Biologia, PAU 2022 de Catalunya: l’examen de juny (sèrie 2) resolt

Plantejament a) Cal explicar què vol dir que Yersinia pestis sigui un bacil, gramnegatiu i anaerobi facultatiu. b) Cal justificar, amb la selecció natural, per què un bacteri que muta poc té poques resistències als antibiòtics.

1. a) Bacil: és un bacteri de forma allargada, de bastonet.

2. a) Gramnegatiu: la seva paret té una capa fina de peptidoglicà (mureïna) coberta per una membrana externa lipídica, de manera que el peptidoglicà no és l’última coberta. Per això, amb la tinció de Gram no reté el colorant violeta i es veu de color rosa.

3. a) Anaerobi facultatiu: pot viure tant amb oxigen com sense. Amb oxigen obté l’energia per respiració aeròbica, i sense oxigen, per fermentació (o per respiració anaeròbica).

4. b) Les resistències als antibiòtics apareixen per mutacions a l’atzar, que es produeixen tant si hi ha antibiòtic com si no n’hi ha: l’antibiòtic no les provoca.

5. b) En un medi amb antibiòtic, la selecció natural afavoreix els pocs bacteris que per atzar ja porten una mutació de resistència: sobreviuen, es reprodueixen i la població passa a ser resistent.

6. b) Si el bacteri té molt poques mutacions, és molt poc probable que apareguin variants resistents. Sense aquestes variants, la selecció natural no té res per afavorir, i les poblacions de Yersinia pestis continuen sent sensibles als antibiòtics.

Plantejament a) Cal formular la hipòtesi que posava a prova l’experiment de Karachi. b) Cal proposar i justificar dues millores del disseny experimental.

1. a) Simond havia trobat el bacil de Yersin al tub digestiu de puces de rates infectades, i per això va sospitar que les puces podien transmetre la malaltia.

2. a) Una hipòtesi es formula com una possibilitat que cal comprovar, no com un fet: «Potser les puces de les rates són els vectors que transmeten Yersinia pestis (la pesta) d’una rata malalta a una rata sana.»

3. b) Millora 1, un grup control: posar una altra rata sana en les mateixes condicions però sense accés a les puces, per exemple al costat de la rata malalta en una gàbia que les puces no puguin travessar. Si aquesta rata no emmalaltís, el contagi es podria atribuir a les puces i no a una altra via.

4. b) Millora 2, fer rèpliques: repetir l’experiment amb més rates (o diverses vegades). Amb una sola rata sana, el resultat podria ser fruit de l’atzar; amb moltes, es veu si el resultat es repeteix.

5. b) Una altra millora vàlida és controlar les variables: fer servir rates genèticament idèntiques (de la mateixa soca, edat i estat de salut) en les mateixes condicions ambientals, perquè l’única diferència entre les rates sigui la que es vol estudiar.

Plantejament a) Cal dir el regne i l’organització cel·lular del bacil de la pesta, la puça i l’ameba. b) Cal anomenar i justificar la relació interespecífica de les parelles puça-rata i bacteri modificat-ameba.

1. a) Yersinia pestis: regne moneres (domini Bacteria); organització procariota (és unicel·lular).

2. a) Xenopsylla cheopis: regne animals; organització eucariota (és pluricel·lular).

3. a) Amoeba sp: regne protoctists (o protists); organització eucariota (és unicel·lular).

4. b) Puça-rata: parasitisme. La puça (paràsit) viu sobre la rata (hoste) i s’alimenta de la seva sang: en treu benefici i la perjudica, sense matar-la directament.

5. b) Yersinia pestis genèticament modificada-ameba: depredació. El bacteri modificat no pot inhibir els enzims digestius dels vacúols de l’ameba; l’ameba (depredador) el captura, el digereix i se n’alimenta, i el bacteri (presa) mor.

Plantejament a) Cal reconèixer a les figures la cel·lulosa, el midó i la sacarosa i dir quina funció fa cadascun a la planta. b) Cal proposar una prova de laboratori per distingir el midó de la sacarosa.

1. a) La figura B és un disacàrid: una glucosa (anell de sis vèrtexs) unida per un enllaç O-glicosídic a una fructosa (anell de cinc vèrtexs). És la sacarosa.

2. a) Les figures A i C són cadenes de glucoses unides per enllaços O-glicosídics. La figura A té una ramificació (una glucosa unida al carboni 6 d’una altra): és el midó (la seva amilopectina). La figura C és una cadena lineal, sense ramificacions: és la cel·lulosa.

3. a) La figura D és un monosacàrid de cinc carbonis (una pentosa), que no és cap dels tres glúcids de la taula.

4. a) Funcions: la cel·lulosa forma la paret cel·lular de les cèl·lules vegetals (funció estructural); el midó és la principal reserva energètica de la planta (un magatzem de glucoses); la sacarosa és la forma en què la planta transporta els sucres per la saba elaborada.

5. a) La sacarosa també té funció energètica: la planta la pot degradar per obtenir energia, i a la canya de sucre se n’acumula molta (de l’$11\ \%$ al $15\ \%$ del pes, segons l’enunciat).

6. b) Prova del lugol: s’afegeixen unes gotes de lugol (una solució de iode) a una mostra de cada pot.

7. b) La mostra que es torna de color blau fosc (gairebé negre o lila) conté el midó: la prova és positiva. La que es queda del color groc-marronós del lugol conté la sacarosa: la prova és negativa.

8. b) També distingiria els pots el gust dolç de la sacarosa, però al laboratori no s’ha de tastar mai cap substància.

Plantejament Cal dir quin tipus de biomolècula són els triglicèrids, una funció, una propietat, els components i l’enllaç que els uneix.

1. Tipus de biomolècula: són lípids (lípids saponificables).

2. Funció: reserva energètica.

3. Propietat: són insolubles en aigua (són apolars, hidròfobs).

4. Components: una molècula de glicerol (propà-1,2,3-triol) i tres àcids grassos.

5. Enllaç: enllaç èster, entre cadascun dels tres grups hidroxil del glicerol i el grup carboxil d’un àcid gras. En formar-se els tres enllaços èster s’alliberen tres molècules d’aigua.

6. Altres propietats igual de vàlides: són solubles en dissolvents orgànics, són saponificables, tenen un contingut energètic alt, són menys densos que l’aigua, són aïllants tèrmics, o són sòlids o líquids segons la proporció d’àcids grassos insaturats (com més insaturacions, més líquids).

Plantejament a) Cal explicar quin paper té Agrobacterium tumefaciens en la modificació genètica de la canya de sucre. b) Cal ordenar els vuit passos per obtenir la canya transgènica.

1. a) Agrobacterium tumefaciens fa de vector: el seu plasmidi, un cop s’hi ha unit el gen que es vol inserir, és el que el porta, i el bacteri, en infectar les cèl·lules vegetals, hi transfereix el fragment del plasmidi que conté aquest gen.

2. b) Primer cal preparar el DNA recombinant: aïllar el gen i tallar el plasmidi amb el mateix enzim de restricció, i després unir-los amb la DNA-ligasa. Llavors el plasmidi recombinant s’introdueix al bacteri, i el bacteri, a les cèl·lules vegetals. Finalment se seleccionen les cèl·lules transformades, se’n fan plàntules i es planten.

3. b) Pas 1: aïllar el gen que es vol inserir.

4. b) Pas 2: tallar el plasmidi d’Agrobacterium tumefaciens amb enzims de restricció.

5. b) Pas 3: unir el gen al plasmidi d’Agrobacterium tumefaciens mitjançant la DNA-ligasa.

6. b) Pas 4: introduir el plasmidi al bacteri.

7. b) Pas 5: introduir el bacteri a les cèl·lules de la canya de sucre en cultiu al laboratori.

8. b) Pas 6: seleccionar les cèl·lules que han incorporat el gen.

9. b) Pas 7: obtenir plàntules modificades a partir de les cèl·lules que han incorporat el gen.

10. b) Pas 8: plantar al camp les plàntules transgèniques.

11. b) Aïllar el gen i tallar el plasmidi no depenen l’un de l’altre: el que és imprescindible és fer-los tots dos abans d’unir el gen al plasmidi.

Plantejament a) Cal escriure l’equació global de la fotosíntesi i explicar per què l’aigua és imprescindible per al metabolisme de la planta. b) Cal identificar la principal reserva energètica dels vegetals, el seu grup de biomolècules, el seu monòmer i els enllaços entre els monòmers.

1. a) Reacció global de la fotosíntesi: a partir de diòxid de carboni i aigua, amb l’energia de la llum, es forma glucosa i s’allibera oxigen.

   $6\,\mathrm{CO_2}$${}+6\,\mathrm{H_2O}\ \xrightarrow{\text{llum}}\ \mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}+6\,\mathrm{O_2}$

2. a) També és correcta l’equació que mostra que tot l’oxigen alliberat ve de l’aigua:

   $6\,\mathrm{CO_2}$${}+12\,\mathrm{H_2O}\ \xrightarrow{\text{llum}}\ \mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}+6\,\mathrm{O_2}+6\,\mathrm{H_2O}$

3. a) L’aigua és un dels reactius de la fotosíntesi: a la fase lluminosa, la fotòlisi de l’aigua aporta els electrons (i els protons) que circulen per la cadena de transport d’electrons del cloroplast, amb els quals es formen l’ATP i el NADPH, i n’allibera l’oxigen.

4. a) A la fase lluminosa, l’ATP es forma per fotofosforilació; la fosforilació oxidativa és la de la respiració, als mitocondris.

5. a) Sense aigua, la planta no pot fer la fotosíntesi, que és la base de la seva nutrició: no pot fabricar matèria orgànica ni obtenir-ne energia, i s’asseca.

6. b) Principal biomolècula de reserva energètica dels vegetals: el midó (format per amilosa i amilopectina).

7. b) Grup de biomolècules: és un glúcid (un polisacàrid).

8. b) Monòmer: la glucosa ($\alpha$-D-glucopiranosa).

9. b) Enllaços entre els monòmers: enllaços O-glicosídics $\alpha(1\to 4)$ a les cadenes i $\alpha(1\to 6)$ als punts de ramificació de l’amilopectina.

10. b) La maltosa (dues glucoses unides per un enllaç $\alpha(1\to 4)$) no és el monòmer del midó, sinó un producte de la seva hidròlisi parcial; tot i així, també es considera una resposta vàlida.

Plantejament a) Cal dir com es reprodueix Clostridium botulinum, llegir al gràfic el nombre de bacteris als 90 minuts i a les 3 hores, i calcular el percentatge d’augment entre aquests dos moments. b) Cal deduir la font de carboni i d’energia, les vies metabòliques, la paret i el color amb la tinció de Gram d’un bacteri grampositiu, anaerobi fermentador estricte i quimioheteròtrof.

1. a) Reproducció: per bipartició (fissió binària), una reproducció asexual en què el bacteri duplica el seu DNA i es divideix en dues cèl·lules.

2. a) Lectura del gràfic: és una corba de creixement exponencial; a l’eix vertical, cada quadre és de $5\,000$ bacteris i, a l’horitzontal, de 15 minuts. Als 90 minuts, la corba és una mica per sobre de la línia de $5\,000$ bacteris.

3. a) A les 3 hores (180 minuts), la corba és una mica per sota de la línia de $35\,000$ bacteris.

4. a) El percentatge d’augment és l’augment (valor final menys valor inicial) dividit pel valor inicial, per 100. Cal restar el valor inicial: si no, no és un augment.

   $\frac{35\,000-5\,000}{5\,000}\cdot 100$${}= \frac{30\,000}{5\,000}\cdot 100$${}= 600\ \%$

5. a) Són lectures aproximades i el resultat depèn molt de la lectura del gràfic. Qui llegeixi el gràfic amb més precisió (per exemple, uns $6\,000$ bacteris als 90 minuts i uns $34\,000$ a les 3 hores) obté un valor proper al $470\ \%$:

   $\frac{34\,000-6\,000}{6\,000}\cdot 100$${}= \frac{28\,000}{6\,000}\cdot 100$${}\approx 467\ \%$

6. b) Font de carboni: la matèria orgànica (és heteròtrof).

7. b) Font d’energia: reaccions químiques d’oxidació de compostos orgànics (és quimiòtrof).

8. b) Vies metabòliques: només la glucòlisi i la fermentació. És un fermentador estricte: obté l’ATP de la glucòlisi i, amb la fermentació, regenera el $\mathrm{NAD^+}$ que la glucòlisi necessita. No obté energia del cicle de Krebs ni de la fosforilació oxidativa, que són etapes de la respiració, i com que no és fotosintètic tampoc no fa la fotofosforilació.

9. b) Paret bacteriana: una capa gruixuda de peptidoglicà (mureïna), sense membrana externa.

10. b) Tinció de Gram: queda de color violeta (blau fosc), perquè la paret gruixuda de peptidoglicà reté el colorant violeta.

Plantejament Cal explicar, amb la selecció natural, com s’han acumulat en el gen de la prestina dels dofins les vint mutacions que els permeten ecolocalitzar.

1. En els avantpassats dels dofins es van produir mutacions a l’atzar en el gen de la prestina, com en qualsevol gen. No van aparèixer perquè els dofins les necessitessin: algunes, per casualitat, feien la prestina una mica més sensible als ultrasons.

2. Un dofí que heretava una d’aquestes mutacions captava millor l’eco dels seus clics i tenia un avantatge en el seu medi, per exemple per detectar preses on hi ha poca llum.

3. Gràcies a aquest avantatge, aquest dofí tenia més probabilitat de sobreviure i de tenir descendència que la resta de la població.

4. Com que la mutació és al DNA, és hereditària: els descendents l’heretaven, també tenien l’avantatge i la transmetien. Generació rere generació, la mutació es feia més freqüent fins que la tenia tota la població: és la selecció natural.

5. El procés es va repetir amb cada nova mutació a l’atzar que millorava encara més la prestina. Les vint mutacions no van aparèixer alhora, sinó que es van anar acumulant progressivament al llarg de moltes generacions, fins a arribar a la prestina dels dofins actuals.

Plantejament a) Cal dir si, per a l’ecolocalització, el meló dels dofins i les orelles dels ratpenats són òrgans homòlegs o anàlegs, i justificar-ho. b) Cal anomenar el fenomen pel qual els ratpenats tenen les mateixes vint mutacions de la prestina sense haver-les heretat del darrer avantpassat comú, i explicar com s’ha produït.

1. a) Són òrgans anàlegs: fan la mateixa funció, captar l’eco dels ultrasons per ecolocalitzar.

2. a) Però tenen un origen evolutiu independent: el meló és un sac de greix del front i les orelles són l’òrgan de l’oïda, i el darrer avantpassat comú de dofins i ratpenats no ecolocalitzava. La capacitat d’ecolocalitzar no l’han heretada d’ell, sinó que ha aparegut per separat en cada llinatge.

3. a) També és vàlid justificar-ho dient que tenen un origen embrionari diferent.

4. b) És una convergència evolutiva (evolució convergent).

5. b) Dofins i ratpenats viuen en medis on es veu poc, en què ecolocalitzar suposa un avantatge per trobar preses i orientar-se.

6. b) En cada llinatge, per separat, es van produir mutacions a l’atzar en el gen de la prestina, i la selecció natural va afavorir, de manera independent, les que augmentaven la sensibilitat als ultrasons. Així tots dos grups han acabat tenint les mateixes vint mutacions sense haver-les heretat d’un avantpassat comú.

Plantejament Cal dir quin tipus de resposta immunitària (primària o secundària) fa cada ratolí davant de les cèl·lules tumorals trasplantades i justificar per què només el ratolí 2 desenvolupa un tumor.

1. Els dos ratolins són genèticament idèntics i reben la mateixa quantitat de cèl·lules tumorals: l’única diferència entre ells és que el ratolí 1 ja havia tingut aquest tumor.

2. Ratolí 1: resposta secundària. El seu sistema immunitari ja havia respost als antígens d’aquestes cèl·lules tumorals quan va tenir el tumor, i en guarda memòria immunològica: limfòcits de memòria específics per a l’antigen tumoral.

3. Ratolí 1: quan hi tornen a entrar les mateixes cèl·lules tumorals, la resposta específica és més ràpida i més intensa (es produeixen de seguida molts limfòcits i anticossos contra l’antigen tumoral, com mostren les anàlisis), i les cèl·lules tumorals són destruïdes abans que puguin formar un tumor.

4. Ratolí 2: resposta primària. És la primera vegada que el seu sistema immunitari es troba amb els antígens d’aquestes cèl·lules tumorals, i té pocs limfòcits específics per a ells (les anàlisis ho confirmen).

5. Ratolí 2: la resposta primària és lenta i poc intensa (tarda uns dies a desenvolupar-se). Mentrestant, les cèl·lules tumorals trasplantades, que es divideixen molt de pressa, proliferen i formen el tumor abans que el sistema immunitari les pugui eliminar.

Plantejament Cal dir si la teràpia amb cèl·lules dendrítiques és immunitat activa o passiva, justificar-ho i explicar per què el pacient acaba tenint molts limfòcits T citotòxics (LTc) específics.

1. És immunitat activa: el pacient no rep anticossos ni limfòcits ja fets, sinó que és el seu propi sistema immunitari el que genera la resposta específica (els LTc) contra les cèl·lules tumorals.

2. Les cèl·lules dendrítiques són cèl·lules presentadores d’antígens. Les cèl·lules dendrítiques modificades contenen els antígens tumorals del pacient i els mostren a la seva membrana units a molècules d’histocompatibilitat de classe I (MHC I).

3. Els limfòcits T citotòxics que tenen un receptor (TCR) capaç de reconèixer aquest antigen tumoral s’hi uneixen i s’activen.

4. Els LTc activats proliferen (expansió clonal) i en formen molts amb el mateix receptor, tots específics per a l’antigen tumoral. La majoria es diferencien en LTc efectors, que destrueixen les cèl·lules tumorals, i alguns, en LTc de memòria.

5. També es dona per bona una explicació menys directa: les cèl·lules dendrítiques modificades són fagocitades per altres cèl·lules presentadores, com els macròfags, que alliberen interleucines que activen els LTc, i aquests destrueixen les cèl·lules tumorals. L’explicació de dalt, en què la mateixa cèl·lula dendrítica presenta l’antigen, és la que descriu l’enunciat.