Apuntes Exhaustivos: Examen de Ciencias Generales EvAU 2023-2024

Contexto de la Evaluación de Ciencias Generales (Curso 2023-2024)

Estructura del Examen: El examen se divide en tres bloques obligatorios donde el alumno debe elegir una de las dos opciones planteadas:
- Bloque Texto: Elección entre Texto A (Biomedicina) y Texto B (Física Nuclear). Calificación: $4$ puntos.
- Bloque Figura: Elección entre Figura A (Geología) y Figura B (Genética/PCR). Calificación: $3$ puntos.
- Bloque Imagen: Elección entre Imagen A (Medio Ambiente/Lluvia Ácida) e Imagen B (Evolución y Geología). Calificación: $3$ puntos.
Duración: $90$ minutos.

Texto A: Orígenes de la Inmunología y Salud Pública

El Hito de Edward Jenner y la Vacuna

Fecha histórica: $14$ de mayo de $1796$ .
Experimento inicial: Edward Jenner extrajo material de una lesión pustular de viruela de vaca (causada por el virus cowpox) de la mano de la ordeñadora Sarah Nelmes.
Sujeto de prueba: James Phipps, un niño de $8$ años (hijo del jardinero de Jenner), fue inoculado con dicho material en el brazo.
Prueba de inmunidad: Dos meses después, Jenner inoculó al niño con material de una lesión de un enfermo de viruela humana. El niño no contrajo la enfermedad, demostrando el estado de "inmunidad".
Legado artístico: El pintor Gaston Melingue recreó este suceso en una obra que se conserva en la Academia Nacional de Medicina de París.

Conceptos de Inmunología y Farmacología

Definición de Vacuna: Es un preparado biológico (que puede contener microorganismos atenuados, muertos, fragmentos de estos o material genético) que se administra para estimular el sistema inmunitario y generar memoria inmunológica frente a una enfermedad específica.
Ejemplos de Vacunas:
- Viral: Gripe, Sarampión, Rubeola, Hepatitis B, COVID-19.
- Bacteriana/Parasitaria: Tétanos (bacteriana), Difteria (bacteriana), Malaria (parasitaria - vacuna RTS,S).
Antibióticos:
- Definición: Sustancias químicas producidas por organismos vivos o sintéticamente que tienen la capacidad de matar o inhibir el crecimiento de bacterias.
- Inactividad frente a virus: Los antibióticos actúan sobre estructuras bacterianas específicas (como la pared celular de peptidoglicano o ribosomas bacterianos $70S$ ). Los virus carecen de estas estructuras y de metabolismo propio, por lo que los antibióticos son ineficaces contra ellos.

Nutrición y Vitaminas

Enfermedad Nutricional: Trastornos causados por una ingesta deficiente, excesiva o desequilibrada de nutrientes esenciales.
- Ejemplos: Escorbuto (falta de vitamina C), Anemia ferropénica (falta de hierro), Obesidad (exceso calórico), Raquitismo (falta de vitamina D).
Clasificación de Vitaminas:
- Hidrosolubles: Se disuelven en agua. Ejemplo: Vitamina C (ácido ascórbico) o Vitamina B12.
- Liposolubles: Se disuelven en grasas. Ejemplo: Vitamina A (retinol), Vitamina D (calciferol), Vitamina E o Vitamina K.

Texto B: Energía Nuclear e Isótopos

Fundamentos de la Energía Nuclear

Definición: Energía almacenada en el núcleo del átomo que mantiene unidos a protones y neutrones.
Fisión Nuclear: Proceso mediante el cual un núcleo pesado se divide en dos fragmentos más ligeros, liberando $2$ o $3$ neutrones y una gran cantidad de energía para alcanzar estabilidad.
Reacción en cadena: Los neutrones liberados impactan con otros núcleos.
- Controlada: Utilizada en centrales nucleares para generar electricidad.
- Incontrolada: Base de la fabricación de armamento nuclear.

Estructura Atómica y Modelo de Böhr

Postulados de Böhr:
- Los electrones giran en órbitas circulares definidas alrededor del núcleo sin irradiar energía.
- Cada órbita corresponde a un nivel energético determinado.
- Los electrones pueden saltar entre niveles absorbiendo o emitiendo fotones de energía específica ( $E = h \times f$ ).
Neutrones (Propiedades):
- Ubicación: Núcleo atómico (Verdadero).
- Carga: Neutra ( $0$ ), no positiva (Falso).
- Relación Protones-Neutrones: No siempre es igual; en núcleos pesados suelen haber más neutrones que protones para mantener la estabilidad (Falso).
- Descubrimiento: Se descubrieron después de los electrones y protones (Verdadero - James Chadwick, $1932$ ).

Isótopos del Uranio

Número Atómico ( $Z$ ): Es igual a $92$ . Determina el número de protones ( $p^+$ ) y electrones ( $e^-$ ) en un átomo neutro.
Cálculos de partículas:
- Uranio-234 ( $U-234$ ): $p^+ = 92$ , $e^- = 92$ , $n^0 = 142$ ( $234 - 92$ ), Número másico ( $A$ ) = $234$ .
- Uranio-235 ( $U-235$ ): $p^+ = 92$ , $e^- = 92$ , $n^0 = 143$ ( $235 - 92$ ), Número másico ( $A$ ) = $235$ .
- Uranio-238 ( $U-238$ ): $p^+ = 92$ , $e^- = 92$ , $n^0 = 146$ ( $238 - 92$ ), Número másico ( $A$ ) = $238$ .
Relación: Son isótopos. Tienen el mismo número atómico (mismo elemento, mismas propiedades químicas) pero diferente número de neutrones y, por tanto, diferente número másico.

Desventajas de la Energía Nuclear

Generación de residuos radiactivos de alta actividad y larga duración.
Riesgo de accidentes nucleares con consecuencias catastróficas (fugas de radiación).
Posible uso militar (proliferación de armas nucleares).
Elevado coste de construcción y desmantelamiento de las centrales.

Figura A: Geología y Estructura Interna de la Tierra

Gradiente Geotérmico y Capas

Gradiente Geotérmico: Es el aumento de la temperatura con la profundidad.
Aumento máximo: Se produce en las zonas de transición o límites de capa, especialmente en la capa D'' (base del manto) y el límite con el núcleo externo.
Energía Geotérmica: Es la energía renovable que aprovecha el calor interno de la Tierra.

Discontinuidades y Estado Físico

Discontinuidad Sísmica: Superficie de separación entre capas terrestres donde las ondas sísmicas ( $P$ y $S$ ) cambian bruscamente de velocidad o dirección debido al cambio de composición o estado físico.
Capas Fundidas: Basado en el gráfico de temperatura vs. punto de fusión, el núcleo externo está fundido porque la temperatura ambiental supera la temperatura de fusión de los materiales a esa presión.

Densidad y Formación Terrestre

Diferenciación por densidades: Durante la formación de la Tierra (estado fundido), los materiales más densos (como el hierro y níquel) se hundieron hacia el centro por gravedad, mientras que los ligeros (silicatos) formaron el manto y la corteza.
Salto de densidad entre manto y núcleo: Se debe al cambio de composición química; el manto es rocoso (peridotitas/silicatos) y el núcleo es metálico (hierro y níquel).

Figura B: Biotecnología y Genética

Traducción de ARNm y Código Genético

Secuencia de aminoácidos: A partir de $AUG-GUG-CGU-UGU-UUU-AAG-AAA-CCC-CUC-UAG$ :
- $AUG$ : Metionina (Inicio).
- $GUG$ : Valina.
- $CGU$ : Arginina.
- $UGU$ : Cisteína.
- $UUU$ : Fenilalanina.
- $AAG$ : Lisina.
- $AAA$ : Lisina.
- $CCC$ : Prolina.
- $CUC$ : Leucina.
- $UAG$ : Stop (Fin de la cadena).
Universalidad: Los ribosomas pueden leer cualquier ARNm porque el código genético es universal (salvo mínimas excepciones). Esto significa que un mismo codón codifica para el mismo aminoácido en prácticamente todos los seres vivos.

Aplicaciones Biotecnológicas (ADNmt y PCR)

ADN Mitocondrial (ADNmt) en Criminalística:
- Herencia materna: Se hereda exclusivamente por vía materna.
- Utilidad: Es más abundante que el ADN nuclear por célula y más resistente a la degradación. Es útil para identificar restos antiguos o cuando la muestra de ADN nuclear es insuficiente.
Técnica de la PCR (Reacción en Cadena de la Polimerasa):
- Objetivo: Obtener millones de copias de un fragmento específico de ADN in vitro.
- Etapas:
  1. Desnaturalización: Separación de las hebras de ADN mediante calor (\\approx 95^\\circ\\text{C}).
  2. Hibridación (Anillamiento): Unión de los cebadores (primers) a las secuencias complementarias (\\approx 55^\\circ\\text{C} - 65^\\circ\\text{C}).
  3. Elongación (Extensión): La polimerasa (Taq) sintetiza la nueva hebra de ADN (\\approx 72^\\circ\\text{C}).

Imagen A: Lluvia Ácida

Definición y Origen

Lluvia Ácida: Precipitación con un $pH$ inferior a $5.6$ .
Origen: Emisión de óxidos de azufre ( $SO_x$ ) y óxidos de nitrógeno ( $NO_x$ ) provenientes de la quema de combustibles fósiles (industrias y transporte). Estos reaccionan con el vapor de agua atmosférico para formar ácido sulfúrico ( $H_2SO_4$ ) y ácido nítrico ( $HNO_3$ ).

Consecuencias e Impacto

Ecosistemas: Acidificación de lagos y ríos (muerte de fauna acuática) y lixiviación de nutrientes en el suelo (daño a la vegetación).
Materiales: Corrosión de metales y el "mal de la piedra" (deterioro de monumentos de piedra caliza y mármol).

Medidas Preventivas

Reducción del uso de combustibles fósiles y transición hacia energías renovables.
Instalación de filtros y sistemas de desulfuración en chimeneas industriales y catalizadores en vehículos.

Imagen B: Evolución y Biodiversidad

Teoría Sintética y Pruebas Genéticas

Relación: La teoría sintética (neodarwinismo) integra la selección natural de Darwin con las leyes de la genética de Mendel y la genética de poblaciones. Las pruebas genéticas (estudio de secuencias de ADN y proteínas) confirman el parentesco entre especies al mostrar similitudes en el material hereditario.

Teorías No Gradualistas (Saltacionismo)

Aportación: A diferencia del gradualismo (cambio lento y constante), el saltacionismo (o equilibrio puntuado de Eldredge y Gould) propone que las especies pasan por largos periodos de estabilidad (estasis) interrumpidos por episodios cortos de evolución rápida y especiación.

Tectónica de Placas y Biodiversidad

Aislamiento Geográfico: La deriva continental separa poblaciones (formación de océanos o cordilleras), lo que favorece la especiación alopátrica.
Cambio Climático: El movimiento de las placas cambia las latitudes de los continentes y las corrientes oceánicas, alterando los hábitats y forzando la adaptación o extinción de especies.