Biologia, PAU 2022 de Catalunya: l’examen extraordinari resolt

Plantejament Cal deduir de l’arbre genealògic si l’al·lel de la malaltia de Krabbe és dominant o recessiu i si el gen és autosòmic o lligat al sexe, justificant-ho amb membres concrets de la família.

1. A l’arbre, els pares d’en Quim no estan afectats i tenen una filla afectada; els pares de la Muntsa tampoc no estan afectats i tenen un fill afectat.

2. Recessiu: si l’al·lel fos dominant, un fill afectat hauria de tenir almenys un progenitor afectat. Com que els pares són sans i tenen fills afectats, han de ser portadors d’un al·lel que no es manifesta en ells: l’al·lel de la malaltia és recessiu.

3. Autosòmic: si fos un gen recessiu lligat al cromosoma X, la germana afectada d’en Quim ($X^aX^a$) hauria rebut un $X^a$ del seu pare, i el pare, que només té un cromosoma X, seria $X^aY$ i estaria afectat. Però el pare d’en Quim és sa: el gen no és lligat al sexe, és autosòmic.

4. Una altra justificació vàlida: si el gen fos lligat a l’X, el pare d’en Quim hauria de tenir l’al·lel de la malaltia al seu únic cromosoma X i estaria afectat, i com que els afectats moren abans dels dos anys, no hauria pogut tenir fills.

Plantejament Cal triar uns símbols per als al·lels del gen GALC, escriure el genotip de cada membre de l’arbre i calcular la probabilitat que en Quim i la Muntsa tinguin un fill afectat.

1. a) Nomenclatura: $A$ = al·lel normal (dominant), que no causa la malaltia; $a$ = al·lel de la malaltia de Krabbe (recessiu). Els afectats són $aa$.

2. a) Els quatre progenitors (els pares d’en Quim i els de la Muntsa) són sans i tenen un fill afectat $aa$: tots quatre són portadors, $Aa$.

3. a) La germana d’en Quim i el germà afectat de la Muntsa són $aa$.

4. a) En Quim, el seu germà sa, la Muntsa i el seu germà sa són fills sans de $Aa\times Aa$: poden ser $AA$ o $Aa$ (s’escriuen totes dues possibilitats, o $A\_$).

5. b) Perquè neixi un fill afectat ($aa$), en Quim i la Muntsa han de ser tots dos $Aa$ i tots dos han de passar l’al·lel $a$.

6. b) Del creuament $Aa\times Aa$ surten $\frac{1}{4}\,AA$, $\frac{2}{4}\,Aa$ i $\frac{1}{4}\,aa$. En Quim és sa, així que no és $aa$: dels tres casos sans, dos són $Aa$.

   $P(\text{Quim } Aa)=\frac{2}{3}$$P(\text{Muntsa } Aa)=\frac{2}{3}$

7. b) Si tots dos són $Aa$, cadascun passa l’al·lel $a$ amb probabilitat $\frac{1}{2}$:

   $P(aa)=\frac{2}{3}\cdot\frac{2}{3}\cdot\frac{1}{2}\cdot\frac{1}{2}=\frac{1}{9}$

Plantejament L’apartat demana explicar què és un lípid saponificable i dir dues propietats més d’aquests lípids.

1. Saponificable: és un lípid que conté àcids grassos units per enllaços èster (és un èster d’àcids grassos). Amb un hidròxid fort (NaOH o KOH), aquests enllaços s’hidrolitzen i es formen sals d’àcids grassos, que són sabons: és la reacció de saponificació.

2. Propietat 1: són insolubles (o molt poc solubles) en aigua, és a dir, hidròfobs, per les llargues cadenes hidrocarbonades apolars dels àcids grassos.

3. Propietat 2: són solubles en dissolvents orgànics apolars, com l’èter, el cloroform o el benzè.

4. També es pot esmentar com a propietat que són molècules apolars, o amb una gran part apolar.

Plantejament Cal dir si són correctes les dues afirmacions sobre les caixes niu (ajudaran a lluitar contra l’eruga peluda i poden beneficiar altres espècies) i justificar-ho amb la xarxa tròfica de l’esquema.

1. Relacions de l’esquema (les fletxes van de l’aliment al consumidor): l’alzina és menjada per l’eruga peluda i pel saltamartí; l’arboç, pel saltamartí i per la papallona de l’arboç; el pi blanc i el bruc d’hivern, pel saltamartí. La mallerenga carbonera menja erugues peludes i saltamartins; el llangardaix ocel·lat menja saltamartins i papallones de l’arboç; l’astor menja mallerengues i llangardaixos.

2. Primera afirmació, correcta: les caixes niu afavoreixen la reproducció de les mallerengues carboneres, que són depredadores de l’eruga peluda. Amb més mallerengues, més erugues seran depredades i la plaga es reduirà.

3. Segona afirmació, també correcta: si hi ha menys erugues peludes, les alzines, de les quals s’alimenten, perdran menys fulles i se’n beneficiaran.

4. A més, l’augment de mallerengues beneficia el seu depredador, l’astor, que tindrà més aliment.

Plantejament L’apartat a pregunta si la fumigació amb Bacillus thuringiensis pot perjudicar l’ecosistema; el b demana el disseny d’un experiment per veure l’efecte de les caixes niu sobre la plaga amb els dos alzinars.

1. a) Sí: el preparat afecta totes les larves de papallona de l’ecosistema, no només les de l’eruga peluda. A l’esquema hi ha una altra papallona, la de l’arboç, les larves de la qual també moririen.

2. a) Això pot afectar els seus consumidors: el llangardaix ocel·lat menja papallones de l’arboç i en tindria menys. Encara que el bacteri deixi de ser actiu al cap de pocs dies, les larves mortes en aquell temps ja no hi són.

3. b) Variable independent: la presència de caixes niu. En un dels dos alzinars s’instal·len prou caixes niu (grup experimental).

4. b) Grup de control: l’altre alzinar, on no es fa res (sense caixes niu i sense fumigar).

5. b) Variables controlades: els dos boscos han de tenir condicions molt semblants (precipitacions, temperatura, sòl, orientació, densitat d’alzines i grau inicial de la plaga), i cal comprovar-ho durant tot l’estudi.

6. b) Variable dependent i registre de resultats: durant uns mesos es compta el nombre d’erugues peludes als dos boscos (per exemple, en diverses zones de mostreig iguals a cada bosc), amb el mateix mètode i en les mateixes dates, i es comparen els resultats per treure’n conclusions.

Plantejament Cal trobar les cinc errades del text sobre la fotosíntesi, copiar el fragment on es troba cadascuna i justificar per què és incorrecte.

1. Errada 1, «Dins dels mitocondris de les cèl·lules»: la fotosíntesi té lloc als cloroplasts, no als mitocondris.

2. Errada 2, «es forma ATP i $\mathrm{NADP^+}$»: a la cadena de transport electrònic de la fase lluminosa es forma ATP i NADPH, la forma reduïda, no el $\mathrm{NADP^+}$, que és la forma oxidada que accepta els electrons.

3. Errada 3, «Com a producte de la fotòlisi de l’aigua es forma diòxid de carboni»: la fotòlisi de l’aigua allibera oxigen ($\mathrm{O_2}$), protons i electrons, no diòxid de carboni.

4. Errada 4, «s’utilitza en el cicle de Calvin per a captar oxigen»: en el cicle de Calvin es capta (es fixa) diòxid de carboni, no oxigen.

5. Errada 5, «Aquesta fase té lloc dins de la membrana dels tilacoides»: el cicle de Calvin té lloc a l’estroma del cloroplast; a la membrana dels tilacoides hi ha la fase lluminosa.

Plantejament Cal llegir a l’arbre quan es van separar les Monocotidae de les Magnoliidae i en quin període geològic, quin grup comparteix l’avantpassat comú més recent amb les Ceratophyllaceae i quina és la branca que se separa primer.

1. L’eix de temps va de 225 a 100 milions d’anys. Les Monocotidae se separen de la resta, i per tant de les Magnoliidae, al nus anomenat Mesangiospermae, que és una mica a la dreta de la marca de 175 i força abans de la de 150: fa uns $165$ milions d’anys (llegint la gràfica, entre 160 i 170).

2. Aquest nus és dins de la franja del Juràssic, que va d’uns 200 a uns 145 milions d’anys: la separació es va produir al Juràssic.

3. Les Ceratophyllaceae surten del mateix nus que les Chloranthaceae (a uns 145 milions d’anys): són els grups germans, i per tant el grup més proper a les Ceratophyllaceae és el de les Chloranthaceae.

4. La branca que surt del nus més antic, a uns 225 milions d’anys, i se separa de totes les altres angiospermes és la de les Amborellaceae.

Plantejament L’apartat a demana el tipus de relació ecològica entre les angiospermes i els insectes pol·linitzadors; el b, classificar la papallona reina amb la clau dicotòmica i explicar el camí seguit.

1. a) És un mutualisme: totes dues espècies en surten beneficiades. Els insectes obtenen aliment de les flors (nèctar i pol·len), i les plantes aconsegueixen que el pol·len vagi d’una flor a una altra (pol·linització), cosa que en permet la reproducció.

2. a) Com que les dues parts es beneficien, l’evolució de l’una afavoreix la de l’altra, i això és coherent amb que es diversifiquessin alhora.

3. a) De vegades s’anomena simbiosi; aquest nom només és adequat si la relació és obligatòria, és a dir, si cap de les dues espècies no pot viure sense l’altra.

4. b) Recorregut per la clau: 1, «amb ales» (va a 2); 2, «amb quatre ales» (va a 4); 4, «les quatre ales serveixen per a volar» (va a 5); 5, «ales de colors»: ordre Lepidòpters.

Plantejament L’apartat a demana per què, des del punt de vista evolutiu, una població aïllada com Eyam és millor que Londres per estudiar l’al·lel Delta 32; el b, la relació entre els al·lels del gen CCR5 i els genotips de la família Hancock.

1. a) La pesta va actuar com a selecció natural: a Eyam van sobreviure i es van reproduir sobretot els portadors de l’al·lel Delta 32, i per això la seva freqüència va augmentar a la població.

2. a) Per estudiar aquest efecte interessa una població on, des d’aleshores, les freqüències gèniques hagin canviat el mínim possible.

3. a) A Eyam la immigració ha estat pràcticament nul·la: no hi ha hagut flux gènic, i la freqüència alta de Delta 32 que va deixar la pesta s’ha mantingut en els descendents dels supervivents.

4. a) A Londres, l’arribada constant d’immigrants (flux gènic) ha barrejat la població amb persones que no venen dels supervivents, i ha diluït i modificat aquella freqüència.

5. a) També s’hi pot fer servir la deriva gènica: en una població petita com Eyam, l’atzar pot fer variar molt les freqüències (i haver fet augmentar encara més la de l’al·lel), cosa que en una població gran com Londres passa molt menys.

6. b) Relació entre els al·lels: herència intermèdia (dominància incompleta). Justificació: l’heterozigot té un fenotip intermedi entre els dos homozigots: protecció parcial (la malaltia avança més lentament), mentre que l’homozigot mutat té protecció total i l’homozigot normal, cap.

7. b) Simbologia: $C^N$ = al·lel normal del gen CCR5; $C^{\Delta}$ = al·lel Delta 32.

8. b) Genotips: la mare, Elizabeth, no va patir mai la pesta (protecció total): $C^{\Delta}C^{\Delta}$. El pare va morir de seguida (cap protecció): $C^NC^N$. Els fills van viure més però van morir (protecció parcial): $C^NC^{\Delta}$.

9. b) Comprovació amb el creuament: tots els fills de $C^{\Delta}C^{\Delta}\times C^NC^N$ reben un $C^{\Delta}$ de la mare i un $C^N$ del pare, i són heterozigots, com indiquen els registres.

   $C^{\Delta}C^{\Delta}\times C^NC^N$${}\longrightarrow 100\ \%\ C^NC^{\Delta}$

10. b) Pel que fa a l’expressió del receptor a les cèl·lules, l’heterozigot fabrica tots dos receptors, el normal i el mutat: des d’aquest punt de vista la relació també es pot considerar codominància.

Plantejament Cal explicar per què el trasplantament de cèl·lules mare amb dues còpies de CCR5 Delta 32 va fer desaparèixer el VIH de la sang, i per què un inhibidor de la transcriptasa inversa frena la sida.

1. a) Després del trasplantament, les cèl·lules de la sang del pacient, i entre elles els limfòcits T, es formen a partir de les cèl·lules mare del donant, que són homozigotes per a CCR5 Delta 32.

2. a) Aquests limfòcits tenen el receptor de membrana mutat, que no serveix de punt d’ancoratge per al VIH: el virus no s’hi pot unir i no hi pot entrar.

3. a) Sense entrar a les cèl·lules, el VIH no s’hi pot multiplicar: no es formen virus nous que passin a la sang i infectin altres cèl·lules, i per això ja no es detecta VIH a la sang.

4. b) El VIH és un retrovirus: el seu material genètic és RNA. Per multiplicar-se, la transcriptasa inversa copia aquest RNA en DNA (retrotranscripció).

5. b) Aquest DNA víric s’integra al DNA de la cèl·lula hoste, i a partir d’ell la cèl·lula fabrica virus nous.

6. b) L’inhibidor bloqueja la transcriptasa inversa: no es pot fer el DNA víric, no s’integra al genoma de la cèl·lula i no es formen virus nous, i així la infecció avança molt menys.

Plantejament Cal posar nom a la relació entre els insectes (Diabrotica virgifera) i el panís, i a la relació entre els nematodes i els bacteris Photorhabdus, i justificar-les amb el que diu l’enunciat.

1. Insectes i panís: parasitisme. És una relació entre dues espècies en què una, el paràsit, obté l’aliment de l’altra, l’hoste, i la perjudica sense matar-la de seguida.

2. En aquest cas el paràsit és l’insecte: les seves larves s’alimenten de les arrels del panís, que és l’hoste; les plantes afectades creixen menys i produeixen menys gra.

3. Nematodes i bacteris: simbiosi, una relació entre dues espècies en què totes dues se’n beneficien i que és tan estreta que no poden fer la seva funció per separat.

4. Els nematodes necessiten els bacteris per matar les larves (els bacteris en fabriquen les toxines) i obtenir així l’aliment; els bacteris necessiten els nematodes per arribar a les larves i infectar-les, perquè fora d’un nematode no en poden infectar cap.

5. Com que totes dues espècies hi guanyen, la relació entre els nematodes i els bacteris també es pot anomenar mutualisme (en aquest cas, un mutualisme obligatori).

Plantejament L’apartat a demana per què el panís que fabrica betacariofilè ajuda a controlar la plaga; el b, els passos i els enzims per fer el plasmidi recombinant de la figura i en quines cèl·lules s’ha d’introduir.

1. a) El panís modificat fabrica betacariofilè quan les larves l’ataquen. Aquesta substància atreu els nematodes del sòl, que entren a les larves i, amb els seus bacteris, les maten.

2. a) Així hi ha menys larves a les arrels, la planta en pateix menys danys i la plaga es controla: és un control biològic de plagues amb els seus enemics naturals.

3. b) La figura mostra un bacteri del qual s’obté un plasmidi que després s’obre; una planta d’orenga de la qual s’obté el gen que codifica l’enzim que sintetitza el betacariofilè, que també es talla; el plasmidi recombinant; un cultiu de cèl·lules vegetals, i el panís transgènic.

4. b) Pas 1: s’aïlla el plasmidi d’un bacteri i es talla amb un enzim de restricció (endonucleasa de restricció), que l’obre i deixa uns extrems determinats.

5. b) Pas 2: s’aïlla el gen de l’enzim del betacariofilè de les cèl·lules d’orenga i es talla amb el mateix enzim de restricció, de manera que els seus extrems són complementaris dels del plasmidi.

6. b) Pas 3: s’uneixen el gen i el plasmidi obert amb la DNA ligasa, que tanca els enllaços, i s’obté el plasmidi recombinant.

7. b) El plasmidi s’ha d’introduir en cèl·lules embrionàries o meristemàtiques del panís (cèl·lules totipotents), cultivades al laboratori. A partir d’una d’aquestes cèl·lules es regenera una planta sencera, i el gen introduït serà a totes les seves cèl·lules.

8. b) Per a plantes s’acostuma a usar el bacteri Agrobacterium tumefaciens i el seu plasmidi Ti com a vector.