Biologia, PAU 2024 de Catalunya: l’examen de juny (sèrie 1) resolt

Plantejament Cal identificar les tres parts del virus assenyalades a la figura i dir de quines biomolècules estan fetes. La frase de la figura sobre les proporcions de les bases ajuda a deduir el tipus de material genètic.

1. A, la coberta exterior que envolta tot el virus: és l’embolcall. Està format per lípids (una bicapa lipídica) i proteïnes, moltes amb cadenes de glúcids (glicoproteïnes).

2. B, el filament de dins: és el material genètic. Té uracil (U), per tant és RNA.

3. A més, la proporció de G no és igual a la de C ni la d’A igual a la d’U: les bases no estan aparellades, així que l’RNA és d’una sola cadena (monocatenari).

4. C, l’hexàgon que tanca el material genètic: és la càpsida (que, amb l’RNA, forma la nucleocàpsida). Està formada per proteïnes.

Plantejament Es demana relacionar les estructures del virus amb l’especificitat de la resposta immunitària.

1. El sistema immunitari reconeix el virus pels seus antígens, sobretot les proteïnes (glicoproteïnes) de l’embolcall, que són a la superfície.

2. Els quatre tipus de virus del dengue són semblants, però tenen proteïnes d’embolcall diferents, és a dir, antígens diferents.

3. La resposta immunitària específica és específica de cada antigen: els anticossos i les cèl·lules de memòria que es formen contra un tipus de virus del dengue només reconeixen els antígens d’aquell tipus.

4. Per això, en una infecció per un altre tipus de virus del dengue, aquests anticossos i cèl·lules de memòria no el reconeixen, i no hi ha immunitat.

Plantejament La prova amplifica material genètic del virus. Cal dir quina tècnica és, per què cal la retrotranscriptasa, què indica el gràfic i d’on ve l’especificitat.

1. Tècnica: la reacció en cadena de la polimerasa (PCR), que fa moltes còpies d’un fragment de DNA. Com que abans es fa una retrotranscripció, és una RT-PCR (PCR amb retrotranscripció).

2. Retrotranscriptasa: és un enzim (una DNA polimerasa que fa servir RNA com a motlle). Sintetitza una cadena de DNA complementària (cDNA) a partir de l’RNA del virus.

3. Per a què serveix: el material genètic del virus del dengue és RNA, i la PCR només amplifica DNA; primer cal passar l’RNA a DNA.

4. Gràfic: el nombre de còpies de material genètic del virus augmenta molt amb els cicles fins a un altiplà. Hi havia material genètic del virus a la mostra i s’ha amplificat: el resultat és positiu.

5. Especificitat: la PCR fa servir encebadors (primers), fragments curts de DNA amb una seqüència complementària als extrems del fragment del material genètic del virus que es vol amplificar. Només s’uneixen a aquest material genètic, de manera que no s’amplifica el DNA de les cèl·lules de la pacient ni el d’altres microorganismes.

Plantejament És el primer contacte de la Janna amb aquest virus: cal explicar com s’activa la resposta i quines cèl·lules i molècules hi participen.

1. És una resposta primària: el primer contacte amb aquest antigen. Primer actuen les defenses inespecífiques (innates), i després la resposta específica.

2. Cèl·lules presentadores d’antígens (macròfags o cèl·lules dendrítiques): fagociten virus i presenten fragments dels seus antígens a la superfície, units a molècules del complex principal d’histocompatibilitat (MHC, HMC).

3. Limfòcits T col·laboradors (Th, o CD4): reconeixen aquests antígens presentats, s’activen i alliberen citocines (interleucines), que activen altres limfòcits.

4. Limfòcits B: activats pels Th, es divideixen (per mitosi) i formen un clon. La majoria es diferencien en cèl·lules plasmàtiques, que fabriquen anticossos específics contra els antígens del virus; els anticossos s’uneixen al virus i el neutralitzen.

5. Limfòcits T citotòxics (Tc, o CD8): reconeixen les cèl·lules infectades pel virus i les destrueixen.

6. Interferons: les cèl·lules infectades i els limfòcits T alliberen aquestes proteïnes, que activen altres cèl·lules del sistema immunitari contra el virus.

7. Cèl·lules de memòria (limfòcits B i T de memòria): queden després de la infecció i permetran una resposta més ràpida si la Janna torna a trobar aquest mateix tipus de virus.

Plantejament Cal deduir del text si la malaltia és dominant o recessiva i si el gen és en un autosoma o en un cromosoma sexual, i justificar cada cosa amb una frase del text.

1. Recessiva: el text diu que només tenen la malaltia les persones que han heretat l’al·lel defectuós de tots dos progenitors. Cal tenir-ne dues còpies (ser homozigot); qui en té una sola còpia (heterozigot) és sa.

2. Si fos dominant, n’hi hauria prou amb una còpia de l’al·lel defectuós per tenir la malaltia.

3. Autosòmica: el gen ABCA4 és al cromosoma 1, que és un autosoma (no és ni l’X ni l’Y).

4. També es pot argumentar amb l’herència: si fos recessiva lligada a l’X, els nois, que només tenen un cromosoma X, tindrien la malaltia amb una sola còpia de l’al·lel, heretada de la mare; en canvi, el text diu que cal heretar-lo de tots dos progenitors.

5. Que afecti tant els nois com les noies és coherent amb l’herència autosòmica, però no n’és prova suficient: per justificar-ho cal un dels dos arguments anteriors.

Plantejament Es demana una definició del sistema del complement amb les seves característiques principals.

1. És un conjunt de proteïnes (moltes són enzims) presents a la sang, al plasma sanguini, que se sintetitzen sobretot al fetge.

2. S’activen en cascada: cada proteïna activada n’activa la següent, de manera que la resposta s’amplifica.

3. Forma part de la resposta immunitària inespecífica (innata), tot i que també coopera amb l’específica.

4. S’activa per complexos antigen-anticòs o per molècules de la superfície dels microorganismes, i és una resposta ràpida i eficaç sobretot contra bacteris.

Plantejament Cal explicar quina acció del complement activat pot destruir una cèl·lula, aplicada a les cèl·lules de la retina on s’acumulen els dímers A2E.

1. Els dímers A2E acumulats a la retina activen el sistema del complement sobre les cèl·lules de la retina.

2. Les proteïnes del complement activades s’uneixen a la membrana d’aquestes cèl·lules i formen el complex d’atac a la membrana, que hi obre porus.

3. Pels porus entren i surten lliurement aigua i ions: la cèl·lula es trenca (lisi o citòlisi) i mor.

4. També valen dues altres maneres: el complement s’uneix a la superfície de les cèl·lules de la retina (opsonització) i fa que siguin fagocitades, o bé desencadena una resposta inflamatòria que atreu fagòcits a la zona.

Plantejament Cal dir quin paper té el virus en el procediment de la figura.

1. El virus porta el DNA recombinant amb el gen ABCA4 funcional, com es veu a la figura.

2. Entra a les cèl·lules de la retina i hi allibera aquest DNA, que arriba al nucli, on el gen es pot expressar.

3. Aquesta funció de transportar i introduir un gen dins d’una cèl·lula és la d’un vector.

Plantejament Són les dues eines per construir el DNA recombinant de la figura (DNA del virus, gen ABCA4 i DNA del virus).

1. Enzims de restricció (endonucleases de restricció): tallen el DNA per unes seqüències concretes, que reconeixen específicament.

2. Es fan servir per tallar el DNA del virus i el DNA que conté el gen ABCA4 funcional, preferiblement amb el mateix enzim, perquè els extrems dels dos fragments siguin compatibles.

3. Ligases (DNA ligases): uneixen fragments de DNA formant enllaços fosfodièster.

4. Aquí uneixen el DNA del virus amb el fragment que conté el gen ABCA4 funcional, i així es forma el DNA recombinant.

Plantejament Cal explicar què vol dir cada terme (forma, tipus de nutrició i tipus de paret) i proposar una manera de comprovar-ho, com ja fa la fila de «flagel·lat».

1. Bacil. Què vol dir: és un bacteri de forma allargada, de bastonet. Com es comprova: observant-ne la forma en una imatge de microscopi.

2. Heteròtrof. Què vol dir: fa servir matèria orgànica com a font de carboni (no pot fabricar-la a partir del $\mathrm{CO_2}$). Com es comprova: cultivant-lo en un medi sense matèria orgànica, en què l’única font de carboni sigui el $\mathrm{CO_2}$; si és heteròtrof, no hi creixerà.

3. Gramnegatiu. Què vol dir: té una paret amb una capa prima de peptidoglicà (mureïna) i, per fora, una membrana externa. Com es comprova: amb una tinció de Gram; els gramnegatius no retenen el cristall violeta i surten de color rosa o vermell (per la safranina), no blau-violeta.

Plantejament Es mesura amb un regle la línia que marca el bacteri A a l’examen imprès i es divideix entre els augments ($2\,000\times$).

1. Llargària de la línia A a la imatge impresa, mesurada amb regle:

   $L_{\text{imatge}}\approx 1{,}4\ \mathrm{cm}$

2. Passem els centímetres a micròmetres ($1\ \mathrm{cm}=10^4\ \mathrm{\mu m}$):

   $1{,}4\ \mathrm{cm}=14\,000\ \mathrm{\mu m}$

3. La mida real és la mida a la imatge dividida pels augments:

   $L_{\text{real}}=\frac{14\,000\ \mathrm{\mu m}}{2\,000}=7\ \mathrm{\mu m}$

4. Una mesura entre $1{,}3$ i $1{,}5$ cm és raonable i dona entre $6{,}5$ i $7{,}5\ \mathrm{\mu m}$.

Plantejament Es demanen el nom i l’explicació de dos mecanismes de transferència horitzontal de DNA entre bacteris.

1. Mecanisme 1: conjugació.

2. Explicació: una cèl·lula donadora transfereix DNA (normalment un plasmidi, o una part del cromosoma) a una cèl·lula receptora, que pot ser de la mateixa espècie o d’una altra. Cal que les dues cèl·lules entrin en contacte: un pèl sexual (pili) de la donadora s’uneix a la receptora i, en escurçar-se, les apropa fins que formen un agregat per on passa el DNA.

3. Mecanisme 2: transformació.

4. Explicació: una cèl·lula bacteriana capta fragments de DNA lliure que hi ha al medi (per exemple, alliberats per bacteris morts) i els incorpora al seu genoma.

5. També valen la transducció (un bacteriòfag transporta DNA d’un bacteri a un altre: quan es formen virus nous, alguns incorporen DNA del bacteri infectat i l’injecten en el bacteri següent) i la formació de vesícules (els bacteris alliberen al medi vesícules que contenen fragments de DNA o plasmidis, i altres bacteris les absorbeixen).

Plantejament Cal identificar a l’esquema cada via inhibida (fase lluminosa de la fotosíntesi, síntesi d’àcids grassos i síntesi de proteïnes), on té lloc i què produeix, i recordar la composició d’un nucleòtid.

1. Via A: és la fase lluminosa de la fotosíntesi (fase fotoquímica), és a dir, la cadena de transport d’electrons fotosintètica amb la fotofosforilació: la llum excita els fotosistemes i l’aigua cedeix electrons i allibera $\mathrm{O_2}$.

2. On: al cloroplast, a la membrana dels tilacoides.

3. Les dues biomolècules que la fase lluminosa cedeix al cicle de Calvin són l’ATP i el NADPH (no el NADH). Sense elles, el cicle de Calvin no pot reduir el $\mathrm{CO_2}$ i també s’atura.

4. Via B: és la síntesi d’àcids grassos a partir d’acetil-CoA, la lipogènesi.

5. Via C: és la síntesi de proteïnes, la traducció, que té lloc als ribosomes.

6. Per obtenir un nucleòtid, a la base nitrogenada cal afegir-hi una pentosa (ribosa o desoxiribosa) i un grup fosfat (àcid fosfòric).

Plantejament Cal reconèixer cada molècula per la seva estructura, relacionar-la amb la via de l’esquema que la produeix i, per tant, amb l’herbicida que la bloqueja; dir per què és imprescindible; i deduir l’efecte del Paraquat, que actua a l’inici de tot.

1. Molècula A, fosfolípid (té glicerina, dos àcids grassos i un grup fosfat amb colina). Herbicida: Pinoxaden®, perquè els fosfolípids contenen àcids grassos, i sense la via B la planta no en pot fabricar.

2. Mort del vegetal per la manca d’A: els fosfolípids formen la bicapa de totes les membranes; sense ells la planta no pot fer membranes noves ni reparar-les, i les seves cèl·lules no poden créixer ni dividir-se.

3. Molècula B, desoxiribonucleòtid: té un grup fosfat, una pentosa amb H (no OH) al carboni 2′, que és desoxiribosa, i la base citosina; és el monofosfat de desoxicitidina (dCMP). Herbicida: Tetflupyrolimet®, perquè impedeix fabricar bases nitrogenades, que formen part dels nucleòtids.

4. Mort del vegetal per la manca de B: sense desoxiribonucleòtids la planta no pot replicar el DNA, i les cèl·lules no es poden dividir. Com que la seva pentosa és la desoxiribosa, B és un precursor del DNA: el que bloqueja la seva manca és la replicació.

5. Molècula C, proteïna (una proteïna gran, amb diverses cadenes polipeptídiques; pot ser un enzim). Herbicida: Chlorsulfuron®, perquè sense aminoàcids no es poden fabricar proteïnes per traducció.

6. Mort del vegetal per la manca de C: les proteïnes, sobretot els enzims, catalitzen les reaccions del metabolisme i formen moltes estructures cel·lulars; sense elles la cèl·lula no pot funcionar.

7. Paraquat®: la planta no podria fabricar cap de les tres molècules (ni A, ni B, ni C).

8. Raonament: el Paraquat® bloqueja la fase lluminosa i, sense ATP ni NADPH, també el cicle de Calvin. La planta deixa de fabricar matèria orgànica (glúcids, piruvat) a partir del $\mathrm{CO_2}$, i segons l’esquema tota la resta (acetil-CoA, àcids grassos, cicle de Krebs, aminoàcids i bases nitrogenades) se’n deriva.

Plantejament Cal explicar, amb la selecció natural, per què l’escalfament global fa que hi hagi més fongs capaços de viure a la temperatura del cos dels mamífers.

1. Variació a l’atzar: a les poblacions de fongs apareixen mutacions a l’atzar. Algunes permeten a certs individus viure i créixer a temperatures més altes que les habituals. La calor no provoca aquestes mutacions: ja hi eren.

2. Selecció natural: amb l’escalfament global, l’ambient és més calent, i els fongs que toleren millor les temperatures altes sobreviuen i es reprodueixen més que la resta.

3. Herència: aquests fongs transmeten la mutació als descendents, de manera que, generació rere generació, augmenta la proporció de fongs capaços de viure a temperatures altes.

4. Conseqüència: alguns d’aquests fongs ja poden viure a la temperatura del cos dels mamífers, que deixa de ser una barrera. Troben en el nostre cos un medi on viure i causen més malalties.

Plantejament Cal trobar les dues afirmacions falses del text, una sobre què és la histamina i l’altra sobre qui la segrega, i corregir-les.

1. Errada 1: la histamina no és un anticòs. Correcció: és una molècula senyal (una amina) que actua com a mediador de la inflamació: augmenta la permeabilitat dels capil·lars i provoca vasodilatació.

2. Errada 2: els eosinòfils no segreguen histamina. Correcció: la segreguen els mastòcits i els basòfils.

3. També valen altres correccions adequades: per a l’errada 1, dir que els anticossos relacionats amb la inflamació d’origen al·lèrgic són les IgE; per a l’errada 2, dir que els eosinòfils, en lloc de segregar histamina, contribueixen a inactivar les substàncies que alliberen els mastòcits, com la histamina.

Plantejament Cal dir de quin tipus de biomolècula són els anticossos i classificar la immunitat que dona injectar-los ja fets.

1. Els anticossos són proteïnes (glicoproteïnes): les immunoglobulines.

2. Passiva: la persona rep anticossos ja fabricats; el seu sistema immunitari no els produeix ni forma cèl·lules de memòria, i la protecció és immediata però temporal.

3. Artificial: la immunitat s’aconsegueix amb una intervenció mèdica, la injecció del sèrum, i no de manera natural (com passa amb els anticossos que passen de la mare al fetus per la placenta o al nadó per la llet).