Biologia, PAU 2023 de Catalunya: l’examen extraordinari resolt

Plantejament Cal aplicar les característiques que dona l’enunciat (vibrió, gramnegatiu, anaerobi facultatiu, mòbil i flagel·lat) a cada casella de la taula.

1. Regne: és un bacteri, una cèl·lula procariota; pertany al regne Moneres (en les classificacions actuals, al domini Bacteris).

2. Forma: un vibrió és un bacteri en forma de coma, un bastó corbat. Cal marcar el dibuix de dalt a la dreta: la cèl·lula corbada amb un flagel.

3. Embolcalls: com que és gramnegatiu, de dins cap a fora té la membrana plasmàtica, una paret prima de peptidoglicà i la membrana externa. El dibuix ha de mostrar aquestes tres capes amb el seu nom; la membrana plasmàtica i la membrana externa es dibuixen com a bicapes lipídiques.

4. Anaerobi facultatiu: si al medi hi ha oxigen fa un metabolisme aerobi (respiració cel·lular) i, si no n’hi ha, obté energia per fermentació. És a dir, pot viure tant en un medi amb oxigen com sense.

5. Mòbil flagel·lat: es pot desplaçar pel medi, i ho fa gràcies a un flagel.

Plantejament Els llevats transformen la glucosa del raïm en etanol: és una fermentació.

1. Nom de la via: fermentació alcohòlica. Té lloc al citosol del llevat: la glucòlisi trenca la glucosa en dues molècules de piruvat, i cada piruvat perd una molècula de $\mathrm{CO_2}$ i es redueix a etanol amb el NADH format a la glucòlisi.

2. Balanç global:

   $\text{glucosa}+2\,\text{ADP}$${}+2\,\mathrm{P_i}$${}\longrightarrow 2\,\text{etanol}+2\,\mathrm{CO_2}$${}+2\,\text{ATP}$

3. Amb fórmules moleculars, el balanç de la glucosa és:

   $\mathrm{C_6H_{12}O_6}$${}\longrightarrow 2\,\mathrm{C_2H_5OH}+2\,\mathrm{CO_2}$

4. El rendiment és de només $2$ ATP per glucosa, els de la glucòlisi, perquè l’etanol encara conté molta energia química.

5. Altres aliments que s’obtenen amb Saccharomyces cerevisiae: el pa (el $\mathrm{CO_2}$ fa pujar la massa) i la cervesa; també la sidra i el cava.

Plantejament Cal seguir el camí de l’acetil-CoA i del $\mathrm{NADH}+\mathrm{H^+}$ dins del catabolisme aerobi de la cèl·lula.

1. L’acetil-CoA entra al cicle de Krebs, a la matriu mitocondrial, on el grup acetil s’oxida completament a $\mathrm{CO_2}$.

2. El $\mathrm{NADH}+\mathrm{H^+}$ va a la cadena respiratòria de transport d’electrons (fosforilació oxidativa), a la membrana mitocondrial interna. El que s’ha format al citosol hi cedeix els electrons a través de sistemes de llançadora, perquè el NADH no travessa la membrana mitocondrial interna.

3. Energia al cicle de Krebs: per cada acetil-CoA es forma directament una molècula d’ATP (o de GTP) per fosforilació a nivell de substrat i, sobretot, es forma poder reductor: $3$ NADH i $1$ $\mathrm{FADH_2}$.

4. Energia a la cadena respiratòria: els electrons del NADH i del $\mathrm{FADH_2}$ passen per la cadena fins a l’oxigen, que és l’acceptor final i forma aigua. Aquest transport bombeja protons cap a l’espai intermembrana, i quan els protons tornen a la matriu a través de l’ATP sintasa es forma ATP (fosforilació oxidativa).

5. Quan es beu molt alcohol, l’excés de NADH frena el cicle de Krebs i l’acetil-CoA es desvia cap a la síntesi d’àcids grassos (lipogènesi); esmentar aquesta via també és correcte.

Plantejament Les biomolècules de la llet que donen immunitat són els anticossos que la mare passa al nadó.

1. Nom: anticossos (immunoglobulines); a la llet n’hi ha sobretot del tipus IgA.

2. Tipus de biomolècula: proteïnes (glicoproteïnes).

3. Els fabriquen les cèl·lules plasmàtiques, que són limfòcits B activats i diferenciats.

4. Tipus d’immunitat: passiva, perquè l’infant rep els anticossos ja fets i no els fabrica; natural, perquè els rep per un procés natural, l’alletament, sense cap intervenció mèdica; i adquirida (específica), perquè els anticossos reconeixen antígens concrets.

5. Caselles que cal marcar: Passiva, Natural i Adquirida.

Plantejament Cal donar una funció de cada tipus de cèl·lula del sistema immunitari.

1. Neutròfils: fagociten bacteris i restes cel·lulars; són de les primeres cèl·lules que arriben a un focus d’infecció.

2. Macròfags: fagociten microorganismes i restes de cèl·lules, i fan de cèl·lules presentadores d’antígens als limfòcits T.

3. Limfòcits B: quan s’activen es diferencien en cèl·lules plasmàtiques, que produeixen anticossos específics; alguns queden com a cèl·lules de memòria.

4. Limfòcits Th o col·laboradors: activen altres cèl·lules del sistema immunitari amb les citocines que alliberen; estimulen els limfòcits B perquè proliferin i facin anticossos, i activen els macròfags i els limfòcits T citotòxics.

5. Limfòcits NK: destrueixen (lisen) cèl·lules infectades per virus i cèl·lules tumorals.

Plantejament Llegim l’arbre: la parella I-2 (home sa) i I-3 (dona sana) té una filla afectada, II-1, i un fill afectat, II-2. I-1 és germana d’I-2, i I-4 i I-5 són germans d’I-3; tots ells són sans.

1. Dominant o recessiva: els pares, I-2 i I-3, són sans i tenen dos fills afectats. Si l’al·lel de l’AME fos dominant, almenys un dels pares hauria de patir la malaltia. Per tant, l’AME és recessiva, i els dos pares en són portadors (heterozigots).

2. Autosòmica o lligada al sexe: si fos recessiva lligada al cromosoma X, la filla afectada II-1 hauria de rebre un X amb l’al·lel de la malaltia de cadascun dels pares. Però el seu pare, I-2, és sa: el seu únic X porta l’al·lel normal, i és el que reben totes les seves filles. Per tant, no pot ser lligada al sexe: és autosòmica. A més, l’enunciat diu que el gen SMN1 és al cromosoma 5, que és un autosoma.

3. Simbologia: $A$, al·lel normal (sense AME), dominant; $a$, al·lel amb la deleció (AME), recessiu.

4. Genotip d’I-3: és sana i té fills afectats ($aa$), que han rebut un al·lel $a$ de cada progenitor; per tant, és portadora:

   $Aa$

5. Genotip d’I-4: és sa, de manera que té almenys un al·lel $A$. No hi ha cap dada per saber si l’altre al·lel és $A$ o $a$ (els seus pares, que no surten a l’arbre, són sans):

   $A-\quad(AA$$\text{o}\ \ Aa)$

Plantejament Es demana el nombre esperat de portadors entre els alumnes de l’institut.

1. La probabilitat que un alumne qualsevol sigui portador és $\frac{1}{54}$. El nombre esperat de portadors és el nombre d’alumnes multiplicat per aquesta probabilitat:

   $1\,188\cdot\frac{1}{54}=\frac{1\,188}{54}=22$

2. És un valor esperat: en un institut concret n’hi pot haver uns quants més o menys.

Plantejament Es demana la probabilitat que dues persones sanes siguin portadores totes dues.

1. Cada membre de la parella és portador amb probabilitat $\frac{1}{54}$. Si no són parents, els dos fets són independents i les probabilitats es multipliquen:

   $\frac{1}{54}\cdot\frac{1}{54}=\frac{1}{2\,916}\approx 0{,}000343$

2. En percentatge:

   $0{,}000343\cdot 100=0{,}0343\ \%$

Plantejament Cal trobar al text les afirmacions falses sobre la teràpia gènica i la immunitat i corregir-les. El text en té quatre; n’hi ha prou amb tres.

1. Errada 1: «s’ha de tallar el gen SMN1 sa amb uns enzims anomenats lligases». Correcció: per tallar el DNA s’utilitzen endonucleases de restricció (enzims de restricció); les lligases fan el contrari, uneixen fragments de DNA.

2. Errada 2: «aquest gen s’ha d’unir a la superfície de la càpsida». Correcció: el gen s’ha d’introduir dins de la càpsida, on el virus porta el seu genoma; així el virus el pot fer entrar a les cèl·lules diana.

3. Errada 3: «Zolgensma és més efectiu si s’administra a nadons que ja tenen símptomes greus». Correcció: és més efectiu si s’administra abans que apareguin els símptomes o quan encara són lleus, perquè les neurones motores que ja s’han perdut no es recuperen: el teixit nerviós té molt poca capacitat de regeneració.

4. Errada 4: «Aquest tipus d’immunitat artificial i passiva». Correcció: els anticossos que el nadó rep de la mare amb la llet li donen una immunitat natural, no artificial, i passiva: els ha fabricat la mare i el nadó els rep per un procés natural, sense cap intervenció mèdica.

5. Un aclariment sobre el nom del virus: l’AAV9 és un virus adenoassociat (AAV), d’una família diferent de la dels adenovirus (és un parvovirus). L’enunciat l’anomena «adenovirus», però aquesta no és una de les quatre errades que es demanen.

Plantejament Llegim a l’arbre de quin grup surt cada branca i quan, i seguim el camí que porta fins als ocells (aus).

1. Segons l’arbre, de la branca dels peixos se separen els amfibis fa uns 350 milions d’anys i els rèptils, fa uns 300 milions d’anys: els rèptils provenen d’un grup de peixos.

2. De la branca dels rèptils se separen els mamífers fa uns 200 milions d’anys i els ocells (aus), fa uns 150 milions d’anys: els ocells provenen d’un grup de rèptils.

3. Entre els peixos i els ocells hi ha, doncs, els rèptils: els ocells no provenen directament de cap peix, sinó de rèptils que, al seu torn, provenien de peixos de fa uns 300 milions d’anys.

4. Els peixos voladors són peixos teleostis: pertanyen a la branca dels peixos, no a la que porta als rèptils i als ocells. La capacitat de planar dels peixos voladors i el vol dels ocells són adaptacions semblants aparegudes per separat (caràcters anàlegs), no una prova de parentiu directe.

Plantejament Amb la teoria sintètica (neodarwinisme) cal explicar d’on surt la variació i per què es va estendre a la població, aplicat als dos caràcters del text: les aletes pectorals i la cua.

1. Origen de la variabilitat: en una població de peixos avantpassats, les mutacions (i la recombinació genètica de la reproducció sexual) van fer aparèixer, a l’atzar, individus amb unes aletes pectorals més grosses que les dels altres.

2. De la mateixa manera, per mutacions a l’atzar van aparèixer individus amb una musculatura de la cua diferent, capaç de vibrar més de pressa i de donar més velocitat per sortir a la superfície.

3. Aquestes mutacions no apareixen perquè el peix les necessiti ni per l’esforç de saltar: són atzaroses i ja hi eren abans que actués la selecció (són preadaptatives).

4. Selecció natural: els individus que podien sortir de l’aigua i planar escapaven millor dels depredadors; per tant, sobrevivien més i deixaven més descendència, que heretava aquests al·lels.

5. Generació rere generació, la freqüència dels al·lels d’aletes grosses i de cua ràpida va augmentar en la població fins que la capacitat de planar va ser característica de l’espècie. Calen tots dos caràcters: la cua dona la velocitat per sortir de l’aigua i les aletes permeten planar.

6. També es pot parlar de deriva genètica (efecte fundador o coll d’ampolla), sempre que s’expliqui que la variabilitat inicial prové de mutacions a l’atzar; i en lloc de començar per les mutacions, es pot partir de la variabilitat que ja hi havia a la població.

Plantejament Cal identificar els elements del disseny experimental de l’estudi: la pregunta, les variables i el control.

1. Problema investigat, com a pregunta: «Es recuperen les poblacions d’amfibis d’un estany quan se n’eliminen els peixos introduïts?»

2. Variable independent (la que modifiquen els investigadors): l’eliminació o no dels peixos introduïts a l’estany.

3. Variable dependent (la que mesuren): l’abundància de les poblacions d’amfibis, és a dir, el nombre d’amfibis i d’espècies d’amfibis que troben en els censos.

4. Els vint-i-tres estanys amb peixos són el grup de control: estanys semblants on no s’ha canviat res. Comparant-los amb els vuit estanys on es van eliminar els peixos, es pot saber si els canvis en els amfibis es deuen a l’eliminació dels peixos i no a altres factors que varien d’un any a l’altre, com el clima.

Plantejament El gràfic dona, per a cada any i per a cada espècie d’amfibi, en quants dels vuit estanys n’hi ha. Els peixos es van eliminar entre el 2014 i el 2015.

1. Abans de l’eliminació, el 2014, només hi havia 2 espècies, cadascuna en 1 estany: Bufo spinosus i Calotriton asper.

2. El 2015 ja hi ha 3 espècies (Bufo spinosus en 1 estany, Lissotriton helveticus en 1 i Calotriton asper en 2), i des del 2016 hi són les 4 espècies.

3. El nombre d’estanys amb cada espècie augmenta: Rana temporaria passa de 0 estanys (2014 i 2015) a 3 (2016), 5 (2017), 6 (2018) i 7 (2019); Lissotriton helveticus, de 0 a 4; Calotriton asper, d’1 a 3; i Bufo spinosus, d’1 a 2.

4. Sumant les quatre espècies, el nombre de presències (espècie en un estany) passa de 2 el 2014 a 16 el 2019:

   $1+1=2$$7+2+4+3=16$

Plantejament Es demana el nivell tròfic de les algues i dels tritons, llegit a la xarxa. A la xarxa, cada fletxa va de l’organisme que és menjat al que se’l menja. Les algues són menjades pels crustacis i pels insectes; els crustacis, pel tritó pirinenc i per la truita comuna; els insectes, pel tritó pirinenc, per la truita comuna i per la granota roja; i el tritó pirinenc i la granota roja, per la truita comuna.

1. Algues: són productors. Són organismes fotoautòtrofs: elaboren la seva pròpia matèria orgànica a partir de matèria inorgànica (diòxid de carboni, aigua i sals minerals) amb l’energia de la llum, per fotosíntesi. A la xarxa no s’alimenten de cap altre organisme.

2. Tritons: són consumidors secundaris (de segon ordre). Són heteròtrofs i, segons la xarxa, s’alimenten de crustacis i d’insectes, que són consumidors primaris perquè mengen algues.

Plantejament Cal seguir l’efecte de treure les truites al llarg de la xarxa tròfica fins a les algues.

1. La truita comuna es menja els crustacis i els insectes, que són els consumidors primaris que s’alimenten de les algues.

2. Amb truites, hi ha pocs crustacis i insectes; les algues tenen pocs consumidors, proliferen i l’aigua es torna verdosa.

3. En eliminar les truites, desapareix un depredador dels crustacis i dels insectes: les seves poblacions augmenten i es mengen més algues.

4. Amb menys algues, l’aigua perd el color verd i és més transparent. És un efecte en cascada al llarg de la xarxa tròfica.

Plantejament Cal reconèixer cada molècula per la mida de l’anell, pels grups que té fora de l’anell i pel nombre d’unitats.

1. La glucosa és una aldohexosa que forma un anell de sis baules (cinc carbonis i un oxigen) amb un sol grup $\mathrm{CH_2OH}$ fora de l’anell. Les fórmules 1 i 4 tenen aquest anell. A la 1, l’OH del carboni 4 queda cap avall: és la glucosa. A la 4 queda cap amunt: és la galactosa.

2. La fructosa és una cetohexosa que forma un anell de cinc baules (quatre carbonis i un oxigen) amb dos grups $\mathrm{CH_2OH}$, un a cada costat de l’oxigen de l’anell: és la fórmula 3. La 5 també té un anell de cinc baules, però amb un sol grup $\mathrm{CH_2OH}$: és una pentosa (la ribosa).

3. La sacarosa és un disacàrid: una glucosa (anell de sis baules) i una fructosa (anell de cinc baules) unides per un enllaç O-glicosídic. És la fórmula 6. La 2 també és un disacàrid, però de dues unitats amb anell de sis baules.

Plantejament Fem servir el text i el que sabem dels glúcids reductors.

1. Glucosa: positiu. En obrir-se l’anell queda lliure el grup aldehid, que s’oxida i redueix el $\mathrm{Cu^{2+}}$; apareix el color vermell.

2. Fructosa: positiu. Segons el text, en obrir-se l’anell queda lliure el grup cetona, que també redueix el $\mathrm{Cu^{2+}}$; el color passa a vermell. (En el medi bàsic del reactiu, la fructosa es transforma en part en glucosa i manosa, que tenen el grup aldehid lliure; per això dona positiu encara que sigui una cetosa.)

3. Sacarosa: no hi ha canvi de color; queda blava, que és el color del reactiu de Fehling (per l’ió $\mathrm{Cu^{2+}}$). El resultat és negatiu.

4. Per què no s’oxida: l’enllaç O-glicosídic de la sacarosa uneix el carboni 1 de la glucosa (el del grup aldehid) amb el carboni 2 de la fructosa (el del grup cetona). Els dos carbonis amb el grup carbonil queden ocupats en l’enllaç, els anells no es poden obrir i no queda cap grup aldehid ni cetona lliure que es pugui oxidar: la sacarosa no és un glúcid reductor.

Plantejament A l’esquema, la via A capta llum, trenca l’aigua (allibera $\mathrm{O_2}$) i forma NADPH i ATP; la B fixa el $\mathrm{CO_2}$ i forma gliceraldehid 3-fosfat; la C passa de glucosa i fructosa a piruvat i forma ATP i NADH; la D és un cicle que rep acetil-CoA i allibera $\mathrm{CO_2}$; i la E és una cadena de membrana que fa servir oxigen, forma aigua i ATP.

1. Via A: fase lluminosa de la fotosíntesi (cadena fotosintètica de transport d’electrons i fotofosforilació). A les cèl·lules fotosintètiques de la fulla, al cloroplast: a la membrana dels tilacoides.

2. Via B: cicle de Calvin (fase de la fotosíntesi independent de la llum, també anomenada fase fosca). A les cèl·lules fotosintètiques de la fulla, al cloroplast: a l’estroma.

3. Via C: glucòlisi. A les cèl·lules dels teixits no fotosintètics, al citosol.

4. Via D: cicle de Krebs (cicle dels àcids tricarboxílics). A les cèl·lules dels teixits no fotosintètics, al mitocondri: a la matriu mitocondrial.

5. Via E: cadena respiratòria de transport d’electrons i fosforilació oxidativa. A les cèl·lules dels teixits no fotosintètics, al mitocondri: a la membrana mitocondrial interna (crestes).