Sèrie 2, Pregunta 4A. setembre 11. Etiqueta cereals En la taula següent hi ha la informació que apareix en un envàs de cereals.

Transcripción

1 Institut Galileo Galilei Preguntes metabolisme PAU Biologia. Respostes. Segona part Sèrie 2, Pregunta 4A. setembre 11. Etiqueta cereals En la taula següent hi ha la informació que apareix en un envàs de cereals. 1) A partir de la informació nutricional de l etiqueta: [1 punt] 2) a) Escriviu en la taula següent les molècules de l etiqueta que prioritàriament, en una dieta equilibrada, tenen una funció energètica. Especifiqueu el grup de biomolècules al qual pertanyen. Biomolècules amb funció energètica sucres midó Greixos saturats Grup al qual pertanyen Glúcids o monosacàrids/disacàrids Glúcids o polisacàrids Lípids Puntuació: [0,6 punts] totals per a la subpregunta a), a raó de 0,1 punt per cada resposta correcta, i només 0,05 punts si diuen proteïnes (atès que no són les que prioritàriament tenen funció energètica) b) Suposem que, per esmorzar, una persona vol ingerir 300 kcal. Es pren 200mL de llet (valor energètic de la llet: 800 kcal L 1). Quina quantitat de cereals ha de menjar per a obtenir les 300 kcal? [0,4 punts] totals per a la subpregunta b), repartits segons els càlculs: 200 ml x 800 kcal x L -1 x 1 L x 10-3 ml -1 = 160 kcal aporta la llet [0,2 punts] 300 kcal 160 kcal = 140 kcal en cereals 140 kcal x (1/379) kcal -1 x 10 2 g = 37 g de cereals (36,93 g) [0,2 punts] ATENCIÓ: si el plantejament és correcte, però hi ha únicament un error de càlcul en les multiplicacions, llavors es donarà la meitat de la puntuació 1

2 2) En la digestió d aquests cereals intervenen diverses molècules. [1 punt] a) L amilasa és una molècula imprescindible en la reacció d hidròlisi del midó. Responeu a les preguntes de la taula següent: [0,5 punts totals] Quin tipus de molècula és l amilasa Un enzim [0,25 punts] des del punt de vista funcional? Podria intervenir també en la hidròlisi d algun greix? Justifiqueu la resposta No perquè els enzims són específics [0,15 punts] pel substrat sobre elquè actuen [0,1 punt]. O bé, si expliquen l especificitat sense escriure exactament pel substrat, també [0,1 punt]. b) Suposem que aquesta persona menja més cereals dels que necessita. En aquest cas, es generarà un excés de glucosa. Marqueu amb una creu quina de les vies metabòliques següents seguirà l excés de glucosa. Justifiqueu la resposta. Glucòlisi Gluconeogènesi X Glicogènesi Glicogenòlisi Justificació de l opció triada. RESPOSTA MODEL La glicogènesi és la via metabòlica que té per substrat la glucosa i s obté glicogen, molècula de reserva energètica en els animals. Quan mengem, l excés de glucosa passa a la reserva de l organisme. Una altra manera de justificar (descartant vies): No pot ser cap via catabòlica, per això descartem la glucòlisi i la glicogenòlisi. Llavors, de les dues vies anabòliques que queden, ha de ser la glicogènesi perquè en l enunciat de la pregunta ens diu que el substrat és la glucosa. La gluconeogènesi és la via anabòlica que té com a producte final la glucosa, i aquest no és el cas. [0,5 punts] totals, repartits segons: [0,2 punts] pel nom correcte i 0,3 punts per [la justificació]. ATENCIÓ: La glucòlisi també s activaria, en el sentit que cèl lules com ara les musculars, que poden oxidar glucosa i àcids grassos, oxidarien preferentment glucosa. I més important encara, els adipòcits activarien la glucòlisi i la descarboxilació del piruvat, convertint l acetil-coa resultant en àcids grassos, que emmagatzemarien. Això els alumnes no cal que ho diguin, però si algun alumne ho diu ho hem de considerar totalment correcte. Fins i tot si han marcat com a bones la glucòlisi i la glicogènesi. 2

3 Sèrie 4, Pregunta 1. juny 11. Succinat En l esquema següent es representa una de les reaccions químiques del metabolisme amb l enzim que la catalitza, la succinat-deshidrogenasa: 1. Preparem dos tubs d assaig (A i B). En tots dos tubs posem una gran quantitat de succinat i de FAD. A més, en el tub B afegim una quantitat suficient de succinatdeshidrogenasa. Incubem els dos tubs durant trenta minuts a 37 C. [1 punt] Expliqueu què espereu que passi en cadascun dels dos tubs en funció del temps. Justifiqueu la resposta. Resposta model: Al tub A, que no té enzim, pràcticament no es produirà cap reacció. En canvi al tub B, en presència d enzim, es formarà fumarat. [0,6 punts] Al raonament cal que esmentin de forma explícita o implícita l acció general dels enzims. [0,4 punts] Total de la pregunta: [1 punt] S acceptarà com a correcte tant si se suposa que el fumarat es va formant durant els 30 minuts com si se suposa que tot el succinat es convertirà en fumarat a l inici de la incubació. 2. Una estudiant de batxillerat vol investigar com varia l activitat de l enzim succinatdeshidrogenasa en funció del ph. L estudiant disposa del següent: tubs d assaig, succinat, FAD, succinat-deshidrogenasa, dispositius que li permeten regular el ph i la temperatura de cada tub d assaig i un sistema per a mesurar la quantitat de fumarat. [1 punt] a) Quin problema investiga l estudiant? Com varia l activitat de l enzim succinat-deshidrogenasa en funció del ph? [0,4 punts] No és necessari que estigui escrit en forma de pregunta, però el significat ha de ser interrogatiu. b) Quines són les variables independent i dependent? Variable independent: ph [0,3 punts] Variable dependent: Activitat de l enzim (o producció de fumarat) [0,3 punts] 3

4 Total de la pregunta 2: [1 punt] (0,4 + 0,3 +0,3 punts per diversos apartats) 3. Dissenyeu un experiment per a investigar com varia l activitat de l enzim succinatdeshidrogenasa en funció del ph. [1 punt] El disseny haurà de contenir els següents elements, valorats amb [0,25 punts] cadascun: a. Fer diversos grups de tubs d assaig. Cada grup ha de tenir diversos tubs (rèplica) b. Tots els tubs han de contenir la mateixa quantitat de succinat, de FAD i de succinatdeshidrogenasa. Tots han d estar també a la mateixa temperatura (37ºC) (control de variables) c. Incubar cada grup de tubs a un ph diferent. Com a mínim s haurien de tenir grups de tubs a 5 ph diferents (5, 6, 7, 8, 9). (Tractament de la variable independent) d. Mesurar, en cada tub, la producció de fumarat. (Obtenció de resultats) Total de la pregunta 3: [1 punt] (0,25 punts punts per cada ítem) Sèrie 1, pregunta 4B- juny 11. Chorella sp El 1941, Sam Ruben i tres científics més de la Universitat de Califòrnia van voler esbrinar la procedència de l oxigen que s allibera en la fotosíntesi amb un experiment. Van il luminar cèl lules de Chlorella sp., una alga unicel lular, que havien fet créixer en aigua marcada amb l isòtop 18 O i en presència de diòxid de carboni amb l oxigen no marcat (isòtop 16 O). Al cap d unes quantes hores, van analitzar l oxigen alliberat per les cèl lules de Chlorella sp. 1) Utilitzeu els coneixements que teniu sobre la fotosíntesi per a indicar si les molècules d oxigen analitzades en l experiment de Ruben estaven formades per l isòtop 18 O o per l isòtop 16 O. Justifiqueu la resposta. Isòtop present a l oxigen alliberat per Chlorella sp.: [0,4 punts] Estaven formades per 18 O Justificació: La puntuació màxima serà de [0,6 punts], la qual s atorgarà segons: - [0,4 punts] per dir que en la fotosíntesi es trenquen molècules d aigua alliberant oxigen. - [0,2 punts] per dir que aquest trencament es produeix a la fase lluminosa o per parlar de l alliberament d electrons gràcies a l energia de la llum. 2) En la dècada dels cinquanta del segle XX, Melvin Calvin i els seus col laboradors, utilitzant de nou Chlorella sp., van esbrinar el procés cíclic per mitjà del qual els vegetals produeixen matèria orgànica. En honor del seu descobridor, aquest procés es coneix per cicle de Calvin. a) De quina molècula procedeix el carboni que s incorpora al cicle de Calvin per a sintetitzar matèria orgànica? Del CO 2 [0,2 punts] La puntuació màxima pel subapartat a) és de [0,2 punts] 4

5 b) La síntesi de matèria orgànica en el cicle de Calvin requereix, a banda de la Font de carboni, dues molècules diferents produïdes en la fase lumínica de la fotosíntesi. Quines són? Quina funció duen a terme? Nom de les molècules NADPH [0,2 punts] No s accepta NADH ATP [0,2 punts] Funció Aporta el poder reductor necessari per a la síntesi de matèria orgànica a patir del CO 2 [0,2 punts] Si només diuen poder reductor, llavors [0,1 punts] Aporta l energia necessària per a la síntesi de matèria orgànica a partir del CO 2 [0,2 punts] Si només diuen funció energètica, llavors [0,1 punts] La puntuació màxima pel subapartat b) és de [0,8 punts], repartits segons el quadre anterior Sèrie 2, Pregunta 3B. setembre 10. Intolerància a la lactosa Més de la meitat de la població humana, a l edat adulta, és incapaç de digerir la lactosa, el glícid més abundant a la llet. Aquesta intolerància a la lactosa és deguda a la desactivació del gen que codifica la lactasa quan acaba el període de lactància. 1. A les poblacions caçadores-recol lectores, les mares deixaven d alletar els fills cap als dos anys de vida en veure que la llet els provocava molèsties digestives. A partir d aquesta edat els nens ja es poden alimentar com els adults. Tenint en compte que l ovulació s inhibeix parcialment mentre la mare alleta el nadó, expliqueu quin avantatge evolutiu comportava per a aquestes poblacions la intolerància a la lactosa. [1 punt] Resposta model: La indigestió provocava que la mare deixés d alletar al nadó, aleshores la producció de llet de les mares s inhibia i es restaurava l ovulació, augmentant així la fertilitat de la mare, i per tant la taxa de naixements de la població (és a dir la quantitat de individus que podien néixer,sobreviure i deixar descendència). Per tant, els individus amb intolerància a la lactosa eren afavorits per la selecció natural en aquest tipus de societat de caçadors-recol lectors. Si no esmenten explícitament la selecció natural, la puntuació màxima no superarà els 0,4 punts. 2. Fa anys, aproximadament, va començar a algunes zones d Europa la domesticació dels animals. Amb aquesta pràctica es va afegir a l alimentació un aliment addicional, la llet del bestiar. A partir d aquest moment va augmentar progressivament la proporció d individus tolerants a la lactosa. Expliqueu, des del punt de vista de la teoria evolutiva vigent (neodarwinista), com es va produir aquest canvi. [1 punt] Resposta model: A les poblacions que iniciaren la ramaderia la majoria dels individus eren intolerants a la lactosa, però el petit percentatge d individus en els quals fortuïtament es va produir la mutació que donava lloc a la tolerància a la lactosa es podien alimentar millor i per tant podien tenir més descendència. Per tant aquesta mutació va ser afavorida per la selecció natural, i amb el pas de les generacions cada cop hi havia més proporció de la població amb aquesta característica. 5

6 - per parlar de la diversitat inicial respecte la tolerància a la lactosa de forma coherent i contextualitzada: 0,3 punts - per esmentar les mutacions com a font de variabilitat, de forma coherent i contextualitzada: 0,3 punts - per parlar de forma coherent i contextualitzada de la selecció natural: 0,4 punts 3. La lactosa és un disacàrid format per glucosa i galactosa. En prendre llet, una part de la glucosa és metabolitzada a l intestí de manera anaeròbica fins a lactat (àcid làctic). La resta de glucosa és oxidada fins a CO2 en altres teixits. [1 punt] a) A partir de quina d aquestes dues possibilitats s obté més quantitat d energia? Per què? Justifiqueu la resposta. Resposta model: La respiració aeròbica, perquè la glucosa s oxida totalment a CO 2, mentre que a la fermentació làctica, el lactat encara té energia química als seus enllaços, i per tant la quantitat d ATP produïda és menor (0,3 punts per aquest subapartat) b) Escriviu el nom dels processos i de les molècules que corresponen a cada número i a cada lletra de l esquema següent: Processos Glucòlisi Transport electrònic, o Fermentació làctica Cicle de bé Fosforilació (només 0.05 punts si Krebs oxidativa, o bé posen fermentació) cadena respiratòria A B C Molècules Lactosa Acetil-CoA Oxigen (0,1 punt cada resposta correcta. La puntuació màxima d aquest subapartat és de 0,7 punts) Sèrie 2, Pregunta 2A. setembre 10. Cicle de Cori L any 1947, Carl i Gerty Cori van rebre el Premi Nobel de Medicina pel descobriment 6

7 del «cicle de Cori», que relaciona el metabolisme del múscul amb el del fetge. El lactat, produït en el múscul durant l exercici físic, viatja per la sang fins al fetge, que el fa servir per a tornar a fabricar glucosa. El cicle de Cori es representa en l esquema següent: 1. Interpreteu l esquema i escriviu, en la taula següent, el nom de la biomolècula polímer A i de les vies metabòliques B i C. Indiqueu també a quin compartiment cel lular tenen lloc aquestes vies metabòliques. [1 punt] Nom Localització cel lular Polímer A Via metabòlica B Via metabòlica C Glicogen Fermentació làctica (meitat punt. per glucòlisi) Gluconeogènesi Citosol, hialoplasma o citoplasma Citosol, hialoplasma o citoplasma Es donaran 0,2 punts per cada resposta correcta. 2. Quan fem un exercici aeròbic, les cèl lules musculars no converteixen el piruvat en lactat, sinó que l oxiden totalment fins a diòxid de carboni i aigua. Empleneu la taula següent indicant-hi quines vies metabòliques consecutives permeten fer aquesta oxidació total del piruvat i a quin orgànul cel lular tenen lloc (concreteu la part de l orgànul). [1 punt] Es donaran 0,25 punts per cada resposta correcta (però només 0,1 si a localització només es diu mitocondri ). Vies metabòliques que oxiden totalment el piruvat Cicle de Krebs Transport electrònic o bé Fosforilació oxidativa Localització Matriu mitocondrial Membrana interna del mitocondri 3. Les cèl lules del fetge i les cèl lules musculars també poden obtenir energia oxidant àcids grassos. Empleneu la taula següent indicant-hi quines vies metabòliques consecutives permeten oxidar àcids grassos i a quin orgànul cel lular tenen lloc (concreteu la part de l orgànul).[1 punt] 7

8 Vies metabòliques que oxiden els àcids grassos Beta-oxidació (0,2 punts) Localització Matriu mitocondrial (1,33 punts, però 0,05 si només es diu mitocondri ) Cicle de Krebs (0,2 punts) Transport electrònic o bé Fosforilació oxidativa (0,2 punts) Matriu mitocondrial (1,33 punts, però 0,05 si només es diu mitocondri ) Membrana interna del mitocondri (1,33 punts, però 0,05 si només es diu mitocondri ) Sèrie 4, Pregunta 3B. juny 10. Diabetes juvenil La diabetis és una malaltia causada per una alteració en la producció o en l acció de la insulina, una hormona proteica que se sintetitza a les cèl lules beta del pàncrees. 1) Les persones diabètiques tenen uns nivells alts de glucosa a la sang perquè aquest monosacàrid no es pot incorporar a l interior de la major part de les cèl lules de l organisme. [1 punt] a) Dos dels possibles símptomes de la diabetis són la pèrdua de pes i la debilitat. Com explicaríeu la pèrdua de pes des del punt de vista metabòlic? (0,5 punts totals per aquesta subpregunta) Resposta model: Al no entrar glucosa a dins les cèl lules, aquestes hauran d obtenir energia d altres molècules com els greixos i proteïnes fent servir altres vies metabòliques. [0,3punts] La pèrdua de pes és deguda a que degraden els greixos del teixit adipós i també proteïnes que poden ser estructurals. Per altra banda, les cèl lules del teixit adipós no poden captar glucosa de la sang per a convertir-la en greix. [0,2 punts] b) La diabetis de tipus I o diabetis juvenil sol ser una malaltia autoimmunitària. Expliqueu els mecanismes que donen lloc a malalties autoimmunitàries. (0,5 punts totals per aquesta subpregunta) Resposta model: El sistema immunitari és capaç de distingir el que és propi del que no (0,1 punt). La malaltia autoimmune apareix quan els limfòcits T o B (no cal especificar els tipus) reaccionen contra antígens dels propis teixits i sintetitzen els autoanticossos (limfòcits B) o ataquen i destrueixen cèl lules pròpies (limfòcits T) (0,3 punts). En aquest cas, destruirien les cèl lules beta del pàncrees i per això aquest òrgan no produiria insulina (0,1 punt). 2) A l Associació de Diabètics, l Anna i en Jordi llegeixen un article sobre posibles teràpies per a la diabetis de tipus I. L article explica que una de les teràpies aplicades fins ara a la diabetis és el trasplantament de pàncrees, però que ja s està fent un nou tractament: s extreuen cèl lules mare de la medul la òssia i s implanten al pàncrees del mateix pacient per a regenerar les cèl lules beta no funcionals. L Anna es pregunta si amb aquest tractament nou cal prendre immunosupressors com en el cas del 8

9 trasplantament. Doneu una resposta argumentada a la pregunta de l Anna. [1punt] Resposta model: En el cas de transplantament es fa entre individus diferents, i per tant hi pot haver rebuig i per això cal prendre immunosupressors mentre que en el cas de cèl lules mare, aquestes procedeixen del propi individu i per tant no hi haurà rebuig perquè el sistema immunitari el reconeixerà com a propi (0,8 punts). Com que la causa de la diabetis tipus I és d origen autoimmunitari també caldrà prendre immunosupressors per evitar que els sistema immunitari destrueixi les cèl lules trasplantades (0,2 punts). En cas de què expliquin que la durada del transplantament és temporal i que cal tornar-lo a fer i no comentin que cal prendre immunosupressors, llavors 0,2 punts. 3) Actualment, la insulina humana que prenen o s injecten els diabètics és produïda per bacteris o llevats en els laboratoris farmacèutics. També s han obtingut vaques transgèniques que produeixen insulina en la seva llet. Enumereu i expliqueu els passos que cal seguir per a obtenir una vaca transgènica que produeixi insulina humana. [1 punt] Elements que ha de contenir la resposta: - A partir d una cèl lula humana aïllar el gen correcte que codifica per la insulina. (0,2 punts) - Fer còpies del gen. (0,2 punts) - Mitjançant un vector introduir el gen a una cèl lula embrionària de vaca. (0,2 punts) - Implantar l embrió a una vaca per al seu desenvolupament. (0,2 punts) - Quan la vaca que neix sigui adulta i produeixi llet, aquesta contindrà insulina (en cas d aconseguir controlar l expressió del gen inserit). (0,2 punts) Cal buscar aquests elements en el text que redactin, i valorar que es trobin enllaçats correctament. Sèrie 4, Pregunta 3A. juny 10. Fotoperíode Per al seu treball de recerca, la Gisela i en Baldiri han decidit analitzar la influència del fotoperíode en la generació de matèria orgànica en les plantes, i disposen dels elements següents: geranis; aigua; terra; testos; una habitació amb llum solar; una habitació que poden mantenir completament a les fosques. Han dissenyat l experiment següent: Han agafat 40 esqueixos de gerani i els han repartit en quatre grups, amb 10 esqueixos per grup. Han tingut en compte que els esqueixos de cada grup pesin exactament igual, 200 grams, i tinguin la mateixa superfície foliar. Han plantat els esqueixos en testos, amb la mateixa quantitat de terra, i els han 9

10 regat cada dos dies amb la mateixa quantitat d aigua. També han controlat la temperatura perquè es mantingués constant en els quatre grups de plantes. Han sotmès cada grup de plantes al fotoperíode següent: Grup 1: 4 hores de llum i 20 hores de foscor. Grup 2: 7 hores de llum i 17 hores de foscor. Grup 3: 10 hores de llum i 14 hores de foscor. Grup 4: 13 hores de llum i 11 hores de foscor. Trenta dies després de començar l experiment, han agafat els esqueixos, els han netejat amb cura per a treure n tota la terra i els han tornat a pesar. La taula següent indica el pes mitjà de les plantes de cada grup: Pes mitjà de les plantes en grams (g) GRUP GRUP GRUP GRUP ) Representeu gràficament els resultats de l experiment. [1 punt] Resposta model: Puntuació: - per situar bé els eixos i posar els noms correctament: 0,5 punts - per fer les barres de forma correcta: 0,5 punts - si hi ha mancances puntuals, descomptar la part corresponent en funció de la puntuació total. 2) Respecte l experiment anterior, responeu a les qüestions següents: [1 punt] a) Indiqueu quin és el problema a investigar i quines són la variable independent i la variable dependent. TOTAL de l apartat a): 0,4 punts Problema a investigar Variable independent Variable dependent Com afecta el fotoperíode (o les hores de llum) sobre el creixement (o l increment de pes) de les plantes? Si no es posa l interrogant al final però la frase té sentit interrogatiu, es valorarà igualment bé. 0,2 punts Les hores de llum (o el fotoperíode) 0,1 punt El creixement de les plantes (o l increment de pes de les plantes) 0,1 punt 10

11 b) Interpreteu els resultats obtinguts. Quines conclusions es poden extreure d aquest experiment? TOTAL de l apartat b): 0,6 punts Resposta model: Han de relacionar les hores de llum a l increment del pes de les plantes (de matèria orgànica). En aquest sentit, quantes més hores de llum hi ha, més creixen (o més augmenta la seva massa). És possible que parlin de fotosíntesi, però no és imprescindible, atès que ja es pregunta de forma específica a la següent pregunta. La conclusió és que l increment d hores de llum fa que incrementi la producció o la síntesi de matèria orgànica (o el pes o la massa de les plantes). Puntuació: 0,3 punts per la interpretació 0,3 punts per les conclusions (alerta, és possible que ho presentin barrejat) 3) El procés metabòlic que es veu afectat en aquest experiment és la fotosíntesi. Anomeneu les dues fases d aquest procés i expliqueu com es veuen afectades en l experiment. Nom de la FASE I: Fase lluminosa (0,1 punt) Nom de la FASE II: Fase fosca (o fase de fixació del carboni) (0,1 punt) Com es veu afectada? En augmentar el nombre d hores de llum, incrementa la producció de NADPH i d ATPs. (la font d energia és ATP. El NADPH s utilitza com a poder reductor) O bé, En disminuir el nombre d hores de llum, disminueix la producció de NADPH i d ATPs. (0,4 punts) Si només parlen dels ATP o del NADPH, llavors la meitat de puntuació. Com es veu afectada? Si a la fase lluminosa es formen més NADPHs i més ATPs, al cicle de Calvin es fixarà més CO2 i per tant se sintetitzarà més matèria orgànica (o glucosa) O bé Si a la fase lluminosa es formen menys NADPHs i menys ATPs, al cicle de Calvin es fixarà menys CO2 i per tant se sintetitzarà menys matèria orgànica (o glucosa) (0,4 punts) Si només parlen dels ATP o del NADPH, llavors la meitat de puntuació. Sèrie 1, Pregunta 4A. juny 10. Beri-beri 11

12 El beri-beri és una malaltia causada per un dèficit en la vitamina B 1 (tiamina). És endèmica en alguns països asiàtics i és pròpia de les poblacions que s'alimenten gairebé exclusivament d'arròs blanc que quasi no conté vitamines del complex B. La tiamina és indispensable per a la síntesi del pirofosfat de tiamina (TPP). Aquest compost és un coenzim que participa, juntament amb l enzim piruvat-deshidrogenasa i d altres coenzims, en la transformació del piruvat en acetil-coa. 1) Les persones que pateixen beri-beri presenten nivells elevats de piruvat en sang, especialment després d una ingesta rica en glucosa. Quina relació hi ha entre aquest fet i el dèficit de vitamina B 1? [1 punt] Resposta model: - La glucosa és degradada a piruvat mitjançant el procés de la glucòlisi (0,2 punts). - En condicions aeròbies, el piruvat és transformat en acetil-coa gràcies a l acció catalítica de la piruvat deshidrogenasa (0,2 punts). - El dèficit de vitamina B 1, molècula precursora del pirofosfat de tiamina, reduirà la disponibilitat d aquest coenzim (0,2 punts). - Conseqüentment, la piruvat deshidrogenasa serà menys efectiva en la seva funció i el piruvat s acumularà en sang (0,4 punts). L ordre de l explicació no ha de ser necessàriament aquest. Es considerarà correcte qualsevol explicació que inclogui aquests punts i que tinguí lògica argumental, amb la puntuació concreta esmentada per a cada ítem de la deducció. 2) Un dels símptomes de les formes lleus de beri-beri és l astènia, això és, la sensació patològica de debilitat o cansament, generalitzada a tot el cos, semblant a la que s experimenta després de fer exercici físic intens. Utilitza els teus coneixements sobre el metabolisme energètic per a relacionar el dèficit de vitamina B 1 amb l astènia associada amb les formes lleus de beri-beri. [1 punt] Resposta model: - El dèficit de vitamina B 1 reduirà la quantitat de piruvat que pugui transformar-se en acetil-coa. Conseqüentment, l obtenció d energia per via aeròbica a partir de la glucosa, a través del cicle de Krebs i de la cadena respiratòria (o transport electrònic, o cadena de transport electrònic), es veurà molt limitada (0,5 punts). (Si en lloc d anomenar explícitament el cicle de Krebs i la cadena respiratòria parlen simplement de respiració aeròbia: 0,25 punts) - Les cèl lules en general, i els músculs en particular, hauran d obtenir energia a través de la fermentació làctica, molt menys eficaç des del punt de vista del seu rendiment energètic. Aquest fet explica la sensació patològica de cansament permanent que experimenta una persona afectada per les formes lleus de beri-beri (0,5 punts). (Si parlen de fermentació, sense dir làctica : 0,3 punts. Si parlen de fermentació làctica com a forma de respiració anaeròbia: 0,2 punts. Si parlen de fermentació alcohòlica o simplement de respiració anaeròbia: 0 punts) TAMBÉ S ACCEPTA COM A CORRECTA, amb 0,5 punts,si en comptes del paràgraf anterior es diu: La fermentació làctica seria pitjor que la glucòlisi fins a piruvat, ja que perdríem 2 NADH pel transport electrònic (no creiem que gaires alumnes arribin a aquest nivell, però és correcte). Oxidació dels àcids grassos, només aeròbica o més lenta (només cal una de les dues consideracions): 12

13 Atenció!!!!! És cert que la beta-oxidació dels àcids grassos és una font molt important d energia en la qual no és necessària la presència del TPP ja que aquest procés catabòlic allibera directament acetil-coa. Ara bé, l obtenció eficient d energia a partir dels àcids grassos només és possible en condicions estrictament aeròbies i, per tant, ho és en músculs rics en fibres musculars de tipus I (músculs vermells), molt rics en mitocondris. Aquest raonament no és pas necessari per respondre la pregunta, però si algun alumne n esmenta alguna part, cal tenir-ho en compte i valorar-ho en funció del global de la pregunta. Sèrie, Pregunta 4B. setembre 09. Bioetanol La cel lulosa és una de les matèries primeres usades per a l obtenció de bioetanol. Per aconseguir degradar aquest polisacàrid fins formar molècules de glucosa, el monòmer constitutiu de la cel lulosa, s utilitzen fongs de l espècie Trichoderma reesei modificats genèticament que produeixen grans quantitats d una substància anomenada cel lulasa. (Atenció, no confongueu la cel lulosa amb la cel lulasa ). L esquema següent mostra el procés d obtenció del bioetanol a partir de restes vegetals: 1) Responeu a les qüestions següents: [1 punt] a) Quin tipus de substància és la cel lulasa? Quina funció biològica té la cel lulasa per a aquest fong? La cel lulasa és un enzim. [0,25 punts]. Si només s esmenta que és una proteïna [0,1 punts] Al fong Trichoderma reesei li serveix per obtenir glucosa a partir de la degradació de la cel lulosa de la qual es nodreix. [0,25 punts] Subpregunta a): 0,5 punts b) Per obtenir l etanol a partir de la glucosa s utilitzen grans tancs amb llevats del gènere Saccharomyces. Com s anomena el procés metabòlic que duen a terme aquests llevats? Completeu el següent esquema que el representa. Nom del procés metabòlic: fermentació alcohòlica. [0,2 punts] 13

14 [0,15 punts cada casella completada correctament] Tanmateix, és possible que posin altres intermediaris. En aquest cas, si l intermediari és coherent i té sentit, també el donarem per bo, però el puntuarem un xic menys [0,1 punt] Subpregunta b): 0,5 punts TOTAL a) + b) = 1 PUNT 2) En l esquema següent es representen els processos que permeten als vegetals sintetitzar la cel lulosa: [1 punt] a) Expliqueu en què consisteix, com s anomena i a quina part de les cèl lules dels vegetals té lloc el procés nº1. Nom del procés nº1 Compartiment cel lular on té lloc En què consisteix? El procés representat amb el nº1 és la fotosíntesi. [0,1 punts] Les cèl lules vegetals dels teixits fotosintètics duen a terme aquest procés en uns orgànuls anomenats cloroplasts. [0,1 punts] El procés de fotosíntesi consisteix en sintetitzar glúcids a partir de molècules inorgàniques: aigua i diòxid de carboni. L energia necessària per a aquest procés procedeix de la llum solar. [0,3 punts] b) Els vehicles que usen bioetanol emeten diòxid de carboni i vapor d aigua, com els vehicles que utilitzen combustibles convencionals, però això no provoca un augment de la quantitat de diòxid de carboni a l atmosfera. Justifiqueu aquesta afirmació tenint en compte els esquemes anteriors. Hi ha un clar argument a favor de que els biocombustibles vegetals no augmenten els nivells de diòxid de carboni atmosfèric: cada molècula d aquest gas alliberada en la seva combustió havia estat prèviament captada de l atmosfera per la planta durant el procés de fotosíntesi. El balanç net dels dos processos és, per tant, zero. [0,5 punts] Amb posterioritat a la redacció de la pregunta ens hem assabentat que la 14

15 utilització de biocombustibles no és neutra. Això és així perquè cal una forta despesa d energia per produir bioetanol i aquesta energia prové, majoritàriament, dels combustibles fòssils. Això és, si més no, el que opina Hatmunt Michel, premi Nobel de Química l any 1988 pels seus estudis sobre la fotosíntesi. No sabem si cap alumne estarà al cas d aquesta situació, o hi pensarà per ell mateix, però cal tenir-ho present, no fos cas que contradigués l enunciat amb la seva resposta. Si apunta en aquesta direcció i ho argumenta correctament, cal valorar la seva resposta com a correcta, o com a parcialment correcta depenent de la qualitat de la seva argumentació. Sèrie, Pregunta 2. juny 09. Ós bru Els ossos bruns, tot i que són omnívors, ingereixen el 85% dels aliments d origen vegetal. Al final de la primavera i a l estiu, s alimenten preferentment de fruits com els gerds o les móres. Així que s acosta l hivern, s alimenten durant gairebé vint hores diàries, ingerint tubercles i fruits secs com les glans o les castanyes. Aquest canvi en els hàbits alimentaris els permet acumular les reserves que aniran consumint durant els mesos que duri la hibernació. 1. Tant els tubercles com les glans i les castanyes són molt més rics en polisacàrids que no pas en triacilglicèrids. Tot i això, durant la tardor els ossos bruns augmenten força de pes per l acumulació de triacilglicèrids en el teixit adipós. [1 punt] a) L esquema adjunt representa el procés de conversió dels polisacàrids de la dieta en triacilglicèrids. Completeu-lo anomenant el metabòlit que correspon a cada lletra i el procés que correspon a cada número. 0,1 punts per cada resposta encertada (0,6 punts en total) A Glucosa Metabòlits B Acetil-CoA C Àcid Gras (o bé àc. palmític) 1 Digestió Procés 2 Glucòlisi 3 Esterificació o Síntesi de triacilglicèrids b) El fet que la major part de l energia de reserva s acumuli en forma de triacilglicèrids és molt avantatjós per als animals hibernants. Expliqueu raonadament el motiu d aquest avantatge. 0,4 punts 15

16 Hi ha dues raons bàsiques: - La hidròlisi d un gram de triacilglicèrids proporciona 9,1 kcal. En canvi, la hidròlisi d un gram de polisacàrid només en proporciona 4,3. Per tant, per aconseguir la mateixa reserva energètica en forma de polisacàrids, un animal hauria de duplicar la massa dels teixits dedicats a acumular reserves, la qual cosa és un desavantatge evident. - D altra banda, els triacilglicèrids es poden emmagatzemar en força menys espai que una quantitat equivalent de glicogen (es necessita molta menys aigua per emmagatzemar un gram de greix que un de glicogen) Per obtenir la puntuació total només cal que l alumnat utilitzi un dels dos arguments citats 2. Estudis experimentals han demostrat que els ossos hivernants només utilitzen triacilglicèrids com a font d energia. [1 punt] a) Utilitzeu els vostres coneixements sobre catabolisme per justificar si la següent afirmació és correcta: El rendiment energètic d una molècula d àcid gras és molt superior al d una molècula de glucosa. 0, 5 punts. L afirmació és, en efecte, correcte. Els àcids grassos es degraden a través del procés de la beta-oxidació. La glucosa, en canvi, ho fa a través del procés de la glucòlisi. En condicions aeròbies, tant en una via metabòlica com en l altra, els productes finals es converteixen en acetil-coa, la molècula que connecta aquestes vies amb el cicle de Krebs i la cadena respiratòria. A partir de cada acetil-coa s obtenen, aproximadament, 12 ATP. Ara bé, per cada glucosa s originen només dues molècules d acetil-coa, mentre que per cada molècula d àcid gras se n obtenen tantes com la meitat del nombre de carbonis que conté. Conseqüentment, el nombre d ATP que s obtindran a partir d un àcid gras serà notablement superior. Per obtenir la puntuació total no caldrà citar el nombre concret d ATP que s originen en cada cas. Serà suficient argumentar que el nombre de molècules d acetil-coa que s obtenen en un cas i l altre és substancialment diferent. També s obtenen molts altres NADH pel camí, a cada volta de la beta-oxidació, i també a la glucòlisi. També poden dir que un àcid gras té els carbonis més reduïts (CH2) que una glucosa (CHOH), per la qual cosa es podrà oxidar més, donant més energia. b) L aigua és del tot indispensable per a la vida. Durant els mesos que dura la hibernació, els ossos bruns no beuen ni una gota d aigua ja que l obtenen del seu metabolisme. Quina via metabòlica genera com a producte final l aigua que necessiten els ossos durant la hibernació? 0,5 punts. L aigua que l ós bru necessita per subsistir, s obté a la cadena respiratòria a partir de l oxidació dels coenzims reduïts (NADH i FADH 2 ) que s originen tant en el procés de la beta-oxidació com en el cicle de Krebs. Sèrie, Pregunta. juny 09. Lactosa 1. La intolerància a la lactosa, que afecta alguns nadons, és deguda a la falta de l enzim lactasa. Aquest enzim hidrolitza la lactosa i la converteix en glucosa i galactosa. En l esquema següent es representen les vies metabòliques que permeten obtenir energia a partir dels diferents components de la llet: [1 punt] 16

17 a) Indiqueu quina via de l esquema (A, B o C) serà afectada per la intolerància a la lactosa i expliqueu raonadament quines són les conseqüències metabòliques d aquesta situació. La via A que correspon a l actuació de la lactasa, enzim específic que hidrolitza la lactosa. Els alumnes han dir que aquetes persones no poden fer servir la lactosa com a font d energia. - Poden esmentar també que això pot originar un desequilibri en el catabolisme ja que solament podran obtenir energia a partir d àcids grassos i proteïnes (la lactosa és el principal sucre de la llet, i és un nadó). Via A: disacàrid lactosa a glucosa 0,2 punts Conseqüències Total de la pregunta a): 0,5 punts (0,2 + 0,3) 0,3 punts b) D on pot obtenir l energia un nadó afectat d intolerància a la lactosa? De la degradació (catabolisme) dels triglicèrids i/o de les proteïnes. 0,5 punts per una de les dues respostes (o per les dues) 2. Completeu la taula indicant el nom de les vies metabòliques de l esquema anterior senyalades amb els números 1, 2, 3, 4 i 5, i indiqueu també el compartiment cel lular on es produeixen: [1 punt] VÍA METABÒLICA COMPARTIMENT CEL LULAR 1 Glucòlisi Citoplasma o citosol o hialoplasma 2 Fermentació làctica Citoplasma o citosol o hialoplasma 3 Beta-oxidació dels àcids grassos Matriu mitocondrial Per dir mitocondris, només 0,03 punts Cicle de Krebs / Cicle de l'àcid Matriu mitocondrial 4 cítric / Cicle dels àcids Per dir mitocondris, només 0,03 punts tricarboxílics 5 Cadena respiratòria / transportadora d electrons / transport electrònic / fosforilació oxidativa Membrana interna dels mitocondris o crestes mitocondrials Per dir mitocondris, només 0,03 punts 17

18 0,10 punts per casella fins, a 1 punt total. 3. Els bacteris del gènere Lactobacillus, que utilitza la indústria en la producció de iogurt, converteixen la lactosa en glucosa i galactosa. [1 punt] a) Els iogurts causaran el mateix problema que la llet en els nadons amb intolerancia a la lactosa? Justifiqueu la resposta. Els iogurts no causaran el mateix problema, atès que el iogurt llet fermentada- no aporta lactosa, però sí que aporta la resta dels nutrients. 0,1 punt per dir que no 0,4 punts per justificar-ho Total de la pregunta a): 0,5 punts (0,1 + 0,4) b) En l esquema següent es mostra la degradació de la lactosa, i s indiquen dos dels enzims implicats. Creieu que són intercanviables els enzims A i B? És a dir, l enzim A podria fer la funció de l enzim B? Justifiqueu la resposta d acord amb les característiques generals d actuació dels enzims. No són intercanviables. L acció dels enzim és específica (especificitat pel substrat i per l acció sobre el substrat), i per tant no són intercanviables: l enzim A (lactasa) hidrolitza el disacàrid lactosa. Després la galactosa és el substrat de l enzim B (no cal que en sàpiguen el nom), que la transforma en glucosa. 0,1 punts per dir que no són intercanviables 0,4 punts per justificar-ho correctament Total de la pregunta b): 0,5 punts (0,1 + 0,4) Sèrie, Pregunta 3A. setembre 08. Més EPO L eritropoetina (EPO) és una hormona secretada pels ronyons que estimula la producció de glòbuls vermells. El tractament amb EPO sintetitzada al laboratori (EPO exògena) és indicat per a persones que, per diferents causes, pateixen d algun tipus d anèmia greu (dèficit important de glòbuls vermells). L EPO és una glicoproteïna formada per 165 aminoàcids i 4 oligosacàrids (afegits durant la maduració de la proteïna). 1) A la darreria dels anys vuitanta, es va aconseguir clonar el gen humà de l EPO en cultius de cèl lules ovàriques d hàmster xinès. Expliqueu el significat de «clonar el gen humà de l EPO en cultius de cèl lules ovàriques d hàmster xinès», i per què aquest fet permet aconseguir una gran quantitat d EPO. RESPOSTA MODEL: Clonar un gen és aconseguir moltes còpies d aquest. De fet 18

19 consisteix en aconseguir inserir aquest gen en una cèl lula ( per enginyeria genètica, però no cal explicar-ho), de manera que quan aquesta es divideix obtenim noves còpies del gen. En el cas de l EPO, això permet que les cèl lules ovàriques en cultiu tinguin i expressin aquest gen produint molta EPO (exògena). DISTRIBUCIÓ DE PUNTUACIÓ: Per definir què és clonar: [0.5 punts] Per explicar perquè pertemt aconseguir una gran quantitat d'epo: [0.5 punts] 2) L EPO exògena també ha estat utilitzada il legalment per alguns esportistes per a augmentar el rendiment (és el que s anomena dopatge). Feu servir els vostres coneixements sobre les cèl lules sanguínies i el metabolisme per a explicar per què el dopatge amb EPO incrementa la resistència de l esportista. RESPOSTA MODEL: L EPO incrementa la quantitat de glòbuls vermells, que transporten oxigen dels pulmons als teixits gràcies a l hemoglobina. Una aportació major d oxigen a les cèl lules musculars fa possible que predomini el catabolisme aeròbic, molt més rendible energèticament que el catabolisme anaeròbic, la qual cosa incrementa la resistència. DISTRIBUCIÓ DE PUNTUACIÓ: Per relacionar l'increment de glòbuls vermells amb una major aportació d'o2: [0.3 punts] Per dir que això fa possible que predomini el catabolisme aeròbic: [0.3 punts] Per dir que el catabolisme aeròbic és energèticament més rendible que l'anaeròbic: [0.4 punts] 3) [1 punt] En l orina d un esportista s ha detectat la presència de quantitats elevades d EPO. Per saber si aquesta és exògena, actualment s analitza la composició dels oligosacàrids que conté. Raoneu per què no és útil analitzar la seqüència d aminoàcids de l hormona. RESPOSTA MODEL: El gen clonat és l'humà, i per tant té exactament la seqüència de DNA que codifica per als 165 aminoàcids de l hormona humana. No podem detectar el dopatge analitzant la seqüència i l estructura proteïca ja que són idèntiques. De fet, el mètode de detecció d EPO exògena s hauria de centrar en les diferències dels oligosacàrids entre les dues EPO ja que la seqüència aminoacídica és la mateixa (ATENCIÓ: no es demana que s argumenti per què, ni les diferències durant la síntesi de la glucoproteïna que es dóna a les cèl lules humanes i a les de hàmster xinès, i no cal que contestin això darrer, atès que la pregunta puntualitza "Raoneu per què no és útil analitzar la seqüència d aminoàcids de l hormona"). Sèrie, Pregunta 2. setembre 08. Fotosíntesi Un grup d investigadors prova l efecte de l aigua contaminada sobre la taxa fotosintètica de la planta Elodea. El procediment consisteix a mesurar la taxa fotosintètica a partir de l oxigen produït per un exemplar d Elodea submergit en aigua potable i per un altre exemplar submergit en l aigua d un riu contaminat. La il luminació i la temperatura, i també altres factors que poden afectar l experiment, es mantenen constants. Els resultats obtinguts es mostren en la taula següent: 19

20 1) [1 punt] Responeu a les qüestions següents: a) Representeu en un mateix gràfic les taxes fotosintètiques (nombre de bombolles de O2 per segon) dels dos exemplars d Elodea en funció del temps. - [0.5 punts distribuits de la següent manera]: [0.2 punts per situar les unitats i magnituds correctament als eixos de coordenades punts per cada eix] [0.3 punts per dibuixar correctament les gràfiques, incloent la llegenda o indicació de què representa cada gràfica punts per cada gràfica] b) Quines són les conclusions d aquest experiment? Com milloraríeu el disseny per tal que les conclusions fossin més fiables? Raoneu-ho. [0.5 punts totals, distribuits com s'indica a la taula] Conclusions inicials Milloraríem el disseny experimental... RESPOSTA MODEL: La conclusió és que es produeix una disminució en la taxa fotosintètica, mesurada a partir de les bombolles d O 2 despreses, en el cas de la planta submergida en aigua contaminada, al llarg d un període de 100 segons. [0.25 punts] RESPOSTA MODEL: El disseny experimental és millorable per vàries raons. La més clara d elles és la falta de rèpliques, la qual cosa fa que les diferències observades malgrat s observi una alteració clara de la taxa fotosintètica- poguessin teòricament ser degudes en part a les diferències inicials entre els dos exemplars d Elodea. De fet, aquí tenim una altra de les mancances del disseny: no s han pesat les plantes ni s ha mesurat l àrea foliar, per tant, diferències individuals a les quals no es fa referència. Per últim, el mètode de mesura del volum d O 2 desprès pot resultar força imprecís.caldria proposar l ús d unitats de volum en comptes de bombolles. [0.25 punts si parlen de DUES de les TRES coses que es mostren subratllades. Si només parlen d'una cosa, llavors punts] 2) [1 punt] Dos estudiants comenten aquests resultats i mantenen el diàleg següent: 20

21 ESTUDIANT A: Segons aquest experiment, l aigua contaminada afecta la fase lumínica de la fotosíntesi. ESTUDIANT B: La fase lumínica no, sinó la fase fosca, tal com es dedueix de la disminució de la producció de O2. Quin dels dos estudiants té raó? Justifiqueu-ho a partir de l experiment i dels vostres coneixements sobre la fotosíntesi. RESPOSTA MODEL: Té raó l estudiant A. La taxa fotosintètica que s està mesurant en aquest experiment fa referència a la producció d O 2 que té lloc a la fase llumínica de la fotosíntesi a partir de la molècula d aigua. ASPECTES A VALORAR - fase lluimínica [0.5 punts] - l'o 2 prové de l'aigua [0.5 punts] Sèrie, Pregunta 4A. juny 08. EPO 1) [1 punt] Justifiqueu, des del punt de vista del metabolisme de les cèl lules musculars, per què l augment del VO2 max pot comportar una capacitat més gran de fer durant més temps esforços intensos. Resposta model: Absorbir i utilitzar més oxigen com a conseqüència de tenir més glòbuls vermells suposarà que les cèl lules musculars disposin de més subministrament d oxigen [0,3 punts]. Aquest fet farà que en esforços intensos i continuats, als músculs es pugui utilitzar la via aeròbica d obtenció d energia (cadena respiratòria amb oxigen com acceptor final d eletrons), la qual cosa suposa una major eficiència energètica que utilitzar la via anaeròbica (que també pot donar-se als músculs: fermentació làctica) [0,7 punts]. 2) [1 punt] Si es col loca un individu en repòs en condicions de poca disponibilitat d oxigen (baixa pressió parcial de O2), els nivells sanguinis d EPO d aquest individu varien al llarg del temps, tal com s indica en la taula següent: Temps (hores) EPO (mu ml -1 ) a) Elaboreu un gràfic que relacioni totes dues variables. Correspondria aproximadament a la línia vermella (de és d on s han obtingut les dades de la taula). [0,5 punts] b) Interpreteu-ne les dades a partir de la funció hormonal de l EPO. Resposta model: La baixa pressió d oxigen comprometria la via aeròbica d obtenció d energia, per tant una de les respostes seria produir més EPO per augmentar el nombre de glòbuls vermells en poques hores i conseqüentment 21

22 l augment de la disponibilitat d oxigen per a les cèl lules.[0,5 punts] Sèrie, Pregunta3A. juny 08. Glucosa 1) [1 punt] En aquest experiment se segueix la via metabòlica següent. Indiqueu el nom dels processos i dels productes senyalats. I II Processos Glucòlisi o glicòlisi Fermentació o fermentació alcohòlica, però no altres tipus de fermentacions!!!!! Productes A Piruvat o àcid pirúvic ATENCIÓ: àcid piruvat no és acceptable. B Etanol o alcohol [0,25 punts per cada resposta correcte; les respostes incorrectes no es penalitzen] 2) [1 punt] Quin problema s investiga en aquest experiment? Quina és la variable independent i quina la dependent? Problema investigar Variable independent Variable depenent a - La velocitat de la reacció augmenta en afegir-hi quantitats creixents de llevat? (o preguntes que relacionin la velocitat de reacció o alternativament el "volum de CO2 produït per unitat de temps" amb l'increment de la quantitat de llevat) [0,4 punts] ATENCIÓ 1: si no inclouen l'interrogant ("?"), però la frase està escrita de forma interrogativa, com per exemple "Investigar si els líquens sobreviuen...", també es considerarà vàlid i amb la mateixa puntuació. ATENCIÓ 2: si no fan cap esment del temps, però s'esmenta el CO2, llavors [0,2 punts] - Quantitat -o concentració- de llevat [0,3 punts] - si es fa esment del temps, com que es troba a l'eix de la gràfica, malgrat no ser estrictament la variable independent, es puntuarà com a [0,1 punts] - Velocitat de la reacció; o Volum de CO2 produït per unitat de temps, o quantitat de CO2 produït per unitat de temps; o CO2 produït per unitat de temps [0,3 punts] 22

23 - Si no es fa cap esment del temps, però si del CO2, [0,1 punts] 3) [1 punt] Si aquest mateix experiment s hagués fet a 20 C o, alternativament, a 70 C, els resultats no haurien estat els mateixos. Expliqueu per què. - A 20ºC, la velocitat de la reacció hauria estat inferior, perquè si disminuïm la temperatura del sistema disminuirà la velocitat de la reacció (o siaugmenta la temperatura del sistema agumentarà la de reacció). - A 70ºC, la velocitat de la reacció hauria estat nul la perquè s hauria produït la mort dels llevats per desnaturalització de les proteïnes. Cal que facin referència a les dues possibilitats que es demanan a l'enunciat: 20ºC i 70ºC. [0,5 punts per a cada resposta correcta] ATENCIÓ 1: En el cas de 70º, si fan explicacions que diguin que aquesta temperatura s'allunya molt de l'òptim de la reacció, es untuaran amb un màxim de [0,2 punts], perquè haurien de saber que a aquesta temperatura les proteïnes dels llevats es desnaturalitzen. ATENCIÓ 2: Si fan una resposta vaga genèrica, dient per exemple que ni a 20º ni a 70º l enzim es troba a temperatura òptima, no ho puntuem. Cal que diguin les paraules subratllades a la resposta, que han de saber. Sèrie, Pregunta. setembre 07. Efecte Pasteur Estem estudiant el consum de glucosa d unes cèl lules musculars mantingudes en cultiu. Per a això, en diferents recipients hi col loquem un mateix nombre de cèl lules i a cada un hi afegim una solució de glucosa 5 mm. En un primer experiment, incubem tots els recipients a 37ºC però amb concentracions d oxigen diferents. Deu minuts més tard estudiem la concentració de glucosa que ha quedat en el medi. Els resultats s expressen a la taula Recipient A B C D E Concentració d oxigen durant l experiment (unitats arbitràries) Concentració de glucosa al medi al final de l experiment (mm) 0, ,5 Glucosa consumida durant l experiment (mm) ) (1 punt) Completeu la taula anterior calculant la quantitat de glucosa consumida per les cèl lules de cada recipient. Representeu gràficament la quantitat de glucosa consumida en funció de la concentració d oxigen durant l experiment 23

24 0,5p completar correctament la taula +0,5p pel gràfic, escales, unitats, etc 2) (1 punt) Feu un esquema del metabolisme que expliqui com consumeixen la glucosa les cèl lules del recipient A i les del recipient E. En quin dels dos recipients s obté més quantitat d energia per cada molècula de glucosa? Expliqueu-ho. Sèrie, Pregunta 2. setembre 07. Presseguers En una parcel la hi ha 100 presseguers de la mateixa varietat, edat i mida. Volem determinar la quantitat mínima d aigua de reg necessària per obtenir una producció de préssecs òptima (estimada en 45 kg de préssecs per arbre). La parcel la s ha dividit en 4 parts equivalents amb el mateix nombre d arbres distribuïts uniformement. Disposem també d un dispositiu per regar cada part amb diferents quantitats d aigua: (1 L h -1, 2 L h -1, 3 L h -1, 4 L h -1 ). 1) (1 punt) a) (0.4 p) Quina és la variable independent? Quina és la variable dependent? Hi ha rèpliques en aquesta recerca? Expliqueu-ho La quantitat d aigua La producció de préssecs A cada parcel la hi haurà uns 25 arbres. Estudiem la producció de cada un dels 25 i cada arbre és una unitat experimental diferent (una rèplica). +0,1p +0,1p +0,2p 24

25 b) (0.6 p) Un cop determinada aquesta quantitat d aigua de reg necessària per obtenir una bona producció, serà la mateixa que cal subministrar a qualsevol altra plantació de presseguers per obtenir la mateixa producció de préssecs per arbre? Justifiqueu la resposta. No necessàriament. Al tractar-se d un experiment de camp algunes variables, que no podem fixar i que influeixen en la producció, tindran valors diferents segons les plantacions: el tipus de sòl (composició, porositat, salinitat...), la temperatura, el vent, l edat i mida dels arbres... Per tant el cabal mínim obtingut en la plantació experimental no és pot extrapolar a qualsevol altra plantació de presseguers. 2) (1 punt) a) (0,5p) L aigua resulta clau en el procés de fotosíntesi. Des del punt de vista metabòlic, quina és la funció de l aigua en aquest procès? L aigua és imprescindible per al creixement per què és el primer donador d electrons de la cadena fotosintètica, i per tant, necessària per a la formació de NADPH que és utilitzat en la fase fosca per sintetitzar la matèria orgànica a partir de CO 2. Els dos electrons de l'aigua reponen els que perd la molècula de clorofil la i permeten, per tant, que el procés de captació de fotons es repeteixi durant la fase lumínica. b) (0,5p) Des del punt de vista energètic, quina és la importància de la fotosíntesi en el conjunt dels éssers vius? És el principal procès d incorporació d energia als ecositemes. Els organismes fotosintetitzadors usen l aigua, el diòxid de carboni i algunes sals minerals per obtenir matèria orgànica, la qual acumula energia química als seus enllaços. Així, la fotosíntesi transforma l energia de la llum del sol en energia química d enllaç, que utilitzaran tots els organismes (quimiòtrofs) Sèrie, Pregunta. juny 07. Enzims Força malalties hereditàries es relacionen amb la falta d activitat d un enzim. Els enzims catalitzen reaccions químiques en les que un substrat es transforma en un producte, de vegades essencial per al bon funcionament del cos. 1) (1 punt) Expliqueu per què és hereditari un defecte provocat per la falta d activitat d un enzim. La falta d activitat d un enzim pot estar causada per un defecte en la seqüència de la cadena polipeptídica. La informació per a la seqüència (el número, el tipus i l ordre en què es disposaran els aminoàcids a la cadena), radica en un gen. Si aquesta informació és errònia, s heretarà un enzim amb seqüència incorrecta i amb falta d activitat 2) (1 punt) La velocitat d una reacció catalitzada enzimàticament depèn, entre d altres factors, de la concentració del substrat corresponent. La taula següent mostra la velocitat d una reacció enzimàtica a diferents concentracions de substrat. 25

26 (Les lletres A, B i C de la darrera columna, les fareu servir en el darrer apartat de la pregunta). [S] (concentració de substrat, mm) V (velocitat, mmol L -1 min -1 ) 0, A 0, ,1 600 B 0, , ,7 800 C 0,8 800 Elaboreu el gràfic corresponent a la variació de la velocitat de la reacció en funció de la concentració de substrat. 3) (1 punt) Observeu el dibuix següent. Es representen esquemàticament molècules de substrat i d enzim. Indiqueu a quina de les tres posicions (A, B o C) assenyalades en la taula de l enunciat correspon la situació representada. Justifiqueu la vostra resposta. La situació que representa el dibuix mostra que totes les molècules de l enzim es troben unides a les molècules de substrat. Es tracta de la situació en què la reacció es catalitza a major velocitat. De les tres possibilitats de la taula correspon a la C (velocitat màxima, 800 mmol L -1 min -1 ). Sèrie, Pregunta 1. juny 07. Elodea En una pràctica de laboratori, un grup de segon de batxillerat ha fet un experiment per demostrar que la llum es necessària en el procés de la fotosíntesi. Per això ha fet dos muntatges com els que mostren els dibuixos. La única diferència, ja que s ha vigilat que la resta de condicions fossin les mateixes, ha estat que un d ells ha estat il luminat continuadament més d una hora (l assenyalat amb la lletra A) i l altre s ha mantingut, durant el mateix període, a les fosques (l assenyalat amb la lletra B). 26

27 1) (1 punt) Observeu el muntatge A. Per què creieu que pot ajudar a demostrar que la llum és necessària per a la fotosíntesi? Relacioneu la vostra explicació amb l equació general de la fotosíntesi i justifica com es genera el gas que s acumula a la part superior del tub A. Si la planta aquàtica ha estat sotmesa l acció de la llum i no li manquen els substrats necessaris per tal de fer la fotosíntesi (diòxid de carboni i aigua), haurà sintetitzat matèria orgànica i oxigen. Donat el muntatge, aquest gas s ha anat acumulant i ha format una petita cambra gasosa a la part superior del tub d assaig. El gas acumulat, l oxigen, prové de la fotòlisi de l aigua que esdevé a la fase lumínica de la fotosíntesi 2) (1 punt) Un alumne del grup, en observar la petita acumulació de gas en el tub d assaig del muntatge B, ha afirmat: La planta ha fet la fotosíntesi a les fosques!. No obstant això, la resta de companys l han intentat convèncer que l experiment havia donat el resultat esperat. a) Per què creieu que aquest alumne ha fet l afirmació anterior? L alumne confon el gas acumulat en el muntatge que ha estat a les fosques amb el que s acumula en el muntatge il luminat. Pensa que el gas que s observa al muntatge B procedeix de la fotosíntesi b) Per quina raó la resta de companys entenen que l experiment ha donat el resultat esperat? La planta a les fosques no fa la fotosíntesi, però sí que executa la respiració cel lular (que funciona amb i en absència de llum). El gas acumulat en aquest muntatge que s ha mantingut a les fosques és diòxid de carboni i procedeix de la respiració cel lular. No hi ha hagut fotosíntesi a les fosques. 3) (1 punt) a) Quina és la variable independent de l experiment? I la variable dependent? VI : La il luminació, la presencia/absència de llum VD: L activitat fotosintètica (mesurada a través del gas acumulat al tub d assaig) b) Quin és el control de l experiment? Per què serveix que hi hagi un control en els experiments? Es tracta d un experiment amb/sense (amb llum/sense llum), per tant podem entendre que el muntatge sense (llum) actua com a control de l experiment. També cal considerar que aquesta és la única diferència entre les condicions a les que s han sotmès els muntatges. El control de l experiment serveix per assegurar que els canvis experimentat per la variable dependent procedeixen dels canvis induïts en la variable dependent i no d altres factors. Sèrie, Pregunta. juny 07. Cant de les dunes 27

28 En arribar al planeta Mnèsia a bord d una nau Hunter44, el comandant Valdés captura Waina, una estranya criatura. L ordinador central fa una primera anàlisi del seu metabolisme i dibuixa el següent esquema: Encara no s han pogut identificar ni els compostos ni els procesos assenyalats, respectivament, amb lletres i números. Us envien un missatge encriptat perquè els digueu quin serien els compostos i els procesos que ocuparien aquests llocs si el metabolisme de Waina s assemblés al dels humans 1) (1 punt) Número Nom corresponent al metabolisme dels humans 1 glucòlisi 2 gluconeogènesi 3 cicle de Krebs 4 síntesi de proteïnes 5 cadena respiratoria / fosforilació oxidativa, cadena de transport electrònic, transport electrònic,... Lletra Nom corresponent al metabolisme dels humans A Glicogen, polisacàrids, glúcids, hidrats de carboni (No sucres) B Aminoàcids C ATP D CO 2 E H 2 O 0.1 per cada casella correcta 2) (1 punt) Les cèl lules que transporten l oxigen entre els òrgans de Waina, no tenen mitocondris! Prenent com a base l esquema anterior, expliqueu com aquestes cèl lules poden obtenir la seva energia metabòlica si no tenen mitocondris, és a dir, sense fer servir l oxigen. Pauta: 28

29 1 Explica clarament que sense oxigen el cicle de Krebs no funciona, i per tant no es poden oxidar ni glúcids ni greixos fins a CO 2. Per tant, només queda la possibilitat d oxidar parcialment la glucosa (el glicogen) fins a lactat. 0.5 Indica glucosa-lactat però no ho raona 0.5 Altres alternatives possibles (tot i poc probables) en que no s han tingut en compte l esquema anterior: altres fermentacions,... 0 Qualsevol alternativa impossible, com ara les que incloguin el cicle de Krebs, glucosa-piruvat, oxidació de glucosa... Sèrie, Pregunta 3A. juny 07. Prediment Un estudi recent investiga la influència d enriquir la dieta mediterrània amb oli d oliva verge o enriquir-la amb fruits secs, en la disminució del risc cardiovascular. A un congrès de cardiologia s ha presentat una breu comunicació sobre aquest estudi: Al llarg dels tres primers mesos, es va fer el seguiment d una mostra de 772 persones de 55 a 80 anys, distribuíts en diferents grups. Grup A- dieta mediterrània enriquida amb oli d oliva (1 litre per setmana) Grups B-dieta mediterrània enriquida amb fruits secs nous- (30 g per dia) Les persones que han seguit les dietes A o B han aconseguit disminuir el risc cardiovascular. 1) (1 punt) Completeu la taula següent, referida a les característiques principals d aquest estudi: Problema a investigar Variable independent Variable dependent El seguiment de la dieta mediterrània, suplementada amb aliments com ara l oli d oliva verge O els fruits secs, disminueix el risc cardiovascular? La variable independent seria el seguiment d una o altra dieta (A o B). El risc cardiovascular Problema a investigar Variable independent Variable dependent 2) (1 punt) Els doctors Gras i Prim, dos metges nutricionistes assistents al congrés, comenten l informe d aquest estudi. Completeu el diàleg que mantenen tots dos: Dr Gras Dr Prim, no creu que calia definir també un grup C, control? Com seria la 29

30 Resposta del Dr Prim Dr Gras Resposta del Dr Prim dieta d aquest grup C en relació als grups A i B? El grup control, C, hagués seguit la dieta mediterrània sense enriquir (o dieta sense enriquir ) ni amb oli d oliva ni amb fruits secs. Si es parla de dieta normal : 0.2 punts Creu que s ha tingut en compte, Dr Prim, l edat, el sexe, l estil de vida o l estat general de salut? Això és important per a la validesa dels resultats d aquest estudi? S haurien hagut de tenir en compte perquè l edat, el sexe, l estil de vida i l estat general de salut són factors que poden influir en el risc cardiovascular. 0.5 per cada apartat correcte 3) (1 punt) L excés de greixos magatzemats també és un factor de risc cardiovascular. Al mateix congrès de cardiologia, els doctors Prim i Gras afirmen el següent: Dr Prim: l exercici aeròbic, no molt intens, com ara caminar ràpid una mitja hora al dia, ajuda a eliminar greixos magatzemats. Dr Gras: en canvi, un exercici molt intens i breu en el temps anaeròbic- no fa eliminar aquests greixos. Justifiqueu aquestes afirmacions confeccionant un esquema metabòlic que expliqui el consum de greixos en condicions aeròbiques però no en condicions anaeròbiques. En condicions anaeròbiques, els TAG no poden oxidar-se pel Cicle de Krebs i formar CO 2. En canvi, amb O 2, es podran fer les vies segons aquest esquema-. Sense oxigen -com passa en un exercici molt intens i breu-, el que es pot fer és oxidar de forma parcial glúcids, seguint les vies 1 (glucòlisi) i 4 (fermentació làctica) però no lípids Confeccionar l esquema de forma que reflecteixi clarament que els greixos NO poden oxidar-se sense oxigen però els glúcids si Justificar correctament les afirmacions dels metges a partir dels elements de l esquema 30

31 Sèrie, Pregunta. setembre 06. La menta En un hivernacle estem conreant plantes de menta. A la figura es representa la variació de la concentració d oxigen a l aire de l interior de l hivernacle al llarg del temps. 1) (1 punt) Quins processos metabòlics de la planta son responsables d aquestes variacions? Raoneu les respostes a) (0.5 punts) períodes de llum: fotosíntesi + respiració La fotosíntesi en les seves dues fases, la lluminosa i la fosca, es produeix quan a la planta li arriba energia de la llum. A més, la planta respira per obtenir energia metabòlica. b) (0.5 punts) períodes de foscor: respiració Als períodes de foscor la planta no fa fotosíntesi però segueix respirant 2) (1 punt) Les plantes de menta van creixent. Fent servir els vostres coneixements de la fotosíntesi, expliqueu aquest increment de la biomassa i com s ha generat l oxigen que apareix a l atmosfera de l hivernacle. La major part del pes que guanyen les plantes de menta prové del carboni del CO 2, que les plantes organifiquen mitjançant la fotosíntesi. L oxigen procedeix de la hidròlisi de l aigua segons l'esquema. L equació general de la fotosíntesi haurà de respondre amb poques variacions a la que es mostra a continuació. Sèrie, Pregunta 3A. setembre 06. Magatzems energia Durant una cursa gastem energia que hem magatzemat al nostre organisme. 1.- (1 punt) Durant una marató el múscul utilitza una gran quantitat d oxigen i consumeix tant glúcids com lípids. Feu un esquema metabòlic assenyalant quines vies metabòliques estan actives en aquest tipus d exercici. (De cada via ha de quedar clar el seu nom, el nom del seu substrat i del seu producte, i el compartiment de la cèl lula en el que es produeix). Demanem 5 vies 0.2 punts per cada via correcta 31

32 2.- (1 punt) Durant una cursa d esprint, en canvi, el múscul utilitza molt poc oxigen. Empleneu la taula següent indicant quines vies metabòliques están actives i quines no en aquest cas. Raoneu-ho. Via metabòlica activa / inactiva justificació Cicle de Krebs Sense oxigen la cadena respiratòria Cadena Respiratòria Inactiva no funciona i per tant tampoc la fosforilació oxidativa. Així, l NADH no Inactiva es transforma en NAD +, que és Fosforilació oxidativa necessari per al funcionament del Inactiva cicle de Krebs (com a cosubstrat). Oxidació de la glucosa (fins a CO2) Inactiva Sense cicle de Krebs el AcCoA que procedeix del piruvat no pot oxidar-se, de forma que s acumula. Fermentació Activa El piruvat passa a lactat, transformant NADH en NAD + necessari per a la via Beta-oxidació Inactiva Com la glucòlisi, és dependent del cicle de Krebs perquè oxidi l AcCoA, producte final de la via. L única via possible en absència d oxigen és la fermentació. Per tant, totes les altres vies ( aeròbiques ) tenen un rendiment molt més baix en el cas d una cursa d esprint que en el cas d una marató. La fermentació làctica té un rendiment energètic molt menor que la glucòlisi, de forma que per obtenir la mateixa quantitat d ATP, el múscul haurà de consumir molta més quantitat de glucosa si té molt poc oxigen disponible (com és el cas d una cursa d esprint) que si en té molt (com és el cas d una cursa de marató). (A aquest increment del consum de glucosa en baixar l assequibilitat d oxigen s anomena efecte Pasteur ) Demanarem 4 vies 0.2 punts per cada una d elles, si s explica correctament: - el nom de la via, - el nom del substrat, 32

33 - el nom del producte, - el compartiment cel lular 0.2 punts més pel raonament 3.- (1 punt) Durant una Marató un esportista consumeix unes kcal. El 60% d aquesta energia procedeix dels glúcids i l altre 40% dels lípids. Sabent que l oxidació d un glúcid allibera 4.3 kcal.g -1 i l oxidació d un lípid allibera 9.1 kcal.g -1, calculeu la massa de cada tipus de compost que perd un esportista durant una marató. 0.4 punts: kcal/marató x 60% = 1560 kcal de glúcids i, per tant, = 1040 kcal de lípids 0.3 punts: glúcids: 1560 kcal gastades x 1g/4.3 kcal = 363 g de glúcids consumits 0.3 punts: lípids: 1040 kcal x 1g/9.1 kcal = 114 g de lípids consumits Sèrie 3, Pregunta 1. juny 06. La cursa El gràfic mostra l evolució de l acidesa muscular, al llarg del temps, en un esportista que participa en una cursa que requereix un esforç continuat moderat i que finalitza amb un esforç molt més intens. També s hi observa el període de recuperació al llarg del qual es retorna als nivells d acidesa muscular normals. 1.- (1 punt) Quina és la durada aproximada de la carrera? 25 minuts I del període de recuperació? Assenyaleu clarament en el gràfic amb les lletres A, B i C, els tres períodes que s esmenten en el text (A: període amb un esforç continuat moderat, B: període amb un 33

34 esforç molt més intens, C: període de recuperació). 1 punt. Es respon correctament als minuts de durada carrera i període de recuperació- i s assenyalen correctament els períodes al gràfic: 0 5 punts Es respon correctament als minuts i no s assenyalen correctament al gràfic els períodes, o bé no es respon correctament als minuts i s assenyalen correctament al gràfic els períodes 0 punts Es respon correctament només un dels períodes de temps o cap i no s assenyalen correctament al gràfic els tres períodes 2.- (1 punt) Feu un esquema de les vies metabòliques implicades en el catabolisme energètic de les cèl lules musculars. Utilitzant l esquema que heu fet, raoneu per què es produeix el descens de ph que s observa en el gràfic. Als primers 22 minuts i mig de carrera les vies metabòliques que hi tenen lloc són les del catabolisme aeròbic: 1-glicòlisi o bé 2-ß-oxidació d àcids grassos + 3-Cicle de Krebs + 5-cadena respiratòria (o de transport d electrons) i fosforilació oxidativa o formació d ATP per l ATP sintetasa. Requereix O 2 (amb la lletra E en el gràfic). Si la demanda d energia al múscul per unitat de temps s incrementa molt, com és el cas en un període d esforç molt intens a alta velocitat- no és suficient l ATP obtingut aeròbicament, i es recorre a obtenir ATP anaeròbicament, a través de la fermentació làctica (4 en el gràfic), que és menys eficient (2 ATP front 36-38) però molt més ràpida. La reducció de ph s explica per l obtenció de lactat, una substància àcida. 1 punt. Es fa un esquema com el que es presenta o molt similar, s assenyalen les vies indicades, es fa referència a la fermentació làctica en anaerobiosi i a la disminució de ph com a conseqüència de l obenció d àcid làctic. 0 7 punts Es fa un esquema correcte, però no s explica la disminució de ph com a conseqüència de l aparició del lactat. 0 5 punts Es fa un esquema però és incomplet (falten dues vies metabòliques o més) i es fa referència al lactat com a responsable de la disminució del ph correctament al gràfic els períodes 0,3 punts No es fa esquema o bé és molt incomplet o erroni, i es fa referència al 34

35 lactat com a responsable de la disminució del ph. 0 punts Esquema inexistent o molt incomplet i no s explica la disminució del ph a partir del lactat. 3.- (1 punt) El gràfic següent mostra la corba d activitat d un enzim en funció de l acidesa del medi. a) (0.4 punts) Indiqueu quin seria el nivell d activitat d aquest enzim en el múscul durant els diferents moments de la cursa que es mostren a la taula, i digueu quin és el seu ph òptim: Temps transcorregut des de l inici de la carrera % de l activitat màxima 15 minuts 100% (esforç continuat moderat) 25 minuts 12 5% (esforç molt intens) 40 minuts 75% (període de recuperació) ph òptim 7,1 0,1 punts per cada resposta correcta b) (0,6 punts) L acidesa és un dels factors que influeixen en l activitat dels enzims, però no n és l únic. Enumereu un parell de factors que, a més de l acidesa, modifiquin l activitat enzimàtica i expliqueu el mecanisme pel qual ho fan. Factor temperatura 0,1 punts inhibidors 0,1 punts Mecanisme pel qual es modifica l activitat de l enzim Temperatures per damunt d uns 40-45ºC poden provocar la desnaturalització, que consisteix a la pèrdua d estructura tridimensional que comporta al seu torn la pèrdua de la funcionalitat de l enzim 0,2 punts Són substàncies que poden ser similars al substrat (ocupant el centre actiu si és un inhibidor competitiu) o bé unir-se a un centre diferent a l actiu la qual cosa el modifica en part. En tots dos casos es provoca una disminució en la funcionalitat -en l activitat enzimàtica- de l enzim, bé sigui augmentant la Km o bé disminuint la Vmax. 0,2 punts És a dir: 0,6 punts: les respostes són les assenyalades, de forma molt aproximada (en el cas d inhibidors, seria suficient amb les idees marcades en cursiva). Poden haver fet 35

36 referència a d altres factors: a cada cas es valorarà de forma similar a la que s indica per a la temperatura o els inhibidors. Per a la explicació del mecanisme es concediran 0,2 punts o cap, en funció de la correcció de l explicació. Sèrie 3, Pregunta 4A. setembre 05. Penicil linasa 1) (1 punt) La penicil lina és un antibiòtic emprat contra moltes infeccions bacterianes, però alguns bacteris produeixen un enzim, la penicil linasa, que la inactiva. a) (0.5 punts) Representeu la corba d activitat enzimàtica en aquestes condicions, en el mateix gràfic anterior. b) (0.5 punts) Quin efecte té l àcid clavulànic sobre l activitat d aquest enzim? Per què creieu que a molts preparats farmacèutics amb penicil lina se ls afegeix àcid clavulànic? L àcid clavulànic, tal com s observa al gràfic, és un inhibidor de l activitat enzimàtica de la penicil linasa, doncs la fa disminuir. En alguns fàrmacs amb penicil lina, s inclou l àcid clavulànic per tal que l agent causant de la infecció vegi disminuïda l activitat de la seva penicil linasa si és que es tracta d un bacteri que té actiu aquest enzim i que, per tant, seria resistent a l acció de l antibiòtic. 2) (1 punt) És un fet molt comú que les poblacions bacterianes desenvolupin resistència als antibiòtics. Explique mitjançant processos evolutius s adquireix aquesta resistència El procés mitjançant el qual podrien adquirir la resistència serien les mutacions a nivell del seu DNA. Aquells bacteris que tinguessin una mutació que fa possible la formació d un enzim que hidrolitza un antibiòtic, si es troben en un medi que conté l antibiòtic, seran seleccionats (sobreviuran i es reproduiran) front els bacteris que no tenen aquesta mutació. Tot i això, potser els alumnes fan referència a la transmissió horitzontal de DNA en els bacteris (conjugació, transformació...), fenòmen conegut en conjunt com parasexualitat. En tot cas, caldrà que es faci esment al concepte de selecció també en aquest cas. No es puntuaran les respostes lamarkianes del tipus: s'acostumen, s'immunitzen, de mica en mica van fent-se ressitents, que no contemplin l'acció de la selecció natural Sèrie, Pregunta 1. setembre 05. Mongetera El gràfic mostra la intensitat en què una mongetera 36

37 realitza la fotosíntesi i la respiració al llarg d un dia. La intensitat de la fotosíntesi i la de la respiració es representen en el gràfic a través del consum i producció de diòxid de carboni (variables expressades en un sol eix). 1) Encercleu l opció correcta i després justifiqueu la vostra elecció. A. En quin moment del dia es produeix una major quantitat de glúcids: a. 8:00 b. 12:00 c. 14:00 d. 18:00 37

38 (0.5 punts) L'opció b): Justificació: S observa en el gràfic que a les 12:00 hi ha una màxima activitat de la fotosíntesi. Considerant que els glúcids són un dels productes finals de la fotosíntesi, a aquesta hora hi haurà una màxima producció de glúcids. B. Aquest gràfic: a. no pot correspondre a una planta: les plantes no respiren. b. permet observar que les plantes fan la fotosíntesi de dia i respiren de nit. c. està equivocat, la línia discontínua representa la respiració i la contínua la fotosíntesi. d. mostra un període en què les plantes realitzen la fotosíntesi i la respiració simultàniament (0.5 punts) L'opció d): Justificació: En el període comprés entre les 5 i les 21 hores s observa activitat conjunt de fotosíntesi i respiració. Més enllà d aquests límits no funciona la fotosíntesi, tot i que es manté l activitat respiratòria. 0,5 per a cada pregunta, sempre que: - escullin opció correcte - justifiquin en la línia del text que proporcionem (0,25 si la justificació no és del tot encertada) 2) Per quina raó s utilitza el consum de diòxid de carboni com una mesura de la intensitat en què es realitza la fotosíntesi? Expliqueu el paper que exerceix aquest gas en la fotosíntesi i en quina fase intervé. L alumnat hauria de fer referència a l equació general de la fotosíntesi. A partir d ella hauria de : - destacar la participació del diòxid de carboni com a substrat general del procés (no caldrà que utilitzi aquesta terminologia), - justificar que l activitat fotosintètica depèn dels substrats (a més a més de la llum) i per tant de la presència del diòxid de carboni, - argumentar que un consum superior dels substrats, i per tant de diòxid de carboni, implica una intensitat de la fotosíntesis superior. - situar la intervenció del diòxid de carboni en la fase fosca de la fotosíntesi (poden esmentar el cicle de Calvin) i destacar la importància de la fixació del carboni "inorgànic" 1 punt si la resposta conté, en conjunt i amb el llenguatge propi dels estudiants, els elements anteriors. 0,5 punts per a explicacions no del tot rigoroses o incompletes (responen únicament una de les dues preguntes) 3) S ha realitzat un experiment per tal de comprovar que les deficiències (escassetat en el medi de cultiu) en fòsfor i nitrogen pertorben el creixement de la mongetera i causen alteracions en les fulles. S ha vigilat que en tots els grups de plantes utilitzats les condicions fossin les mateixes excepte el tipus de substrat de creixement. La taula mostra els resultats de l experiment. Tipus de substrat de creixement Substrat amb els requeriments normals de fòsfor i nitrogen Substrat amb dèficit de fòsfor i nitrogen Resultats Creixement normal, fulles ben desenvolupades Menor creixement, alteracions en el color i la forma de les fulles Aquestes són unes de les possibles conclusions de l experiment: El fòsfor i el nitrogen són necessaris tant pel creixement normal de la mongetera com per la formació de fulles ben desenvolupades. a) S han fet crítiques al disseny de l experiment que invaliden les conclusions. Un company ha argumentat: Potser la causa del resultat és exclusivament l escassetat en fòsfor. Creieu que està fonamentada aquesta crítica? 38

39 Expliqueu-ho. (0.3 punts) L alumnat pot argumentar en dues línies que es consideraran correctes: - La crítica està evidentment fonamentada. L experiment, tal com s ha realitzat, no permet conèixer quin seria el resultat del creixement en un medi on faltés exclusivament el fòsfor. - La crítica és correcta perquè si el que l alumne argumenta és cert, els resultats són compatibles amb la seva hipòtesi b) Feu un disseny de l experiment en el que es pugui comprovar la validesa de la crítica anterior. (0.7 punts) El disseny que faci l alumnat haurà de contenir els següents elements. 1) Preparar diferents grups de plantes i fer-les créixer en dos substrats diferents: - requeriments normals de nitrogen i fòsfor, - requeriments normals de nitrogen amb dèficit de fòsfor. 2) Vigilar que, en tots els grups de plantes utilitzats, la resta de condicions que puguin influir en el creixement i en la forma i el color de les fulles siguin les mateixes. 3) Analitzar en els diferents grups si el creixement de les plantes és normal, així com la presència d alteracions a les fulles i determinar en quins dels substrats hi ha una major incidència d alteracions en el creixement i desenvolupament de les fulles. 0,3 si esmenten el creixement dels grups en els substrats diferent (han de concretar la composició dels substrats) 0,3 si esmenten que cal fixar la resta de variables que puguin influir en els resultats en tots els grups en què s experimenti. 0,1 si esmenten que cal observar els resultats i relacionar-los amb el medi en el que han crescut. Sèrie, Pregunta. juny 05. Fotosíntesi En un estudi sobre un grup de plantes de climes temperats s han obtingut les dades que es mostren al gràfic de sota, el qual indica la relació entre la temperatura i l activitat fotosintètica (mesurada a partir de la quantitat d oxigen alliberat). 1. Feu servir les dades que mostra el gràfic per respondre les qüestions següents. a) Ompliu la taula amb els valors corresponents: b) Es considera que la temperatura òptima per a la fotosíntesi permet alliberar quantitats d oxigen superiors a 15 unitats. D acord amb aquest criteri assenyaleu clarament en el gràfic quina és la franja de temperatura òptima. Esperarem un gràfic semblant al següent: 2. L anàlisi de la forma de corba en el gràfic ha conduït a la següent conclusió: La temperatura influeix en l activitat fotosintètica. Useu els vostres coneixements sobre el procés de la fotosíntesi per explicar la causa d aquesta conclusió. 39

40 En el procés de la fotosíntesi intervenen, amb funcions diverses, diferents exemples de proteïnes (transportadores, enzimàtiques; no caldrà que l alumne esmenti tots els tipus). Les proteïnes perden la seva estructura nativa, es desnaturalitzen, per efecte dels canvis de temperatura la qual cosa explica que a temperatures inferiors a Temperatura (ºC) Activitat fotosintètica (oxigen alliberat) 0 2, ºC i superiors a 30ºC no presentin un 100% d activitat 3. Escriviu l equació general de la fotosíntesi, expliqueu d on prové l oxigen alliberat i justifiqueu per què es fa servir l alliberament d oxigen com una mesura de l activitat fotosintètica. L equació general de la fotosíntesi haurà de respondre amb poques variacions a la que es mostra a continuació. En ella es pot observar que l oxigen és un producte final del procés. Una activitat fotosintètica elevada, que produeixi una quantitat també elevada de matèria orgànica, anirà associada a l alliberament d una quantitat d oxigen superior a la que es donaria en una activitat fotosintètica moderada o baixa. Sèrie, Pregunta 3. juny 05. Acidèmies L acidèmia làctico-pirúvica és una malaltia hereditària que provoca grans acumulacions de lactat a alguns òrgans. És produïda per un dèficit de l enzim piruvat deshidrogenasa, que catalitza la reacció: 1.- Observeu la reacció química que catalitza l enzim: a) A quin lloc de la cèl lula es produeix aquesta reacció? b) Quin és la destinació metabòlica de l NADH produït a la reacció? c) Indiqueu una altra via metabòlica que també genera NADH a) (0.2 punts) 0.2 punt A l interior del mitocondri (o a la matriu mitocondrial) 0.1 punts Al mitocondri, o bé al pas del citosol al mitocondri 0 punts Altres orgànuls b) (0.4 punts) 0.4 punt La destinació serà la respiració cel lular, la cadena respiratòria, la cadena de transport d electrons, etc. També s acceptarà com a corrrecte la formació d ATP o respostes equivalents 0.1 punts Poder reductor 0 punts Altres respostes c) (0.4 punts) 0.4 punt Una de les següents: glucòlisi, cicle de Krebs, beta-oxidació o 40

41 oxidació d àcids grassos, desaminació d alguns aminoàcids, etc. 0.2 punts Altres vies que produeixen NADPH, com la via de les pentoses o la fase lumínica de la fotosíntesi 0 punts Altres respostes 2.- Les cèl lules del sistema nerviós obtenen l energia quasi exclussivament de l oxidació aeròbica de la glucosa. Raoneu per què una deficiència d aquest enzim afecta, especialment al sistema nerviós. 1 punt Esmenta detalladament el procès d obtenció d energia a partir de glucosa i explica que en absència d aquest enzim aquest procès es veu afectat. Per tant, les cèl lules tindran dificultat d obtenir la quantitat d energia metabòlica. Donat que les cèl lules del sistema nerviós no obtenen gairebé energia de l oxidació d altres substàncies, es veuran greument afectades pel que fa a l obtenció d ATP per realitzar tots els processos cel lulars que el requereixen. 0.7 punts Explicacions correctes però no relacionades amb la oxidació de la glucosa 0.5 punts Indicar la importància de la glucòlisi al sistema nerviós a causa del seu elevat consum energètic. 0.5 punts En la fermentació de la glucosa fins lactat només s obtenen 2 ATP i no explica perquè no es podrà fer el cicle de Krebs pel que fa als glúcids punts Perquè no és podrà formar l acetil CoA i no precisa més 0.25 punts Perquè no s obtindrà l ATP necessari i no precisa més 0 punts Altres respostes 3.- Les persones afectades per aquesta malaltia han de seguir una dieta rica en greixos i molt pobre en glúcids. Feu un esquema senzill del catabolisme que expliqui perquè en aquestes persones s acumula lactat i perquè els convé molt més ingerir lípids que no glúcids. Un esquema metabòlic d aquest tipus: Sèrie, Pregunta 2. setembre 04. Piruvat quinasa L esquema mostra una de les reaccions químiques que formen part de la glucòlisi, amb l enzim que la catalitza, la piruvat quinasa. Preparem dos tubs d assaig, A i B. A tots dos tubs hi posem una gran quantitat de fosfoenolpiruvat i d ADP. A més, al tub B li afegim piruvat quinasa. Incubem els dos tubs durant 30 minuts a 37ºC. 41

42 1. Expliqueu què espereu que passi a cadascun dels dos tubs en funció del temps. Sense enzim, no es produeix reacció. Amb enzim, va apareixent piruvat: poden dir que linealment durant els 30 minuts, o que la velocitat d aparició va disminuïnt en funció del temps) 2.Fem 6 rèpliques de l experiment fet al tub B, però ara posant-hi a cada tub una quantitat diferent de fosfoenolpiruvat. A la taula es recull la quantitat de piruvat aparegut en cada tub després de 1 minut. Nº de tub Tub 1 Tub 2 Tub 3 Tub 4 Tub 5 Tub 6 Fosfenolpiruvat (mmol) Piruvat aparegut (µmol. min -1 ) Feu el gràfic que relaciona la quantitat de piruvat (µmol) que apareix, amb la quantitat de fosfoenolpiruvat (mmol) present inicialment a cada tub. Observeu el que passa a les concentracions más elevades de fosfoenolpiruvat i interpreteu-ho. 1 punt: Sèrie, Pregunta. setembre 04. Despesa energètica Les taules següents mostren diferents informacions relacionades amb els substrats energètics. La taula 1 informa del percentatge de l energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l esforç. La taula 2 informa del contingut energètic que s obté de l oxidació completa de 1 gram de cada substrat. Taula 1. Percentatge de l energia consumida pel múscul esquelètic humà procedent de glúcids i de lípids segons la intensitat de l esforç (dades referides al consum d un individu estàndard de 75 kg de massa corporal). Intensitat de l esforç % de l energia obtinguda dels glúcids % de l energia obtinguda dels lípids Repòs 23 % 77 % 42

43 Esforç moderat (footing) 33 % 67 % Esforç intens (esprint) 70 % 30 % Taula 2. Contingut energètic alliberat en l oxidació completa de 1 gram de cada substrat. Substrat Energia alliberada (kcal g -1 ) Glúcids 4,3 kcal g -1 Lípids 9,1 kcal g Si durant una sessió d entrenament amb esforç moderat un esportista consumeix 925 Kcal, quants grams de lípids hauran estat oxidats? Expliqueu els càlculs que feu. (1 punt) Càlculs. Percentatge de calories obtinguda dels lípids: 925 Kcal x 67/100 = 619,75 Kcal Grams de lípids oxidats : 619,75 Kcal: 9,1 Kcal. g -1 = 68,104 g de lípids 2. Encercleu l opció correcta i justifiqueu la vostra elecció. A. A partir de les dades que mostren les taules podem afirmar que quan augmenta la intensitat de l esforç: a) disminueix notablement l oxidació de glúcids. b) s incrementa notablement l oxidació d àcids grassos. c) augmenten l obtenció d energia per processos anaeròbics. Aquests processos no utilitzen àcids grassos. d) es consumeixen més glúcids ja que l energia alliberada en l oxidació de 1 gram de glúcids és superior a la que allibera 1 gram de lípids. B. Useu els vostres coneixements per localitzar l opció correcta. a) En l organisme humà, un exemple d animal, les reserves energètiques principals són el glucogen (reserva glucídica) i els triacilglicèrids (reserva lipídica). b) La b-oxidació dels àcids grassos és un procés aeròbic que s efectua en el citosol cel lular. c) La fermentació permet alliberar una quantitat superior d energia que la respiració cel lular. Processos aeròbics Processos anaeròbics Exemple de substrats - Glucosa, àcids grassos - Glucosa, lactosa Exemple de productes - CO 2, H 2 O - Àcid làctic - Alcohol etílic, CO 2 Exemple de tipus - Cèl lules humanes, - Bacteris del gènere Streptococcus, d'organismes que les plantes Lactobacillus. realitzen - Bacteris aeròbics - Llevat del gènere Sccharomyces... d) Els processos de degradació de glúcids sempre són aeròbics. (1 punt) A) L'opció correcta és la C. 43

44 Nom d'alguna via - Cicle de Krebs, β- - Fermentació làctica, alcohòlica metabòlica oxidació Justificació: Amb l'augment de l'esforç el múscul necessita més energia, com que no té suficient oxigen per obtenir tota l' energia per processos aeròbics (amb O 2 ) utilitza la via fermentativa, procés anaeròbic, que fa servir com substrats als glúcids (glucosa i glicogen) (0.5 punts) B) L'opció correcta és la A. Justificació: Els animals i, per tant l'home, fa servir com a reserva energètica fonamentalment el glicogen (músculs, fetge) i els greixos (teixit adipós). (0.5 punts) 3. Les cèl lules anaeròbies facultatives són aquelles que poden obtenir energia tant a partir de processos aeròbics com anaeròbics en funció de la disponibilitat d oxigen.. Omple la següent taula en relació aquests processos. (1 punt) Tot bé o 1 errada o casella en blanc : 1 punt 2 ó 3 errades o caselles en blanc: 0.5 punts més de 3 errades o caselles en blanc: 0 punts Sèrie 1, Pregunta 3A. juny 04. Barreta energética A les farmàcies podem trobar una gran diversitat de barretes energètiques que poden ser utilitzades com a substitució d un àpat. Els nutrients que aporten subministren energia a les cèl lules, com ara les cèl lules musculars. 1. A continuació es mostra un esquema del metabolisme d una cèl lula muscular. Indiqueu els noms de les molècules o dels processos metabòlics assenyalats amb un número. (1 punt) 1 Glucosa 2 Àcid gras (o àcids grassos) 3 O 2 (oxigen) 4 ATP 5 Cicle de Krebs 2. Observeu l esquema atentament i justifiqueu l afirmació següent: les molècules o processos 3, 4 i 5 estan estretament lligats. Sense ells, la cèl lula veuria disminuïda la síntesi de proteïnes. (1 punt) En el procés de la respiració cel lular, es dóna l oxidació completa de les molècules orgàniques utilitzades com a substrat energètic (glucosa, àcids grassos...), obtenint-se el màxim d ATP possible. La respiració cel lular requereix la intervenció dels processos mitocondrials com ara el cicle de Krebs, la cadena de transport d electrons respiratòria, on l oxigen és l últim acceptor d electrons procedents de les oxidacions del cicle de Krebs, i la fosforilació oxidativa que comporta la síntesi d ATP per part de l ATP sintetasa. Les vies anabòliques de la cèl lula, que requereixen ATP, es veuran molt disminuïdes si els processos oxidatius són només anaeròbics 44

45 (fermentació) en obtenir-se molt menys ATP; un exemple de procés anabòlic que es veuria disminuït seria la síntesi de proteïnes. 3. En una d aquestes barretes energètiques podem llegir, entre molta altra informació, la composició referent a les biomolècules principals: Proteïna 4.2 g Hidrats de carboni 17.5 g Greixos 6.65 g a. Sabent que l oxidació completa dels glúcids i de les proteïnes proporcionen una energia de 4 Kcal/g, i en canvi la dels lípids proporciona 9 Kcal/g, calculeu i raoneu el valor energètic d aquesta barreta. b. Observeu novament l esquema. En forma de quins compostos emmagatzema l energia la cèl lula muscular? b. Glicogen i triacilglicèrids. No cal que esmentin la fosfocreatina Sèrie 3, Pregunta 2. juny 04. BQ tancada Algunes molècules biològiques tenen estructura de polímer, és a dir, estan formades per la unió covalent d altres molècules més petites que són semblants entre elles. 1. Empleneu la taula següent utilitzant en cada cas el terme que correspongui de les següents possibilitats: Columna A: glucosa, sacarosa, pentoses, aminoàcids, nucleòtids, glicerol Columna B: estructural, reserva energètica, enzimàtica, informació Columna C: animals, plantes, bacteris, virus (1 punt) A B C Midó glucosa reserva energètica Plantes, bacteris Glicogen glucosa reserva energètica Animals, bacteris DNA nucleòtids informació Animals, plantes, bacteris, virus Proteïna aminoàcids enzimàtica, estructural animals, plantes, bacteris, virus Cel lulosa glucosa estructural Plantes En tot els casos, es considerarà que una casella està encertada si les respostes que conté (encara que només sigui una) són correctes. Puntuació Tipus de respostes 1 punt 14 o 15 caselles encertades 0,75 punts 12 o 13 caselles encertades 0,5 punts 10 o 11 caselles encertades 0,25 punts 8 o 9 caselles encertades 0 punts Menys de 8 caselles encertades 2. Entre els enunciats següents n hi ha d erronis. Identifiqueu-los i expliqueu per quina raó considereu que son erronis. a) La cadena de trasport electrònic es localitza al citosol de les cèl lules eucariotes. b) La ribosa forma part de tots els nucleòtids. 45

46 c) Glúcids, lípids i proteïnes tenen carboni, oxigen i hidrogen en la seva estructura. d) Si una cèl lula es col loca en un medi hipotònic (respecte al citoplasma), la cèl lula perdrà aigua degut a l òsmosi. e) La desnaturalització de les proteïnes no afecta a la seva funció biològica. A) (0.2 punts) FALS. La cadena de trasport electrònic es localitza a la membrana interna de les crestes mitocondrials. B) (0.2 punts) FALS. perquè per exemple els nucleòtids que formen el DNA tenen desoxiribosa en comptes de ribosa. C) (0.2 punts) VERITABLE. D) (0.2 punts) FALS. Passarà el contrari. Entrarà aigua per osmosi. E) (0.2 punts) FALS. Per mantenir la funció biològica la proteïna ha de mantenir els seus plegaments. Un cas molt conegut és el dels enzims: la desnaturalització suposa una pèrdua de la seva funció catalítica. Sèrie 3, Pregunta 2. juny 04. Metabolisme i organismes Els bacteris del sofre Sulfobolus, microorganismes capaços de viure a les xemeneies hidrotermals de les dorsals oceàniques a gran profunditat, obtenen l energia a partir de compostos inorgànics. Poblacions d aquest bacteri sostenen un complex ecosistema en absència de llum. Milers de metres més amunt, prop de la superfície, es desenvolupen comunitats d algues microscòpiques que constitueixen l aliment de gran varietat de peixos planctívors. 1. Completeu la taula següent, indicant quin és l origen de l energia (radiació solar, compostos orgànics, compostos inorgànics) i del carboni (CO 2, matèria orgànica) pels tres tipus metabòlics que s especifiquen. Indiqueu també quins serien els organismes fotoautòtrofs i els quimioheteròtrofs a partir dels ambients marins de l exemple. TIPUS D ORGANISMES SEGONS EL SEU METABOLISME FOTOAUTÒTROFS QUIMIOAUTÒTROFS QUIMIOHETERÒTROFS ORIGEN (FONT) DE L ENERGIA Radiació solar llum Generalment materia inorgànica Generalment materia orgànica ORIGEN (FONT) DEL CARBONI CO 2 Generalment CO 2 Matèria orgànica EXEMPLES D ORGANISMES - Algues * - Vegetals - Cianobacteris - Plantes Bacteris del sofre Sulfolobus - Peixos * - Animals - Fongs - bacteris * un sol exemple, si és encertat, es suficient per que la casella es consideri correcta puntuació Tipus de respostes 1 punt 8 caselles encertades 0,75 punts 7 caselles encertades 0,5 punts 6 caselles encertades 0,25 punts 5 caselles encertades 0 punts menys de 5 caselles encertades 2. Raoneu si les següents afirmacions són o no certes: a) Les cèl lules dels organismes quimioheteròtrofs són sempre aeròbiques b) La fotosíntesi i la respiració cel lular són mutuament excloents: una cèl lula que fa la fotosíntesi no respira. 46

47 a) (0.5 punts) Fals. - Hi ha organismes quimioheteròtrofs que són anaeròbics (fermentadors) com ara els llevat en condicions sense O 2 i molts bacteris fermentadors (estrictes o facultatius). - També hi pot haver cèl lules que recorrin a un metabolisme anaeròbic malgrat l organisme globalment sigui aeròbic, com és el cas de les nostres cèl lules musculars quan tranformen la glucosa en lactat puntuació Tipus de respostes 0,5 punts Qualsevol dels dos raonaments 0,25 Fals, sense argumentar 0 punts Cert, o Fals argumentat de forma incorrecta b) (0.5 punts) puntuació Tipus de respostes 0,5 punts Fals. Totes les cèl lules fotosintètiques respiren. 0,25 punts Fals, sense argumentar 0 punts Cert, o Fals argumentat de forma incorrecta Sèrie 5, Pregunta 2A. setembre 03. Llevat Per estudiar com influeix la temperatura en la fermentació que realitzen els llevats, s ha preparat una suspensió de llevat en una solució de glucosa. Es disposa d un muntatge com el que es mostra en la figura, que permet mesurar la quantitat de gas que es desprèn a causa de la fermentació del llevat. Podem mantenir la temperatura a 30, 35 o 40ºC. 1. Formuleu en forma de pregunta el problema que s investiga. Quines són les variables dependent i independent d aquesta investigació? (1 punt) Podem acceptar respostes com les següents : - Influeix la temperatura en la fermentació del llevat?, (o com ho fa?) - Hi ha relació entre la temperatura i la fermentació? Les variables de l experiment són : - variable independent : temperatura, - variable dependent : fermentació del llevat 2. Dissenyeu un experiment per tal d investigar com afecta la temperatura a la fermentació del llevat. 1 punt) Les línies bàsiques del disseny que ha d elaborar l alumnat són les següents : - En muntatges diferents sotmesos a les mateixes condicions es varia la temperatura (30º, 35º, 40ºC). 47

48 - Es vigilen altres condicions que puguin afectar a l experiment (la durada de cada experiment, la quantitat de llevat que s usa a l experiment, etc...), cal que siguin les mateixes en tots els muntatges. - Es determina la quantitat de gas que s ha desprès passat un temps determinat. L alumnat podria optar per incloure rèpliques de l experiment, la qual cosa es valorarà positivament. També pot proposar dissenys més complexos. En cada cas es valorarà la validesa de la proposta. 3. En aquesta situació s investiga un procés anaeròbic d obtenció d energia, la fermentació, que com ja sabeu n hi ha de diverses menes. Contràriament la respiració cel lular és un procés aeròbic. a) Ambdós processos ténen el mateix rendiment energètic? Justifiqueu la vostra resposta. b) Empleneu la taula següent de diferències entre ambdós processos. En el cas de la fermentació podeu escollir entre la làctica o l alcohòlica. a) La respiració cel lular té un rendiment energètic molt superior al de la fermentació (38 i 2 ATP respectivament). Les diferències són degudes fonamentalment a que en la respiració cel lular es produeix l oxidació total dels substrats, cosa que no succeeix al llarg de la fermentació. b) Fermentacions (làctica o Respiració cel lular alcohòlica) (aeròbica) Substrats Àcid pirúvic Glucosa Productes finals Compartiments cel lulars on es realitza Exemples de cèl lules que realitzen algun tipus de fermentació (excloses les dels llevats) Lactat (f. Làctica) Alcohol etílic i CO 2 (f.alcohòlica) Citosol P. ex. Les cèl lules musculars, bacteris fermentadors Sèrie 5, Pregunta 2A. juny 03. Elodea CO 2 H 2 O Citosol i mitocondri Pràcticament universal (estrictament, NO caldria respondre aquesta casella perquè es pregunta algun tipus de fermentació)) Elodea canadiensis és una planta aquàtica especialment recomanada per a aquaris d aigüa freda. El muntatge que es mostra al dibuix s ha dissenyat per tal de determinar a quina temperatura es realitza la fotosíntesi a major intensitat. L activitat fotosintètica es mesurarà a través del volum de gas acumulat a la part superior del tub d assaig. 48

49 Branquetes de Elodea canadiensis Muntatge model utilitzat per a realitzar l estudi Disposem de diversos muntatges idèntics amb les corresponents instal lacions que ens permeten controlar la temperatura, la concentració de diòxid de carboni a l aigua així com les condicions de llum. Podem modificar aquests factors per assolir els valors que s indiquen a continuació: - temperatura de l aigua: 15 ºC, 20 ºC, 25 ºC, - concentració de diòxid de carboni a l aigua: elevada, mitjana, baixa. - condicions de llum: molt intensa, intensa, atenuada. 1) a) Formuleu en forma de pregunta el problema que es vol investigar. b) Identifiqueu les variables independent i dependent. a) (0.5 punts) Poden aceptar-se respostes com les següents : - hi ha relació entre la temperatura i la fotosíntesi (taxa fotosintètica, o similar)? - influeix la temperatura en la fotosíntesi (id.)? En tot cas es demana que el problema es formuli en forma de pregunta i en ella han de ser presents les variables independent i dependent de l experiment (temperatura, fotosíntesi). 1b) (0.5 punts) - variable independent : la temperatura - variable dependent : la fotosíntesi. 2) En les condicions de l enunciat de la pregunta, dissenyeu un experiment per tal de poder donar resposta al problema que es planteja en aquesta recerca. Les línies bàsiques del disseny que ha d elaborar l alumnat són les següents : - S ha de fixar la concentració de diòxid de carboni en un dels valors, qualsevol. - S han de fixar les condicions de llum en un dels valors, qualsevol. - En muntatges diferents sotmesos a la concentració i condicions de llum escollides es varia la temperatura (15º, 20º, 25ºC). - Es vigilen altres condicions que puguin afectar a l experiment (la durada, la quantitat d elodea que s usa a l experiment, etc...), cal que siguin les mateixes en tots els muntatges. - Es determina la quantitat de gas que s ha després desprès d un temps determinat. L alumnat podria optar per dissenys més complexos que incloguessin més experiments. En cada cas es valorarà la validesa de la proposta. 3) A partir de l equació general de la fotosíntesi, justifiqueu la importància del diòxid de carboni en aquest procés i expliqueu quin és el gas que s acumula a la part superior del tub i la seva procedència. 49

50 L eqüació general de la fotosíntesi : CO 2 + H 2 O -----> CH 2 O (matèria orgànica) + O 2 La fotosíntesi és un procés anabòlic, de síntesi de matèria orgànica. L alumnat hauria d identificar que el diòxid de carboni és incorporat a biomolècules orgàniques gràcies a la fotosíntesi. D aquesta manera l obtenció posterior de glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics (si més no del seu esquelet carbonat) depèn de la fotosíntesi. El gas que s'acumula al tub és oxigen (es valorarà que l'alumnat identifiqui l'origen del gas: procedent de la fotolisi -trencament- de les molècules d'aigua) Sèrie 2, Pregunta 1. juny 03. La vaca lletera Les vaques lleteres donen cada dia una mitjana de entre 30 i 40 litres de llet, amb un elevat contingut de greix, glúcids i proteïnes. I tot això ho produeixen a partir de l'herba de la que s'alimenten. 1) La proteïna majoritària de la llet és la caseïna. Tot i que és fabricada a partir de les proteïnes de l'herba, la caseïna té una estructura primària diferent de la d'aquestes proteïnes. Expliqueu què és l'estructura primària i per què la de la caseïna és diferent a la de les proteïnes de l'herba. La estructura primària d una proteïna és la seva seqüència d'aminoàcids. L estructura primària de la caseïna és diferent a la de les proteïnes ingerides perquè aquestes proteïnes de l'herba són digerides, és a dir, són transformades en els aminoàcids que les formen, i amb aquest aminoàcids i amb la informació genètica de les cèl lules, la vaca sintetitza la caseïna (i les altres proteïnes). digestió Proteïnes de l'herba à aminoàcids La vaca sintetitza les seves proteïnes amb els aminoàcids de les proteïnes de l herba però amb la informació genètica continguda al seu DNA. DNA à mrna à proteïnes de la vaca (caseïna) 2) 2) A partir de la cel lulosa de l'herba, les vaques fabriquen una gran quantitat de greix. Sobre l'esquema metabòlic indiqueu el noms dels procesos A, B, C, i D que participen en aquesta transformació. A la taula assenyaleu també a quin compartiment de la cèl lula es produeixen els procesos B i C. Processos: A digestió, hidròlisi B glucòlisi C cicle de Krebs D lipogènesi, síntesi de lípids, síntesi d àcids grassos, síntesi de lípids 50

51 B C Compartiment cel lular Citoplasma cel lular, citosol Matriu mitocondrial, mitocondri 3) Les vaques per elles mateixes no poden digerir la cel lulosa. Aconsegueixen fer-ho gràcies a la gran quantitat de bacteris que tenen al seu aparell digestiu. Què creu que tenen els bacteris (que els hi falta a les vaques) per poder digerir la cel lulosa? Quin tipus de relació interespecífica s'estableix entre aquests bacteris i la vaca? Expliqueuho. Els bacteris tenen un enzim (la cel lulasa) capaç de digerir la cel lulosa. (Aquest enzim està present en bona part dels microorganismes que es troben al tracte intestinal d'alguns animals, com ara les vaques) La relació que s'estableix és una relació de simbiosi. Es tracta d'una relació interespecífica en la qual els organismes viuen en una relació íntima i es beneficiem mútuament. La vaca proporciona hàbitat i aliment als bacteris i aquests realitzen la digestió de la cel lulosa de la qual s'aprofita la vaca. També s acceptaria una resposta referida al mutualisme Sèrie 1, Pregunta4B. setembre 02. Pèptid 1) (1 punt) a) Quina molècula representa aquesta figura? b) Com s anomenen els monòmers que la formen i quines característiques estructurals comparteixen aquests monòmers? 1a) (0.5 punts) és un pèptid format per 4 restes d aminoàcids 1b) (0.5 punts) Els monòmers s'anomenen aminoàcids. Tots ells tenen un grup carboxil i un grup amino (sobre un carboni assimètric, excepte la glicina) 2) (1 punt) a) Com s'anomenen els enllaços mitjançant els quals s uneixen aquests monòmers entre ells?assenyaleu-los a la figura. b) A les cèl lules, aquests monòmers es disposen ordenadament al llarg de les cadenes que formen. Què és el que determina aquest ordre? 2a) (0.5 punts) Els enllaços s'anomenen peptídics. Caldrà assenyalar els tres -CO- NH- de la figura 2b)(0.5 punts) La informació d'ordre de nucleòtids del DNA està continguda en la informació d'ordre dels nucleòtids del gen que codifica la proteïna. Sèrie 2, Pregunta 4B. juny 02. Glucèmia La glucèmia, concentració de glucosa en sang, normalment es manté entre 75 i 120 mg/dl en dejuni. La insulina, fabricada pel pàncreas, és una hormona peptídica que intervé en el control de la glucèmia. 51

52 El gràfic mostra l'evolució de la glucèmia al llarg d'un dia en una persona normal i en una persona diabètica que s'injecta insulina 2 cops al dia. 1) Expliqueu les fluctuacions de la glucèmia que poden observar-se en les dues persones des de les 8 del matí fins a les 24 hores. Tingueu en compte els apàts al llarg del dia i el tractament de la malaltia. Observant la gràfica podem veure, que després dels àpats hi ha un increment de glucosa en sang i la disminució progressiva al pas de les hores, també podem deduir que aquesta disminució és proporcional a l'activitat realitzada. 2) Imagineu que a causa d'un error es subministra a un grup de pacients diabètics, que han d'injectar-se insulina, un lot d'aquesta hormona que ha estat sotmès a elevades temperatures. El resultat ha estat una manca de control de la glucèmia. Sabent que la insulina és una hormona peptídica, expliqueu les causes d'aquest fet. En elevar la temperatura probablement s'ha produït un procés de desnaturalització (pèrdua de la estructura) de la insulina, i per tant de pèrdua de la seva activitat biològica. Sèrie 2, Pregunta 2A. juny 02. Estructures 1) Per a cada un dels tres tipus de polímers biològics que s indiquen, completeu la taula assenyalant: el nom genèric dels seus monòmers, el nom de l enllaç que uneix els seus monòmers, exemples i una funció de cada un d'aquests exemples. polímer monòmer enllaç exemple funció polisacàrids monosacàrids glucosídic glicogen reserva energètica als animals cel lulosa estructual als vegetals midó reserva energètica als vegetals aminoàcids peptídic qualsevol enzimàtica proteïnes enzim insulina hormonal àcids nucleòtids fosfodièster DNA magatzematge de la nucleics (caldria informació genètica acceptar enllaç d'hidrogen?) RNA transmissió de la informació genètica Notes: a) evidentment s'acceptarà qualsevol altre exemple i funció, sempre que siguin correctes b) no s acceptarà com a resposta correcta els lípids, triacilglicèrids, greixos, etc, ja que NO s uneixen entre sí mitjançant enllaços covalents (per exemple, a les membranes biològiques, a les lipoproteïnes, etc. 2) Quines de les seguents frases són correctes i quines no ho son? Expliqueu cada una de les vostres respostes. A.-Les proteïnes són extraordinàriament diverses ja que cada una d elles està formada per una barreja única d aminoàcids que s uneixen entre sí a l atzar. 52

53 B.-Les membranes biològiques estan formades per subunitats de fosfolípids i de colesterol que s'uneixen entre sí per enllaços covalents. C.-Els àcids nucleics contenen glúcids. D.-El DNA té quatre bases nitrogenades: Adenina, Guanina, Uracil i Citosina. A.- Fals. les propietats d una proteïna depenen tant dels aminoàcids dels quals estan formades com de l ordre en que aquests aminoàcids estan units. La diversitat de les proteïnes és deguda al quasi ilalimitat nombre de maneres mitjançant les quals es poden combinar els 20 aminoàcids diferents en una seqüència lineal. B.- Fals. Les membranes biològiques són bicapes de fosfolípids i colesterol, però aquests compostos s uneixen entre ells mitjançant enllaços no-covalents. Per tant, una membrana no és una macromolècula. C.- Cert. L esquelet dels àcids nucleics està format per grups ribosa (o desoxiribosa en el DNA) alterns amb grups fosfat. La ribosa i la desoxiribosa son glúcids. D.- Fals. L RNA sí que te les quatre bases nomenades a la pregunta, però el DNA té T en lloc d U. Tot i això, T i U són molt semblants, ja que només es diferencien en un sol grup metil. 3) Feu un esquema de les vies metabòliques que permeten obtenir energia a partir de glucosa i a partir d'un triacilglicèrid (triglicèrid). Indiqueu el nom de cada via, el producte o productes finals i les parts de la cèl lula en les que es produeixen. S'acceptarà qualsevol esquema correcte en el que s'indiquin les vies implicades i la seva situació a la cèl lula. Sèrie 3, Pregunta 1. juny 02. Lípids de membrana La taula següent mostra la composició lipídica de diferents membranes en cèl lules de mamífers i d una membrana bacteriana (les dades expressen el percentatge en relació als lípids totals de la membrana). Tipus de lípid Lípid de membrana Membrana d eritròcit Membrana plasmàtica Embolcall nuclear Membrana interna mitocondri Membrana bacteri Fosfolípids Fosfatidilcolina Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Esfingomielina Esterols Colesterol Altres (adaptat de Bioquímica, Junkerman i Möhle. Ed. Piràmide) 53

54 1) a) Esmenteu dues diferències importants en la composició lipídica de la membrana dels eritròcits i la membrana interna del mitocondri. Aquest apartat avalua la lectura de la taula. L absència de colesterol i d alguns fosfolípids a la membrana interna del mitocondri, pot acceptar-se com una resposta correcta. També seran correctes les respostes que incloguin la diferent proporció pel que fa a la fosfatidilcolina la fosfatidiletanolamina. b) Utilitzeu les dades de la taula per justificar el possible origen procariota del mitocondris. Enuncieu alguna altra característica que indiqui la semblança entre els procariotes i aquest orgànul cel lular. La composició química de la membrana dels bacteris i de la membrana interna del mitocondri mostra alguna semblança: absència de colesterol i d alguns fosfolípids (que per altra banda estan presents a la resta de membranes eucariotes). Caldria que l alumnat enumerés alguna de les següents característiques, o d'altres possibles: - DNA (no aïllat del contingut de la matriu mitocondrial), - DNA circular - ribosomes a l interior del mitocondri - ribosomes 7S - divisió per bipartició independent de la de la cèl lula ) Observeu la figura. Representa un fragment de la doble capa lipídica de la membrana plasmàtica d una cèl lula animal. Identifiqueu els tipus de lípids que hi estan representats. Quina propietat comuna d aquestes substàncies resulta clau per realitzar la seva funció? Expliqueu-ho. La figura mostra la presència de colesterol i fosfoglicèrids o fosfolípids (seria correcte que l alumnat esmentés també els glucolípids). Aquestes molècules mostren caràcter anfipàtic, és a dir, una part de la seva molècula té caràcter polar afinitat per l aigua- mentre que l altre té caràcter apolar rebuig de l aigua. Aquesta característica permet als lípids que la presenten constituir bicapes que separen medis aquosos. L orientació de cadascuna de les capes no és a l'atzar sinó que, mentre la part no polar es recull a l interior de la bicapa, les parts polars estableixen interaccions amb les molècules d aigua dels media aquosos. 3) Descriviu els diferents mecanismes de transport que permeten el pas de compostos a través de les membranes cel lulars. Contesteu en forma de esquema. L alumnat hauria d esmentar els següents processos. A) Transport passiu (sense despesa energètica, a favor de gradient,) - difusió: pas espontani a través de la membrana - difusió facilitada: gràcies a acció de proteïnes transportadores específiques situades a la membrana cel lular. B) Transport actiu (amb consum energètic, pot anar en contra de gradient), gràcies a l'acció de proteïnes transportadores específiques situades a la membrana cel lular. Tot i que es considerarà correcte amb això, també podria afegirse: endocitosi mitjançada per receptor i pinocitosi Sèrie 4, Pregunta 2A. setembre 01. Midó En una recerca que pretenia estudiar com la temperatura afecta al trencament del midó per acció de l enzim α-amilasa (present a la saliva) es van seguir els següents passos : 54

55 a) Preparació de 5 dissolucions de midó (totes amb la mateixa concentració) i 5 dissolucions d α -amilasa (la concentració d α -amilasa també era la mateixa en cada dissolució) b) Incubació de cadascuna de les 5 dissolucions de midó i d α -amilasa a diferents temperaturas (25, 30, 35, 40, 45 ºC) c) Ajust del ph de les dissolucions per tal que fos el mateix en tots els casos d) Mescla de cada dissolució de midó amb la corresponent (igual temperatura) d α -amilasa. e) Valoració de la hidròlisi: a intervals de 2 minuts, durant un període de 12 minuts, s extreia una gota de la barreja i es dipositava en unes tires de paper de filtre a sobre una gota de lugol per tal d identificar la presència de midó El dibuix mostra els resultats que es van obtenir. 1) a) A partir dels resultats obtinguts indiqueu a quina temperatura o temperatures es produeix el trencament del midó més ràpidament i el temps que triga en aparèixer el resultat negatiu. El trencament del midó es produeix més ràpidament a 35 i 40 ºC (casos C i D). El resultat negatiu apareix després de 10 minuts de la mescla de les dissolucions de midó i α -amilasa. b) Interpreteu els resultats de l experiment. En les condicions en què es realitza l experiment, les temperatures de 35 i 40ºC permeten que una major fracció de molècules de l enzim hagin adquirit la seva estructura nativa, aquella que comporta la seva activitat. Si hi ha un nombre major de molècules actives és previsible que la reacció química incrementi la seva velocitat i per tant el midó desaparegui més ràpidament. 2) Identifiqueu, en aquest experiment, quines poden considerar-se les variables independent i dependent. Per què creieu que es va vigilar que la concentració de midó i la concentració d α-amilasa i el ph fossin els mateixos en totes les dissolucions? En aquest experiment podem considerar : - variable independent : la temperatura (factor sobre el que s actua modificant-ne el seu valor en els diferents tractaments) - variable dependent : velocitat de la reacció (tot i que s acceptarà igualment que l alumnat es refereixi al temps que triga en desaparèixer el midó). No obstant convindrà anar diferenciant les variables del mètode que es fa servir per mesurar-les. Es va vigilar que la concentració de midó i d α -amilasa i que el ph fos el mateix en totes les dissolucions per assegurar-nos que els resultats obtinguts depenien únicament de les variacions introduïdes en la temperatura. 55

56 3) En un experiment anàleg es va investigar la influència de l acidesa (ph) sobre l activitat de l α -amilasa. El gràfic següent mostra els resultats obtinguts. Interpreteu la informació que subministra el gràfic. El gràfic informa que la màxima activitat s obté a un ph de 7. Això és degut a que a altres valors d acidesa, les molècules d enzim (proteïnes) es van desnaturalitzant, van perdent la seva estructura tridimensional activa (estructura nativa). Sèrie, Pregunta. juny 01. Sopa de molècules 1) - De les molècules de la figura, quines son monosacàrids? - Escriviu la fòrmula resultant de la seva unió. - Com s anomena aquest enllaç? - Quin tipus de biomolècula en resulta? - Què te a veure aquest tipus de molècula amb la molècula de glúcid que utilitzen les cèl lules animals per emmagatzemar energia? - B i E - fòrmula d'un dels dos dissacàrids possibles, per exemple: - glucosídic - un dissacàrid o sacarosa - mentre que la molècula a la que es refereix la pregunta és un disacàrid, a les cèl lules animals el glúcid amb el qual s emmagatzema energia és un polisacàrid, el glicogen. També es considerarà correcta si l'alumnat parla de que el glicogen és un polímer de glucoses 2) - Quina o quines de les molècules de la figura son àcids grassos? - En quin tipus de molècula es troben formant part de les membranes biològiques? - Amb quina de les molècules de la figura es combinen els àcids grassos per magatzemar energia a la cèl lula? Anomeneu aquest compost i escriviu la seva fòrmula general - Què tenen en comú les molècules A i F? Expliqueu-ho. A - Fosfolípid. També fora correce: glicoesfingolípid, esfingolípid o fosfoglicèrid. - D (el glicerol): fòrmula del triacilglicèrid corresponent, per exemple: 56

57 - Que son molècules lipídiques, bastant insolubles en aigua (hidrofòbiques) tot i que totes dues tenen una petita part soluble en aigua (hidrofílica). 3) - Quina o quines de les molècules de la figura son aminoàcids? - Escriviu la fòrmula resultant de la seva unió. - Com s anomena aquest enllaç? - Com es diuen els compostos resultants de la unió de diversos aminoàcids? C i G - Fòrmula d'un dels dos dipèptids possibles, per exemple: - Peptídic - pèptids, polipèptids o proteïnes Sèrie 2, Pregunta 4A. juny 01. ph òptim En diversos tubs d assaig hi colaloquem la mateixa quantitat d un substrat (S) i la mateixa quantitat d un enzim (E) que és capaç de transformar aquest substrat en un producte (P). Als diversos tubs, però, l acidesa (ph) és diferent. Incubem tots els tubs a 37ºC durant 10 minuts i mesurem l activitat enzimàtica per la quantitat de producte aparegut (milimols) per unitat de temps (minuts). Els resultats es recullen a la taula següent: Acidesa (ph) Activitat enzimàtica (milimol/minut) ) (1 punt) a) Representeu els resultats en un gràfic. a) Es valorarà que l'lumnat indiqui les variables que representa a cada eix, amb les unitats corresponents. b) Expliqueu les causes dels resultats d aquest experiment. A quin orgànul de la cèl lula creieu que pot actuar aquest enzim? b) La gràfica indica que l enzim té un ph òptim àcid (al voltant de 4), per la qual cosa és probable que actuï als lisosomes (únic lloc de la cèl lula on el ph és àcid) 2) (1 punt) a) Quines son les variables independent i dependent d'aquest experiment? La variable independent, d aquest experiment és l acidesa (ja que és el factor que es modifica deliberadament). La variable dependent, és l'activitat enzimàtica (que es veu afectada a causa de les modificacions de l acidesa). b) En aquest experiment es controla el ph però també es controlen altres factors: [S], [E], temperatura, temps Per què cal fer-ho?. Per tal d assegurar que els resultats obtinguts depenguin únicament de les modificacions que fa la persona que experimenta. 57

58 Sèrie 2, Pregunta 4A. setembre 00. Múscul anaeròbic Les cèl lules del múscul esquelètic humà poden obtenir energia de forma aeròbica i de forma anaeròbica. Això es posa de manifest quan una persona es sotmet a una prova d esforç en la que s augmenta de forma progressiva la intensitat del treball físic que realitza. La taula següent mostra els resultats corresponents al consum d oxigen i a la presència de lactat en sang al llarg d una prova d esforç. Intensitat del treball Consum d oxigen Lactat a la sang (litres/minut) (mg/litre) A. Repós 0,3 1,0 B. Marxa (caminar lentament) 0,5 1,0 C. Marxa (caminar de pressa) 0,7 1,0 D. Cursa (ritme suau) 0,9 1,5 E. Cursa (ritme mig) 1,1 2,5 F. Cursa (ritme intens) 1,3 3,5 G. Cursa (ritme molt intens) 1,3 4,5 H. Cursa (màxim esforç) 1,3 9,0 1a) Traspasseu les dades de la taula al gràfic següent. 1b) En una cursa a ritme suau aproximadament el 85 % de l energia necessària s obté per degradació aeròbica de les biomolècules energètiques. En una cursa amb màxim esforç, el 95 % de l energia prové del metabolisme anaeròbic. Expliqueu com s aconsegueix incrementar la intensitat de l esforç, sense augmentar el consum d oxigen, en passar de la situació F a la G, i de la situació G a la H. El consum d oxigen pot considerar-se una mesura del grau de funcionament de les vies aeròbiques d obtenció d energia. El lactat en sang és un paràmetre que ens indica el grau de funcionament de les vies anaeròbiques d obtenció d energia. En el trànsit de les situacions F > G i G > H, el consum d oxigen es manté al mateix nivell (per tant no s incrementa l obtenció aeròbica d energia), en canvi es produeix un increment del lactat en sang, que indica un augment del funcionament de les vies anaeròbiques d obtenció d energia. 2) Observeu el quadre següent. Mostra un esquema general de les vies metabòliques d una cèl lula animal. Identifiqueu les vies metabòliques de l'esquema assenyalades amb un número, i discutiu si cada una d elles funciona en condicions aeròbiques o anaeròbiques. 58

59 1 Glucòlisi (via anaeròbica) 2 Betaoxidació (via aeròbica) 3 Cicle de Krebs (via aeròbica) 4 Fermentació làctica (via anaeròbica) 5 Cadena respiratòria (via aeròbica) Sèrie 2, Pregunta 4B. setembre 00. Amilasa L amilasa salival és un enzim capaç d hidrolitzar el midó. A la taula es mostren els resultats obtinguts en un estudi de l efecte de la temperatura sobre l acció de l amilasa salival. Per a això, s incuba midó amb amilasa salival durant el temps indicat (minuts). En cada cas, es posa de manifest la presència de midó per la reacció amb lugol, indicant-se amb el signe + minuts -10ºC 10ºC 20ºC 30ºC 40ºC 50ºC 60ºC ) Doneu una interpretació biològica dels resultats: Dibuixeu un gràfic que indiqui com es relaciona la activitat enzimàtica amb la temperatura i expliqueu què és la temperatura òptima d un enzim. L activitat enzimàtica augmenta amb la temperatura per que amb la temperatura s incrementa l energia cinètica de les molècules. A temperatures elevades, però, les proteïnes es desnaturalitzen (perden les seves estructures 4ària, 3ària i 2ària), per la qual cosa perden la seva activitat biològica. Així, l amilasa, que és una proteïna, a 50ºC o més ja no és capaç d hidrolitzar el midó. Això fa que s arribi a una temperatura òptima, que és al voltant de la fisiològica (37ºC). L'alumnat haurà de fer un gràfic 2) Interpreteu els resultats del tub mantingut a 10ºC. Què tenen a veure aquests resultats amb l ús dels congeladors domèstics per evitar la descomposició dels aliments? A temperatures tan baixes (especialmetn sota zero) els enzims presenten molt poca o quasi nul la activitat. Per això els aliments es mantenen congelats, per tal d evitar tant l activitat enzimàtica dels bacteris que els degraden com per disminuir al màxim la seva taxa de reproducció. 59

60 Sèrie 6, Pregunta 2B. setembre 00. Fonts d energia i carboni En funció de la naturalesa de la font d energia i de la font de carboni que utilitzen, els organismes poden classificar-se com s indica a la taula següent: Font d'energia Llum (fotòtrof) Substrats oxidables (quimiòtrof) Matèria orgànica fotoheteròtrof quimioheteròtrof Font de (heteròtrof) carboni Matèria inorgànica fotoautòtrof quimioautòtrof (autòtrof) 1) Pel que fa a aquesta terminologia, què dirieu que és un gerani? Per què? I un humà, què es? Per què? vegetals: fotòtrofs poden usar la llum com a font d energiaautòtrofs poden usar CO2 com a font de carboni és a dir, son fotoautòtrofs animals: quimiòtrofs hem d usar substrats oxidables com a font d energia heteròtrofs hem d usar matèria orgànica com a font de carboni és a dir, som quimioheteròtrofs 2) Trobeu dues espècies bacterianes desconegudes i voleu determinar alguna de les seves característiques. Per això feu crèixer les dues espècies bacterianes en les condicions que es deriven de combinar: - a) la presència o no de llum - b) la presència o no de sacarosa en el medi Cada mitja hora preneu una mostra de cada cultiu i feu un comptatge de cèl lules per tal de veure si es dóna (+) o no (-) creixement de la població bacteriana. Anoteu al quadern els següents resultats: Condicions de creixement llum sacarosa Espècie 1 Espècie 2 SI SI + + NO SI - + NO NO - - SI NO + - Què podeu dir de cada espècie pel que fa a les seves fonts de carboni i d energia? Perquè? espècie 1: només sobreviu en presència de llum: és fotòtrofa pot sobreviure en absència de sacarosa: és autòtrofa espècie 2: només sobreviu en presència de sacarosa: és heteròtrofa pot sobreviure amb o sense llum: és quimiòtrofa 3) Fem crèixer el fong Neurospora crasa en un medi amb glucosa i amoníac. Després d exposar-lo a la llum ultraviolada no pot sobreviure en aquest medi: ara necessita també l aminoàcid arginina. Què creieu que pot haver fet la irradiació? Creieu que aquests resultats estàn d acord amb la idea un gen = un enzim? Per què? Probablement la irradició ha modificat el DNA (una mutació) en algun lloc que ha originat una alteració en un enzim de la via de síntesi de l arginina (des d amoníac). Aquest fet està d acord, doncs, amb la idea de que un gen correspon a un enzim. 60

61 Sèrie 1, Pregunta 4B. juny 00. Sacarímetre El sacarímetre (veure figura) és un instrument que s'utilitza per mesurar el volum de gas desprès a partir d'una solució problema. En tres sacarímetres A, B i C s hi ha col locat un medi amb una mateixa quantitat de glucosa i s hi ha afegit una petita quantitat del llevat Saccharomyces cerevisiae, (un microorganisme que s utilitza per a l obtenció de cervesa). El llevat, doncs, restarà en absència d oxigen. Els sacarímetres s han mantingut en les condicions de temperatura que s indiquen: A: fred B: temperatura ambient C: calor A la taula s indica el volum (en ml) de CO2 que es va acumulant en funció del temps 1) Quin procés biològic es du a terme en el Minuts A B C sacarímetre? Ecriviu la reacció química aproximada. El procès s anomena de fermentació alcohòlica En condicions d anaerobiosi la glucosa és transformada fins a 2 molècules de piruvat, les quals són transformades fins a etanol i CO 2. En la reacció s obté energia en forma d ATP: Glucosa (C 6 H 12 O 6 ) + 2Pi + 2 ADP ----> 2 etanol (CH 3 CH 2 OH) + 2CO 2 + 2ATP 2) a) Representeu gràficament, en un mateix sistema d'eixos, els resultats de la taula. b) A què creieu que son degudes aquestes diferències? Justifiqueu-ho. Com a la majoria de reaccions químiques, la velocitat de les reaccions catalitzades per enzims s incrementa amb la temperatura (sempre que no s arribi a una temperatura a la que es desnaturalitzin els enzims que catalitzen la reacció) Sèrie 1, Pregunta 2A. juny 00. Magatzemar energía Qualsevol de nosaltres, sense fer cap esforç extraodinari, consumeix diàriament entre 1000 i 2000 kcal. Obtenim aquesta energia de la degradació dels aliments que ingerim, però podem resistir sense ingerir aliment durant un període relativament llarg de temps (al voltant de dos mesos de mitjana). Això és gràcies als nostres magatzems d energia. Una persona de 75 kg de pes i de constitució corporal normal, emmagatzema als seus teixits unes kcal. 1) Calculeu quina quantitat d ATP caldria per emmagatzemar aquesta energia, sabent que 1 mol d ATP pesa 507 g i en hidrolitzar-se a ADP+Pi genera 7,3 kcal. A la vista dels resultats, creieu que l ATP és un bon magatzem d energia? Per què? L'ATP NO és un bon magatzem d'energia, ja que en la seva transformació a ADP+Pi només allibera 7.3 kcal per cada 507g (= cal/g) (14.6 kcal fins a AMP =

62 kcal/g). En canvi, l'oxidació metabòlica dels glúcids, dels lípids i de les proteïnes produeix molta més quantitat d'energia per unitat de pes (9 kcal/g per lípids, 4 kcal/g per glúcids i proteïnes). 2) Pel que fa a l'emmagatzemament d energia metabòlica a) Construiu una taula en la que indiqueu, per al cas dels mamífers i per al cas de les plantes superiors, quins compostos utilitzen les cèl lules com a magatzem d energia i a quin lloc de la cèl lula s emmagatzemen aquests compostos b) En el cas dels mamífers, quins teixits emmagatzemen aquests compostos en major quantitat? a) Organisme Compost Lloc de la cèl lula glicogen citosol Mamífers triacilglicèrids citosol Pantes superiors midó amiloplast, citosol b) - teixit adipós (triacilglicèrids) - múscul (glicogen) (major quantitat total que a fetge) - fetge (glicogen) (major concentració que a múscul, però quantitat total menor) 3) Pel que fa a una cèl lula animal, feu un esquema de les vies metabòliques que s utilitzen per oxidar les biomolècules energètiques tan per via aeròbica com per via anaeròbica, tot obtenint ATP a partir d ADP i Pi. En quins compartiments de la cèl lula es produeixen aquestes vies? La resposta es considerarà correcta tot i que no s'esmentin els acil-coa ni les vies: glicogenòlisi, lipòlisi i oxidació de la glucosa. Igualment, s'acceptarà si en comptes de GTPl'alumnat contesta ATP. Sèrie 2, Pregunta 1. setembre 99. La fotosíntesi A continuació s'exposen algunes dades corresponents a moments històrics importants de l'estudi de la fotosíntesi: Van Helmont ( ): Vaig agafar un test, hi vaig posar 90 kg de terra que prèviament havia assecat en un forn i vaig plantar-hi un plançó de salze que pesava 2,26 kg. Al cap de cinc anys, l'arbre pesava uns 77 kg. Però sempre el vaig regar amb aigua de pluja. Finalment, vaig assecar novament la terra del test i va pesar els mateixos 90 kg menys uns 56 g. Pertant, 74 kg de fusta, escorça i arrel havian crescut tant sols de l'aigua. Priestley ( ): La vegetació regenera l'aire viciat per la respiració dels animals o per la combustió. Ingen-Housz ( ): Les parts verdes de les plantes tenen la capacitat de purificar "l'aire dolent", però només quan estan exposades a la llum del sol. Warburg ( ): L'oxigen desprès per les plantes procedeix de la fotòlisi del diòxid de carboni. a) En l'experiment de Van Helmont, d'on apareix el material que suposa el guany de pes del salze? Raoneu la resposta. 62

63 La major part del pes que va guanyar el salze amb el seu creixement provingué del carboni del CO 2, que l'arbre organificà mitjançant la fotosíntesi. Les plantes verdes utilitzen les sals minerals del sòl, per la qual cosa el sòl va disminuir de pes, tot i que poc. b) Què volgueren dir Priestley i Ingen-Housz? Per il lustrar la vostra explicació, feu un esquema metabòlic general de la fotosíntesi, i indiqueu els processos que es donen en cada una de les fases. Aquests autors posaren de manifest que les plantes verdes, en presència de la llum, capten CO 2 (l'aire "dolent", viciat pels animals o per la combustió) i alliberen O 2, segons l'esquema següent (No caldrà que l'alumne esmenti l'estequiometria del procés) c) En un hivernacle de conreu mesurem la concentració de CO 2 en l'aire. Repetim aquesta mesura cada 3 hores durant 24 hores. Els resultats obtinguts es presenten en la taula següent. hora del dia CO 2 (unitats arbitràries) Representeu aquests resultats en un gràfic. Expliqueu els canvis en la concentració de CO 2 i indiqueu en quines hores es va produir la fotosíntesi i en quines hores la respiració. Per què? Durant les hores de llum (entre les 5 i les 17 hores): es dona la fotosíntesi i la respiració Durant les hores de foscor (també durant les de llum!!!): només es dona la respiració. Així: Durant les hores de foscor, com que només es produeix CO 2 (per la respiració) però no s'en consumeix (no es dona fotosíntesi), la seva concentració a l'aire de l'hivernacle va pujant. Durant les hores de llum, segueix produïnt-se la respiració del vegetal, però ara també es dona fotosíntesi, i la quantitat de CO 2 que consumeix aquest procés es major que la quantitat de CO 2 que produeix la respiració, per la qual cosa els nivells de CO 2 a l'aire de l'hivernacle, baixen. Resultarà inacceptable una resposta del tipus: durant les hores de llum es produeix fotosíntesi i durant les de foscor es produeix respiració. Cal que l'alumne indiqui que la respiració es dona durant tot el dia. d) Per tal de comprovar la hipòtesi de Warburg, es va fer créixer una planta verda en presència d'aigua l'oxigen de la qual estava marcat radioactivament, i CO 2 amb l'oxigen no marcat. L'oxigen alliberat estarà marcar radioactivament? Expliqueu la resposta. L'oxigen alliberat estarà marcat radioactivament, la qual cosa indica que, contràriament al que proposà Warburg, l'oxigen de la fotosíntesi procedeix de la fotolisi de l'aigua, no del CO 2. 63

64 Sèrie 5, Pregunta 2A. setembre 99. La llet Les dades següents corresponen a la composició de 2 tipus d'una llet comercial, en g/100g: proteïnes glúcids greixos Sencera Desnatada a) La fórmula següent correspon a una biomolècula present a la llet. Identifiqueu-la, esmenteu quins sons els seus components i els tipus d'enllaç que els uneixen. És un triacilglicèrid, éster d'àcids grassos amb el glicerol: 3 àcids grassos per cada molècula de glicerol. Per tant, l'enllaç que uneix cada àcid gras amb el glicerol és un enllaç éster. b) Quan ingerim llet, mitjançant el nostre metabolisme obtenim energia: unes 4 kcal per cada gram d'hidrats de carboni o de proteïnes i unes 9 kcal per cada gram de greix. Feu una taula en què s'indiqui el % d'energia procedent dels greixos en cada un dels dos tipus de llet i un esquema que expliqui a través de quines vies metabòliques s'obté l'energia a partir dels greixos, i assenyaleu en quin compartiment de la cèl lula te lloc aquest procés. c) Cóm determinarieu la presència de glúcids i de proteïnes a la llet? Esmenteu, per a cada cas, algun mètode que conegueu per fer-ho. Cal que l'alumne esmenti un mètode per la determinació de glúcids i un altre per a la determinació de proteïnes. glúcids - reacció de Molisch: (glúcids) - reacció de Fehling: (sucres reductors) proteïnes - reacció de biuret: (enllaços peptídics) - reacció xantoproteica: (AA aromàtics) Sèrie 6, Pregunta 2A. juny 99. La insulina La pregunta planteja la relació que es dóna entre les proteïnes i el DNA. Requereix que l'alumne/a entengui que les seqüències d'aminoàcids de les proteïnes venen determinades per les seqüències de nucleòtids dels seus gens en el DNA. Així mateix, es demana que es sàpiga interpretar la taula del codi genètic. Es coneixen les estructures primàries de la insulina de diversos mamífers. Les úniques diferències es troben en una seqüència petita, de la qual es donen a continuació dos exemples: Insulina de bou: ala-ser-val Insulina de xai: ala-gly-val a) Què vol dir "estructura primària de la insulina"? Dibuixeu i expliqueu l'estructura general dels seus monòmers (ala, ser, val...) 64

65 a) L'estructura primària d'una proteïna és la seqüència d'aminoàcids que la forma, de manera que té importància el tipus d'aminoàcid com també l'ordre en que es disposen. En funció d'aquesta estructura primària poden formar-se les estructures secundàries (hèlix alfa, làmina beta) i l'estructura terciària, tridimensional, que comporta unes o d'altres funcions. Per tant, l'estructura primària, en últim terme, condiciona la funció de la proteïna. Els monòmers de les proteïnes són els aminoàcids. La seva estructura química és: El grup R és variable. De la seva naturalesa química depèn que l'aminoàcid sigui un o un altre dels 20 que formen part de les proteïnes. A ph neutre es presenten en forma d'ió híbrid (pel aminoàcids no di-carboxílics ni di-bàsics). (Tot i això, es considerarà correcte la resposta si es donen els grups amino i carboxílic en forma no-iònica. No cal que l'alumne doni les estructures concretes de l'alanina, la serina i la valina.) b) Quina relació es dóna entre les seqüències de la insulina i del DNA? Expliqueu-ho. La seqüència de nucleòtids del DNA, en un gen, porta la informació necessària per a que s'acabi formant la proteïna. És el dogma central de la Biologia Molecular. Per transcripció, la seqüència del DNA d'un gen passa a ser la seqüència de ribonucleòtids del mrna. Als eucariotes, aquesta molècula surt del nucli i és traduida als ribosomes: ara la seqüència de nucleòtids del mrna és llegida a aminoàcids, de forma que cada tres nucleòtids, un codó, determinen un aminoàcid de la cadena polipeptídica que va formant-se, fins a arribar a un codó d'aturada o STOP. c) La substitució d'un sol tipus de nucleòtid per un altre pot explicar el canvi observat en la seqüència de la insulina dels dos mamífers esmentats. Justifiqueu-ho. Observem la taula del codi genètic per saber quins son els codons de cada un dels aminoàcids implicats: Ser Gly UCU GGU UCC GGC UCA GGA UCG GGG AGU AGC Canviar AGC per GGC suposa el canvi de Ser a Gly. Per tant, el canvi es podria explicar per la substitució de A (adenina) per G (guanina) en el mrna. O sigui, que els codons implicats en les seqüències de DNA d'aquests fragments dels gens de la insulina serien els assenyalats a la taula següent. Observem que el canvi, evidentment, tindria lloc en el DNA i, per tant, els nucleòtids substituïts serien T per C en el DNA (cadena amb sentit). AA mrna DNA Bou Ser AGC TCG Xai Gly GGC CCG 65