Biologia, PAU 2024 de Catalunya: l’examen de juny (sèrie 5) resolt

Plantejament Cal relacionar la variabilitat del virus amb l’especificitat de la resposta immunitària, primer en la infecció i després en la vacunació.

1. Els anticossos i els limfòcits reconeixen antígens concrets: la resposta immunitària és específica.

2. Difícil de vèncer: com més variabilitat genètica té el VIH, més probable és que hi hagi alguna variant amb una seqüència o una estructura que el sistema immunitari no reconegui. Aquesta variant pot continuar replicant-se i infectar nous hostes.

3. Fins i tot amb una vacuna: la vacuna estaria dissenyada contra unes variants concretes del virus; encara que les reconegués totes, amb una taxa de mutació tan alta és molt probable que ja n’hi hagi o que n’apareguin de noves amb antígens diferents, capaces d’evitar les defenses generades per la vacuna.

Plantejament Cal valorar l’avantatge de les proteïnes internes (varien menys) davant del problema de la seva posició dins del virus.

1. Avantatge: com que les proteïnes internes varien poc, una vacuna contra elles serviria per a moltes variants del virus i seria més fàcil de dissenyar.

2. Problema: els anticossos s’uneixen als antígens que poden tocar. Les proteïnes internes queden tapades per la coberta del virus, de manera que en un virus sencer el sistema immunitari no les pot detectar i els anticossos no s’hi poden unir.

Plantejament Es demanen dues cèl·lules que els limfòcits T-helper activen (amb les citocines que alliberen) i una funció de cadascuna.

1. Limfòcits B: activats pels T-helper, es divideixen i es transformen en cèl·lules plasmàtiques, que produeixen anticossos específics contra l’antigen (una part esdevé cèl·lules de memòria).

2. Limfòcits T citotòxics: destrueixen les cèl·lules infectades, que tenen antígens estranys a la membrana.

3. També valdrien els macròfags: fagociten els microorganismes i presenten antígens.

Plantejament Cal explicar de què depèn que un virus pugui entrar en una cèl·lula: la primera fase del cicle, la unió a la cèl·lula hoste.

1. Per entrar en una cèl·lula, el virus primer s’ha d’unir, amb les proteïnes de la seva superfície, a uns receptors de la membrana plasmàtica de la cèl·lula.

2. Aquesta unió és específica: cada virus només reconeix uns receptors concrets, i aquests receptors només es troben en determinats tipus de cèl·lules.

3. Les cèl·lules del tracte respiratori tenen el receptor que reconeix el SARS-CoV-2, i els limfòcits T-helper no en tenen; el VIH, en canvi, reconeix un receptor propi dels T-helper.

Plantejament El VIH és un retrovirus amb embolcall que infecta els limfòcits T-helper: cal esquematitzar i explicar les etapes, des de l’entrada fins a l’alliberament, amb els components que hi participen.

1. 1. Fusió (entrada): les glicoproteïnes de l’embolcall del virus s’uneixen als receptors de la membrana del limfòcit T-helper, i l’embolcall lipídic es fusiona amb la membrana plasmàtica. La càpsida, amb dues molècules d’RNA víric i els enzims del virus, entra al citoplasma.

2. 2. Retrotranscripció: la transcriptasa inversa (retrotranscriptasa) del virus copia l’RNA víric en DNA; primer en fa una cadena i després la complementària, i en resulta un DNA víric de doble cadena.

3. 3. Integració: el DNA víric entra al nucli i l’enzim integrasa del virus l’insereix en el DNA d’un cromosoma de la cèl·lula hoste (provirus). En aquest estat el virus pot quedar latent.

4. 4. Transcripció (síntesi d’RNA víric): la RNA polimerasa de la cèl·lula transcriu el DNA víric i en fa moltes còpies d’RNA víric, que surten al citoplasma.

5. 5. Traducció: els ribosomes de la cèl·lula tradueixen aquests RNA i fabriquen les proteïnes víriques (de la càpsida, de l’embolcall i els enzims).

6. 6. Assemblatge (acoblament): les proteïnes víriques s’uneixen a l’RNA víric i formen noves partícules víriques, a prop de la membrana plasmàtica, on s’han col·locat les glicoproteïnes de l’embolcall.

7. 7. Alliberament: les noves partícules surten de la cèl·lula per gemmació i s’emporten un tros de membrana plasmàtica, que serà el seu embolcall.

ResultatEsquema en set etapes: 1, fusió de l’embolcall amb la membrana del limfòcit T-helper i entrada; 2, retrotranscripció de l’RNA a DNA per la transcriptasa inversa; 3, integració del DNA víric al cromosoma per la integrasa; 4, transcripció a RNA víric; 5, traducció a proteïnes víriques als ribosomes; 6, assemblatge de proteïnes i RNA víric; 7, alliberament de les noves partícules per gemmació.

La pauta oficial dona: Etapes (cadascuna esmentada, representada i explicada amb els seus components): 1, fusió de l’embolcall lipídic amb la membrana plasmàtica; 2, retrotranscripció de l’RNA a DNA per la transcriptasa inversa; 3, integració del DNA víric al DNA de la cèl·lula per la integrasa; 4, síntesi d’RNA víric per transcripció; 5, traducció a proteïnes víriques; 6, assemblatge de proteïnes i RNA víric; 7, alliberament de les noves partícules.

Plantejament Es demana el grup de biomolècules que tenen els aminoàcids com a monòmers.

1. Els aminoàcids s’uneixen entre ells per enllaços peptídics i formen pèptids; una cadena llarga és un polipèptid, i una o més cadenes plegades formen una proteïna.

Plantejament Cal reconèixer cada molècula pels seus components: bases nitrogenades i fosfats, anells de glucosa, glicerina amb àcids grassos, aminoàcids units.

1. A: dos nucleòtids units per un enllaç fosfodièster, cadascun amb un grup fosfat, una pentosa i una base nitrogenada (adenina i citosina). És un àcid nucleic. Els dos sucres tenen un grup OH al carboni 2′, que és el tret de la ribosa: és un fragment d’RNA.

2. B: anells de glucosa units per enllaços O-glicosídics, en una cadena amb una ramificació. És un glúcid: un polisacàrid.

3. C: una glicerina esterificada amb tres àcids grassos. És un lípid: un triacilglicèrid.

4. D: tres aminoàcids units per dos enllaços peptídics ($-\mathrm{CO{-}NH}-$), amb un extrem amino i un extrem carboxil. És un pèptid (un tripèptid): del grup de les proteïnes.

Plantejament Es demana el paper de la histamina en el sistema immunitari: què fa, què provoca que s’alliberi i quines cèl·lules la produeixen.

1. Funció: provoca la inflamació: dilata els vasos sanguinis (vasodilatació), augmenta el flux de sang i en fa més permeables les parets.

2. Què en desencadena l’alliberament: el contacte amb un agent infecciós o un antigen, l’activació del complement o, en una al·lèrgia, un al·lergen que s’uneix als anticossos de la superfície de les cèl·lules que la contenen.

3. Cèl·lules que en produeixen: els mastòcits i els basòfils.

4. En el cas dels bessons, la histamina no la van fabricar les seves cèl·lules: la van fer els bacteris a la tonyina, i en menjar-la van patir els mateixos efectes que en una reacció al·lèrgica (pell rosada, picor, conjuntivitis).

Plantejament Cal relacionar la temperatura amb l’activitat de l’enzim (i amb el creixement dels bacteris que el fabriquen).

1. Cada enzim té una temperatura òptima. A temperatures molt més baixes, les molècules es mouen poc, l’enzim i el substrat (la histidina) gairebé no es troben i l’activitat de l’enzim és molt baixa: pràcticament no transforma histidina en histamina.

2. A més, amb el fred els bacteris gairebé no es reprodueixen, i hi ha poc enzim a la llauna.

Plantejament La PCR amplifica un fragment concret de DNA: cal explicar què detecta i per què n’hi ha prou amb molt poc material de partida.

1. La PCR detecta el material genètic (DNA) dels bacteris a la mostra d’aliment: els encebadors són complementaris a una seqüència del gen que fa la conversió, de manera que només s’amplifica aquest fragment, i no els altres DNA de la mostra.

2. A cada cicle (desnaturalització, unió dels encebadors i extensió per la DNA polimerasa) el nombre de còpies del fragment es duplica: després de $n$ cicles, cada molècula inicial n’ha donat $2^n$.

3. Per exemple, en 20 cicles una sola molècula dona més d’un milió de còpies:

   $2^{20}\approx 10^{6}$

4. Així, encara que a l’aliment hi hagi molt pocs bacteris, després de prou cicles hi ha prou DNA amplificat per a detectar-lo.

Plantejament Cal recordar a què s’uneixen els encebadors i si aquesta seqüència és la mateixa en dos gèneres diferents.

1. Els encebadors són fragments curts de DNA complementaris a una seqüència concreta del DNA que es vol amplificar: només s’uneixen allà on troben la seva seqüència complementària.

2. Morganella i Staphylococcus són gèneres diferents, i els seus gens tenen seqüències de DNA diferents; per això cal dissenyar encebadors diferents per a cadascun.

3. Només es podrien fer servir els mateixos encebadors si la seqüència on s’uneixen fos idèntica en tots dos gèneres (una regió conservada); cal que això estigui comprovat.

Plantejament L’anabolisme és el conjunt de vies que sintetitzen molècules complexes a partir de molècules senzilles i consumeixen energia; el catabolisme les degrada i n’allibera. Cal classificar cada via.

1. Glucòlisi: no. Degrada la glucosa fins a piruvat: és una via catabòlica.

2. Cicle de Calvin: sí. És la fase fosca de la fotosíntesi: fixa el $\mathrm{CO_2}$ atmosfèric i en sintetitza glucosa amb l’ATP i el NADPH de la fase lluminosa.

3. Cicle de Krebs: no. Oxida l’acetil-CoA fins a $\mathrm{CO_2}$: és una via catabòlica oxidativa.

4. Fosforilació oxidativa: no. És la darrera part de la respiració cel·lular, una via catabòlica oxidativa: fa ATP amb l’energia de l’oxidació del NADH i el $\mathrm{FADH_2}$.

5. Fotofosforilació: sí. És la fase lluminosa de la fotosíntesi: capta l’energia de la llum per fer ATP i poder reductor (NADPH), que es faran servir per sintetitzar matèria orgànica.

Plantejament La variable que es mesura és l’oxigen alliberat: cal recordar en quin fotosistema s’allibera l’oxigen i mirar quina línia canvia amb la sal.

1. Lectura del gràfic: la línia dels cercles baixa a mesura que augmenta la sal, del $100\ \%$ sense sal a uns $30\ \%$ amb $0{,}5\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ de NaCl; la dels quadrats es manté al voltant del $100\ \%$.

2. Cercles: fotosistema II. Al fotosistema II té lloc la fotòlisi de l’aigua gràcies a l’energia de la llum, i és on es desprèn l’oxigen; per això és on es pot mesurar una variació de l’oxigen alliberat, que aquí disminueix amb la sal.

3. Quadrats: fotosistema I. Al fotosistema I hi ha reaccions d’oxidació i reducció, però no s’hi fa la fotòlisi de l’aigua ni s’hi desprèn oxigen; per això la sal no hi fa variar la variable mesurada, i la línia queda plana, al voltant del $100\ \%$ del control.

Plantejament Cal buscar al gràfic una prova de cada afirmació: l’eix vertical per al control, i els punts per a les rèpliques.

1. Control: sí. L’eix vertical expressa l’oxigen alliberat en «% respecte al control»: cada resultat es compara amb el que s’obté sense aplicar la sal (el tractament).

2. Rèpliques: no. Per a cada concentració només hi ha un punt, sense cap indicació de dispersió; mirant el gràfic no es pot saber si és una sola mesura o la mitjana de diverses repeticions.

Plantejament La variable independent és el tipus d’exercici (dues categories) i la dependent, l’energia o l’oxigen: el gràfic adequat és un diagrama de barres, un per a cada variable dependent.

1. Eix horitzontal (els dos gràfics): el tipus d’exercici, amb dues barres: 1, exercici anaeròbic (fermentació làctica); 2, exercici aeròbic (respiració cel·lular).

2. Gràfic de l’energia: eix vertical «Energia generada ($\mathrm{kcal\cdot min^{-1}}$)», de $0$ a $150$; barra 1 fins a $15$, barra 2 fins a $120$.

3. Gràfic de l’oxigen: eix vertical «Oxigen consumit ($\mathrm{L\cdot min^{-1}}$)», de $0$ a $3$; barra 1 pràcticament a $0$, barra 2 fins a $2{,}4$.

4. Cada eix porta el nom de la variable i les unitats. A la figura, les barres 1 i 2 corresponen als dos tipus d’exercici; $E$ és l’energia generada i $V_{\mathrm{O_2}}$, l’oxigen consumit.

ResultatDos diagrames de barres amb el tipus d’exercici a l’eix horitzontal (1, fermentació làctica; 2, respiració cel·lular): energia generada ($\mathrm{kcal\cdot min^{-1}}$), $15$ i $120$; oxigen consumit ($\mathrm{L\cdot min^{-1}}$), pràcticament $0$ i $2{,}4$.

La pauta oficial dona: Dos gràfics de barres (1, fermentació làctica; 2, oxidació): energia generada ($\mathrm{kcal\cdot min^{-1}}$), $15$ i $120$; oxigen consumit ($\mathrm{L\cdot min^{-1}}$), $0$ i $2{,}4$; es valoren els eixos, les variables i les unitats, i també s’accepta un sol gràfic amb totes les dades si els eixos estan ben indicats.

Plantejament Cal explicar les dues diferències de la taula (energia i oxigen) a partir de les vies que segueix la glucosa en cada procés.

1. Fermentació làctica: la glucosa només fa la glucòlisi (fins a dos piruvats), i el piruvat es redueix a lactat per regenerar el $\mathrm{NAD^+}$. La glucosa no s’oxida del tot i se n’obtenen només $2$ ATP. No fa servir oxigen.

2. Respiració cel·lular: després de la glucòlisi, el piruvat entra al mitocondri, es transforma en acetil-CoA i s’oxida completament fins a $\mathrm{CO_2}$ al cicle de Krebs. Els NADH i $\mathrm{FADH_2}$ que es formen cedeixen els electrons a la cadena respiratòria, i la fosforilació oxidativa n’aprofita l’energia per fer ATP: en total, uns $36$-$38$ ATP per glucosa.

3. L’acceptor final dels electrons de la cadena respiratòria és l’oxigen, que es redueix a aigua: per això la respiració consumeix oxigen i la fermentació, no.

4. Això explica les dades de Lavoisier: amb exercici aeròbic, molta més energia ($120$ davant de $15\ \mathrm{kcal\cdot min^{-1}}$) i consum d’oxigen ($2{,}4\ \mathrm{L\cdot min^{-1}}$); amb exercici anaeròbic, poca energia i pràcticament cap consum d’oxigen.

Plantejament Cal identificar els elements del disseny experimental a partir de la conclusió de Lavoisier: el problema (una pregunta), la hipòtesi (una resposta provisional), què es canvia, què es mesura i per què es repeteix.

1. Problema (formulat com a pregunta): «En quin tipus d’aire sobreviuen més estona els ocells?»

2. Hipòtesi que concorda amb la conclusió: «Els ocells sobreviuen més estona en aire respirable (que conté oxigen) que en aire no vital (només nitrogen).»

3. Variable independent (la que canvia l’investigador): el tipus d’aire de la campana, amb oxigen (aire respirable) o només amb nitrogen (aire no vital).

4. Variable dependent (la que es mesura): el temps que sobreviuen els ocells.

5. Rèpliques: repetir l’experiment amb diversos ocells en cada condició disminueix l’efecte de l’atzar; així el resultat es deu a la causa estudiada (el tipus d’aire) i no a una casualitat, com que un ocell concret fos més resistent.

Plantejament Cada casella es dedueix d’una part de la frase: «eubacteri», «el carboni de la matèria orgànica» i «l’energia de l’oxidació de compostos químics».

1. Organització cel·lular: procariota. Justificació: és un eubacteri, i tots els bacteris són procariotes (sense nucli ni orgànuls envoltats de membrana).

2. Segons la font de carboni: heteròtrof. Justificació: els heteròtrofs obtenen el carboni de molècules orgàniques, i aquest bacteri l’obté de la matèria orgànica.

3. Segons la font d’energia: quimiòtrof. Justificació: els quimiòtrofs obtenen l’energia de reaccions químiques d’oxidació (de l’oxidació de compostos químics), no de la llum.

Plantejament Cada antibiòtic ataca una estructura del bacteri: cal dir per què sense ella el bacteri mor i per què les cèl·lules humanes no la tenen igual.

1. Penicil·lina, mort del bacteri: el bacteri té una paret cel·lular que conté peptidoglicà (mureïna); la penicil·lina n’impedeix la síntesi, i sense una paret ben formada el bacteri no resisteix la pressió osmòtica, es trenca (lisi) i mor.

2. Penicil·lina, cèl·lules humanes: no tenen paret cel·lular ni peptidoglicà, de manera que la penicil·lina no hi té on actuar.

3. Azitromicina, mort del bacteri: bloqueja la subunitat gran (50S) dels ribosomes bacterians i impedeix la traducció; sense síntesi de proteïnes, imprescindibles per viure, el bacteri mor.

4. Azitromicina, cèl·lules humanes: els ribosomes de les cèl·lules eucariotes són diferents dels bacterians (la subunitat gran és la 60S), i l’azitromicina no els bloqueja.

Plantejament Es dedueix el patró d’herència amb dues dades de l’enunciat: els pares no estaven afectats i el gen és al cromosoma 1.

1. Anomenem $A$ l’al·lel normal i $a$ el que causa la malaltia.

2. Recessiu: els dos progenitors estaven sans i van tenir un fill afectat. Si l’al·lel fos dominant, el fill l’hauria heretat d’un progenitor que també estaria afectat. Per tant, és recessiu: cada progenitor era portador heterozigot i el fill va rebre un al·lel recessiu de cadascun.

3. Genotips:

   $Aa\times Aa\to aa$

4. Autosòmic: el gen és al cromosoma 1, que és un autosoma, no un cromosoma sexual (X o Y).