La diferenciació cel·lular és la transformació de les successives cèl·lules filla d’una cèl·lula mare a cèl·lules especialitzades d’un tipus determinat.
12.29. És degut al fet que en algunes cèl·lules s’expressen
uns gens i en unes altres, uns altres gens.
12.30. Són els gens que codifiquen els cofactors de transcripció d’altres gens.
12.31. Són els agents que estimulen el gen inicial que regula
la diferenciació cel·lular. Són els determinants citoplasmàtics i les hormones que actuen com a senyals inductors.
12.32. Són els gens que determinen el tipus d’òrgan que cal generar i controlen els gens responsables de produir-los.
12.33. L’apoptosi és l’activació controlada d’una sèrie de gens
per part de la cèl·lula amb l’objectiu d’aconseguir-ne
la destrucció. És necessària perquè l’embrió es desenvolupi correctament.
12.34. Com que ser d’un sexe o d’un altre o tenir una alçada
o una altra no és cap malaltia, no seria ètic introduir
factors de risc i recursos per aconseguir-ho. Respecte
a l’alçada en cap moment es diu que els pares tinguin
alguna malaltia. En el cas d’evitar que el nen o nena
tingui una malaltia determinada sí que caldria fer tot
l’esforç possible.
12.35. Tots els ciutadans, incloent-hi els científics, estem obligats a complir les lleis del país on vivim, per tant, aquest
comportament s’hauria de considerar incorrecte, fins
i tot encara que pensem que les lleis no són les adequades.
11.36. a) Perquè les cèl·lules musculars són cèl·lules diferenciades i els gens per produir insulina estan desactivats.
b) Perquè les cèl·lules mare d’un embrió sobrant provocarien una resposta immunològica.
c) La de substitució del nucli d’un òvul per un nucli
d’una altra cèl·lula es diu transferència nuclear somàtica.
d) L’embrió obtingut es diu embrió clònic.
e) El nucli d’una cèl·lula muscular pot generar una
cèl·lula pancreàtica perquè té la mateixa informació que ella, simplement s’ha de desdiferenciar (rejovenir fins ser una cèl·lula mare) perquè així es pugui transcriure.
f) No hi ha possibilitats que el sistema immunològic
rebutgi les cèl·lules pancreàtiques trasplantades perquè les proteïnes d’una cèl·lula depenen del DNA
nuclear i el nucli procedeix d’una cèl·lula del pacient.
g) Les cèl·lules pancreàtiques trasplantades tindran un
DNA en els mitocondris que serà diferent del DNA
dels mitocondris de les cèl·lules pancreàtiques pròpies, ja que estan en el citoplasma d’un oòcit donat.
h) Es diu clonatge terapèutic.
i) L’ús de cèl·lules mare embrionàries pot propiciar tumors, per tant, s’han de fer anàlisis freqüents.
j) Hi ha governs i entitats que s’oposen a aquestes tècniques perquè impliquen la destrucció d’embrions
i no hi ha seguretat que no siguin éssers humans.
11.37. a) Obtenir un clon de Floquet de Neu, és a dir, un
goril·la genèticament idèntic a ell.
b) Perquè com que el citoplasma del zigot només l’aporta l’òvul és convenient que aquest citoplasma sigui el més semblant possible al de les cèl·lules de
l’individu receptor.
c) Perquè el nucli d’un espermatozoide només conté
la meitat de material genètic que tenen les cèl·lules
somàtiques.
d) No és necessari, ja que el citoplasma no aporta informació sobre les característiques de la pell.
e) No es podria obtenir una femella albina a partir de
les cèl·lules somàtiques de Floquet de Neu, perquè
totes tenen els cromosomes que determinen el sexe masculí.
f) Aquest experiment sí que és possible perquè es conserven congelades mostres de diferents teixits i òrgans de Floquet de Neu.
g) El nou goril·la obtingut seria genèticament i morfològicament idèntic a Floquet de Neu.
h) Es diuen divisió cel·lular, diferenciació cel·lular i morfogènesi.
i) Es diuen determinants citoplasmàtics.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
191
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 192
SOLUCIONARI
12.38. (1) gònades, (2) testicles, (3) ovaris, (4) anterozoides, (5) anteridis, (6) oosferes, (7) arquegonis.
INTERPRETACIÓ DE DADES
12.43. Resposta lliure.
12.44. Resposta lliure.
LABORATORI
12.45. En la preparació d’òvuls, aquests s’observen com unes
cèl·lules ataronjades i arrodonides.
Els espermatozoides s’observen, a més augment, com
unes cèl·lules molt petites, refringents i mòbils.
12.46. Els espermatozoides se senten atrets pels òvuls de la
mateixa espècie per quimiotactisme positiu. Augmenten la seva mobilitat i es dirigeixen cap als òvuls. Però
al cap de poca estona ja s’observa, entre els òvuls i els
espermatozoides, una corona de separació. Això ens
indicarà que aquests òvuls ja han estat fecundats.
7. És la partenogènesi. Es considera sexual perquè l’individu
només té la meitat de la informació genètica del seu progenitor, per tant no és idèntic a ell. Ex.: les abelles.
8. La fecundació es produeix a les trompes de Fal·lopi de les
dones. El gàmeta femení està en la fase d’oòcit II (n), després de la primera divisió meiòtica. El gàmeta masculí és
l’espermatozoide (n), cèl·lula que deriva de la transformació de l’espermàtida (resultat de la meiosi).
9. Consisteix a obtenir oòcits madurs d’una dona, fecundarlos amb espermatozoides al laboratori i després introduirlos en un úter perquè prossegueixin el desenvolupament.
S’utilitza en casos d’obstrucció de les trompes de Fal·lopi
de la dona o de poca producció d’espermatozoides.
10. Perquè les característiques de les cèl·lules depenen de l’expressió dels gens. Aquesta expressió ve determinada per
uns cofactors de transcripció que alhora estan codificats
per uns gens reguladors. El gen que inicia el procés depèn
de substàncies de l’òvul i de senyals que li arriben d’altres
cèl·lules. La major part de la diferenciació cel·lular es produeix durant el procés embrionari.
PROVA D’AVALUACIÓ 2
PROVA D’AVALUACIÓ 1
1. La reproducció pot ser sexual o asexual. Es parla de reproducció sexual quan s’originen individus amb informació genètica diferent de la del progenitor o progenitors i de reproducció asexual quan s’originen individus amb la mateixa
informació genètica que el progenitor.
2. Sí, quan s’intercanvia material genètic entre individus, sense que es generi un nou individu. Per exemple, la conjugació en els paramecis, en què hi ha recombinació genètica
entre els micronuclis de dos individus diferents.
3. En la reproducció asexual només hi ha processos de mitosi. Sempre s’originen cèl·lules amb la mateixa informació genètica.
4. Gemmació: generació de nous individus a partir de gemmes
pluricel·lulars. Ex.: porífers, pòlips.
Escissió: divisió longitudinal o transversal d’un organisme en
dos o més fragments que es transformaran en nous individus. Ex.: porífers, cnidaris.
Poliembrionia: quan en les primeres divisions del zigot les
cèl·lules se separen i donen lloc a uns quants individus. Ex.:
bessons univitel·lins.
5. S’ha de produir la divisió per meiosi, perquè s’ha de produir la recombinació del material genètic, per augmentar la
variabilitat en la descendència, i s’ha de reduir el nombre de
cromosomes a la meitat, perquè en produir-se la fusió de
dues cèl·lules no es dupliqui el nombre de cromosomes.
6. Les cèl·lules reproductores animals són heterogamètiques.
El macrogàmeta és la cèl·lula femenina, que s’anomena òvul
i es produeix als ovaris. El microgàmeta és la cèl·lula masculina, que s’anomena espermatozoide i es produeix als testicles.
192
1. En la reproducció sexual són necessaris un o dos individus.
Els organismes que s’originen no són genèticament idèntics ni entre si ni als seus progenitors.
En la reproducció asexual només és necessari un sol progenitor i els nous individus són idèntics entre si i al seu progenitor.
2. Sí, perquè reproducció vol dir generació de nous individus i
sexualitat és l’intercanvi de material genètic.
3. Els individus originats per reproducció asexual són idèntics
entre si i al seu progenitor, perquè no hi ha hagut intercanvi ni reducció del material genètic.
4. La fragmentació és la generació de nous individus a partir
d’un fragment del vegetal. Pot ser per:
• rizomes: tiges subterrànies horitzontals de les quals surten nous individus.
• esqueixos: fragments irregulars de la tija del vegetal.
• bulbs: tiges subterrànies amb substàncies de reserva.
5. Són cèl·lules amb la meitat de la informació genètica, perquè
elles o les estructures que se’n derivin s’hauran d’unir amb
una altra cèl·lula similar per formar un nou individu. Si no es
reduís el nombre de cromosomes, aquests s’anirien duplicant.
6. Són heterogàmetes, és a dir, hi ha el macrogàmeta o cèl·lula
femenina, que s’anomena oosfera i s’origina en el gametangi
femení o arquegoni, i el microgàmeta o cèl·lula masculina, que
és l’anterozoide i s’origina en el gametangi masculí o anteridi.
7. Es tracta de dos tipus de reproducció a partir de la fusió dels
gàmetes. L’hologàmia és quan els gàmetes no es diferencien
dels adults. Ex.: alga Chlamydomonas.
La merogàmia és quan els gàmetes són molt diferents dels
adults i s’originen en els òrgans sexuals. Ex.: algunes algues,
briòfits, pteridòfits, espermatòfits i metazous.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 193
SOLUCIONARI
8. Vegeu el dibuix de la pàgina 256 del llibre de l’alumne.
1a divisió mitòtica → 2a divisió mitòtica → mòrula → blàstula → gàstrula → embrió
9. Una de les solucions seria la fecundació in vitro, i l’altra, la
inseminació artificial.
10. Les cèl·lules mare poden ser:
• Totipotents: si poden generar un nou individu. Si es vol
aconseguir un individu idèntic a un altre, o per fer proves de laboratori.
• Pluripotents: si poden generar tots els tipus cel·lulars, però no un individu. Per aconseguir diferents tipus cel·lulars per trasplantar, en cas de malaltia.
• Multipotents: si només poden generar uns determinats
tipus de cèl·lules. La mateixa utilitat que les anteriors.
tes són cèl·lules que s’han de fusionar amb un altre, per
originar un nou individu i les meiòspores per si soles ja generen un nou individu.
6. a-3, b-5, c-7, d-9, e-2, f-8, g-10, h-6, i-1, j-4.
7. Es poden unir els gàmetes: gametogàmia. Ex.: en els humans.
Es poden unir les cèl·lules somàtiques: somatogàmia. Ex.:
en els fongs basidiomicets.
Es poden unir els gametangis: gametangiogàmia. Ex.: en
els fongs ascomicets i zigomicets.
8. Les principals etapes de la reproducció sexual són:
• Gametogènesi: formació dels gàmetes.
• Fecundació: unió de gàmetes, originant el zigot.
• Desenvolupament embrionari: successives divisions cel·lulars del zigot fins arribar al part o a l’eclosió de l’ou.
REFORÇ
1. La reproducció pot ser:
• Desenvolupament postembrionari: des del moment del
part fins a la fase adulta.
• Sexual, amb intercanvi de material genètic i a partir d’un
o dos individus.
9. Les tècniques més utilitzades en la reproducció assistida
són:
Avantatges: variabilitat en la descendència, millor adaptació de l’espècie.
• Inseminació artificial: obtenció d’esperma per autoestimulació, que després s’introdueix a la vagina o a l’úter.
Inconvenients: els dos individus o les seves cèl·lules reproductores s’han de trobar.
• Fecundació in vitro: obtenció d’oòcits madurs d’una dona, que es fecunden amb espermatozoides al laboratori i posteriorment s’introdueixen a l’úter.
• Asexual, amb un sol progenitor i individus idèntics.
Avantatges: amb un sol individu se’n poden generar de nous.
Inconvenients: tots els individus són idèntics, per tant l’espècie no s’adaptarà a un medi canviant.
2. Reproducció: generació de nous individus.
Sexualitat: intercanvi genètic.
Un organisme es pot reproduir sense que hi hagi hagut intercanvi de material genètic. Ex.: un esqueix. Un individu pot
intercanviar el material genètic sense generar-ne de nous.
Ex.: conjugació en protozous.
3. Els bessons univitel·lins, perquè s’han originat a partir de la
separació de les cèl·lules de les primeres divisions del zigot.
4. Gemmació: generació de nous individus a partir de gemmes
pluricel·lulars. Ex.: porífers, pòlips.
Escissió: divisió longitudinal o transversal d’un organisme, en
dos o més fragments, que es transformaran en nous individus. Ex.: porífers, cnidaris.
Fragmentació: generació de nous individus a partir d’un fragment vegetal. Ex.: les patates.
Esporulació: generació de nous individus a partir d’una cèl·lula produïda per mitosi. Ex.: fong Penicillium.
Poliembrionia: quan en les primeres divisions del zigot les
cèl·lules se separen i donen lloc a uns quants individus. Ex.:
bessons univitel·lins.
5. Els dos tipus de cèl·lules que poden intervenir en la reproducció sexual són: els gàmetes i les meiòspores. Els gàme-
• Maternitat substitutòria: introducció d’esperma o embrions a una dona perquè aquesta tiri endavant l’embaràs i el part.
10. Les cèl·lules mare són cèl·lules capaces de generar un nou
individu (totipotents), tot tipus de cèl·lules d’un organisme (pluripotents) o uns determinats tipus de cèl·lules (multipotents).
Es poden obtenir d’embrions de 5 dies (cèl·lules mare embrionàries), de la medul·la òssia, del teixit adipós, del cordó umbilical, de la placenta, del cervell... (cèl·lules mare
adultes).
S’utilitzen en agricultura per obtenir plantes iguals a una
variant desitjada, o per formar teixits histocompatibles amb
el receptor.
AMPLIACIÓ
1. L’avantatge de la reproducció sexual és que es generen nous
organismes diferents, per tant hi haurà variabilitat en la descendència, fet que facilitarà una millor adaptació de l’espècie al medi canviant.
La reproducció asexual té l’avantatge respecte de la sexual
que amb un sol individu es poden generar nous individus, i
això pot ser en poc temps. A més, tots seran idèntics i ben
adaptats a l’ambient.
2. Hi ha reproducció sense sexualitat quan hi ha reproducció
asexual. Ex.: la gemmació dels pòlips. S’originen nous individus, sense intercanvi de material genètic.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
193
917280 _ 0184-0197.qxd
12
29/12/08
14:15
Página 194
SOLUCIONARI
Hi ha sexualitat sense reproducció en la conjugació: intercanvi de material genètic entre els micronuclis de dos
paramecis. No es generen nous individus, però els dos paramecis tenen diferent informació genètica que al principi.
7. Gametogàmia: reproducció amb isogàmetes (+ i -). Tenen
la mateixa forma i mida, i són mòbils.
3. Seran idèntics si no hi ha hagut cap mutació o alteració del
DNA durant el procés de mitosi.
Somatogàmia: unió de cèl·lules somàtiques. Primer es
fusionen els citoplasmes i després els nuclis.
4. Multiplicació per rizomes: tiges subterrànies horitzontals que
generen nous individus.
Gametangiogàmia: es fusionen els gametangis plurinucleats.
Multiplicació per tubercles: tiges subterrànies amb substàncies de reserva.
8. Fase de proliferació i multiplicació: per mitosi s’originen oogonis (2n). Etapa fetal.
Multiplicació per bulbs: tiges subterrànies, envoltades de fulles, que emmagatzemen substàncies de reserva. Es multipliquen i originen nous individus.
Fase de creixement: augmenta la mida dels oogonis per
l’acumulació de vitel i es transformen en oòcits de 1r ordre
(2n). Fins la pubertat.
Estolons: tiges reptants que tenen nusos on hi ha gemmes
que arrelen i generen una nova planta.
Fase de maduració: cada oòcit de 1r ordre (durant l’etapa
fèrtil de la dona, i una vegada al mes), per la primera divisió meiòtica, origina l’oòcit de 2n ordre (n) ric en vitel i el
1r corpuscle polar (n). Serà expulsat de l’ovari per ser fecundat. Amb la 2a divisió meiòtica l’oòcit de 2n ordre origina l’ovòtida (n) i el segon corpuscle polar, si ha estat fecundat per un espermatozoide.
Multiplicació per esqueixos: fragments de tiges que originen
nous vegetals.
5. No, en el cas de la partenogènesi, a partir d’un sol individu
amb un òvul sense fecundar, per tant ja no serà idèntic al
seu progenitor. Ex.: les abelles.
També en el cas que l’individu tingui els dos tipus de gònades i, per tant, pugui generar dos tipus de gàmetes, que es
fecundaran. Ex.: organismes hermafrodites o plantes monoiques (pins).
6. Monoics: són els que són capaços de produir els dos tipus
de gàmetes. Ex.: cargols, rosàcies...
Dioics: els que presenten uns individus que poden produir
els gàmetes masculins i uns altres, els gàmetes femenins.
Ex.: humans.
194
Masculins: els que produeixen el microgàmeta. Ex.: home.
Femenins: els que produeixen el macrogàmeta. Ex.: dona.
Finalment l’ovòtida es transformarà en l’òvul i els tres corpuscles polars degeneraran.
9. Podria ser mare gestant si per fecundació in vitro amb un
òvul d’una donant, se li transfereixen embrions a les trompes o a l’úter. Seria també mare genètica si prèviament se li
haguessin congelat òvuls i s’hagués seguit el mateix procés.
10. Sí, per la tècnica de clonació. S’extreu el nucli d’un òvul i
se li introdueix el nucli d’una cèl·lula mare pròpia, totipotent (del seu cordó umbilical). Quan està en les primeres
fases de l’embrió s’implanta a l’úter.
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
917280 _ 0184-0196.qxd
1
30/12/08
12:31
Página 195
SOLUCIONARI
Notes
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !
195
917280 _ 0184-0196.qxd
196
30/12/08
12:32
Página 196
! BIOLOGIA 1r BATXILLERAT ! MATERIAL FOTOCOPIABLE ! © GRUP PROMOTOR / SANTILLANA EDUCACIÓN, S. L. !