L'oli de Lorenzo és un medicament que es va desenvolupar gràcies a l'esforç d'una família en la seva lluita contra la malaltia del seu fill Lorenzo, afectat per adrenoleucodistròfia. Les persones amb aquesta malaltia no poden descompondre els àcids grassos de cadena molt llarga, motiu pel qual s'acumulen al sistema nerviós i altres teixits i n'alteren el funcionament. [2,5 punts en total]
2.1. La incapacitat per a metabolitzar els àcids grassos en l'adrenoleucodistròfia es produeix perquè aquests àcids no poden entrar al mitocondri. Indiqueu les vies de degradació dels àcids grassos fins a l'obtenció d'ATP que tenen lloc en el mitocondri i a quina part d'aquest orgànul es produeixen (nom de la via i part del mitocondri). [0,5 punts]
2.2. L'oxidació dels àcids grassos té lloc fonamentalment quan es fan esforços de fons, com en una marató, mentre que en esforços curts i intensos gairebé només s'oxiden els glúcids. Indiqueu DOS motius metabòlics pels quals en una marató s'oxiden àcids grassos, mentre que en un esprint només s'oxiden glúcids. [0,5 punts]
2.3. L'adrenoleucodistròfia és causada per mutacions recessives al gen ABCD1, que es troba al cromosoma X. Per què les malalties recessives lligades al cromosoma X són més freqüents en individus mascle que en individus femella? Considerant que els pares d'en Lorenzo no manifestaven la malaltia, indiqueu el genotip del pare, de la mare i d'en Lorenzo. [0,5 punts]
2.4. Un estudi va analitzar l'efecte de subministrar l'oli de Lorenzo en 89 pacients d'adrenoleucodistròfia que encara no presentaven símptomes importants de dany neurològic. Els resultats van mostrar que l'oli de Lorenzo reduïa els nivells d'àcids grassos de cadena molt llarga en sang i endarreria l'aparició de la malaltia. Plantegeu una hipòtesi d'aquest experiment i identifiqueu-ne la variable independent i la variable dependent. [0,5 punts]
2.5. L'estudi de l'apartat 2.4 es va basar en l'observació de pacients, però no va comptar amb cap grup de control. Com hauria de ser el grup de control? Quina és la funció del grup de control? [0,5 punts]
La cua de bou és un estofat d'origen cordovès molt apreciat gastronòmicament i amb notables propietats nutritives. [2,5 punts en total]
Figura 1: esquema del catabolisme del greix fins a l'obtenció d'ATP: els triacilglicèrids (greix) es converteixen al citosol en àcids grassos (via A); els àcids grassos entren al mitocondri (via B) i donen acetil-CoA, que entra a la via C (amb sortida de CO₂); les coenzims reduïts (NADH) i l'O₂ alimenten la fosforilació oxidativa, que produeix ATP i H₂O.
Figura 2: graus de plegament del col·lagen: estructura primària (els 50 primers aminoàcids dels 1464 de la cadena polipeptídica), estructura secundària (una de les tres cadenes plegada) i estructura definitiva (les tres cadenes unides).
Figura 3: la cisteïna es converteix en metionina per la metionina-sintasa (cofactor: vitamina B12); la metionina serveix per sintetitzar S-adenosilmetionina, que metila el DNA d'un promotor i silencia el gen.
a. L'any 2022 un estudi va determinar que la cua de bou, si es consumeix a l'hora de dinar i es fa exercici, activa la despesa de greix per a obtenir energia. Observeu l'esquema del catabolisme del greix (figura 1): com es diu la via A? I la via B? I la via C? Quin paper té l'oxigen (O₂) en la fosforilació oxidativa? Quin paper hi té el NADH? [0,5 punts]
b. El col·lagen és una proteïna formada a partir de tres cadenes polipeptídiques idèntiques (figura 2). Què és l'estructura primària d'una proteïna i quina importància té? Quin tipus d'estructura secundària presenta el col·lagen? L'estructura definitiva del col·lagen és terciària o quaternària? Justifiqueu la resposta. [0,5 punts]
c. La cua de bou conté molta vitamina B12, imprescindible perquè és cofactor de dos enzims. Un és la l-metilmalonil-CoA-mutasa, que catalitza la conversió de l-metilmalonil-CoA en succinil-CoA, necessari per a la síntesi d'hemoglobina. El dèficit de vitamina B12 pot provocar una greu forma d'anèmia anomenada anèmia perniciosa. Expliqueu què és un cofactor i justifiqueu per què la manca de vitamina B12 pot provocar anèmia perniciosa. [0,5 punts]
d. L'altre enzim amb cofactor vitamina B12 és la metionina-sintasa, que catalitza la conversió de la cisteïna en metionina; la metionina és requerida per a la síntesi d'S-adenosilmetionina, que metila regions de DNA en promotors i inhibeix l'expressió de gens (figura 3). A partir d'aquesta informació, detecteu en el text següent cinc errades i corregiu-les (copieu el fragment on es troba cada errada i la correcció): «La cisteïna i la metionina són dos nucleòtids que contenen sodi. La metionina-sintasa catalitza la conversió de cisteïna en metionina, que, posteriorment, es pot convertir en S-adenosilmetionina. L'S-adenosilmetionina transfereix grups metil a promotors de determinats gens i els silencia: quan el promotor està metilat, no s'hi pot unir la DNA-polimerasa i, per tant, el gen no es pot traduir. Un dèficit en vitamina B12 pot provocar que alguns gens supressors tumorals no es metilin, cosa que fa que no quedin silenciats i que augmenti el risc de patir càncer.» [0,5 punts]
e. Des de l'aparició, a finals dels anys noranta, de la malaltia de les vaques boges o encefalopatia espongiforme bovina (EEB), la cua de bou, així com altres parts d'aquest animal que poden tenir restes de medul·la espinal, és controlada a l'escorxador per a prevenir la presència de prions. Expliqueu què són els prions i com poden provocar l'EEB. [0,5 punts]
L'alumnat de segon de batxillerat ha fet servir un laboratori virtual per a experimentar amb dos factors que afecten la fotosíntesi: el flux lluminós i la temperatura. Aquest laboratori permet escollir diferents valors de flux lluminós i de temperatura. Un cop s'inicia la simulació, es van visualitzant les bombolles que hi apareixen. El comptador indica la velocitat de sortida de les bombolles. Dos moments de l'experiment: la tercera bombolla apareix al cap de 12 segons d'iniciar la simulació (a 1 000 lúmens i 10 °C) i la cinquena al cap de 24 segons (a 1 000 lúmens i 10 °C). [2,5 punts en total]
Figura 1: captura del laboratori virtual (llum, recipient amb planta aquàtica, regulació del flux lluminós i de la temperatura, comptador de bombolles i de segons). Figura 2: esquema d'un cloroplast, amb els elements numerats de l'1 al 10 (1 ribosomes, 3 midó, 4 membrana interna del cloroplast, 9 tilacoides i 10 DNA; els números 2, 5, 6, 7 i 8 s'han d'identificar). Figura 3: taula amb el temps (en segons) que tarda a sortir cada bombolla a 1 000 i 3 000 lúmens i a 10, 25 i 40 °C.
a. Responeu respecte a la composició i l'origen d'aquestes bombolles: quin és el gas que contenen? En quina de les dues fases de la fotosíntesi es genera? De quina molècula prové? [0,4 punts]
b. L'orgànul on té lloc aquesta reacció és el cloroplast (figura 2). Indiqueu els noms de les estructures o compartiments senyalats amb els números 2, 5, 6, 7 i 8, i indiqueu en quin lloc es produeix la reacció que genera el gas contingut a les bombolles. [0,6 punts]
c. L'alumnat ha recollit els resultats a la taula (figura 3) i ha arribat a la conclusió que el nombre de bombolles per unitat de temps és una mesura indirecta de la velocitat de la fotosíntesi. Justifiqueu aquesta afirmació a partir de la reacció global de la fotosíntesi: escriviu-la i justifiqueu-ho. [0,5 punts]
d. Quines conclusions es poden treure respecte a la influència del flux lluminós en la velocitat de la fotosíntesi? Justifiqueu la resposta a partir dels valors de la taula de l'apartat c (figura 3). [0,5 punts]
e. Quines conclusions es poden treure respecte a la influència de la temperatura en la velocitat de la fotosíntesi? Justifiqueu la resposta a partir dels valors de la taula (figura 3). [0,5 punts]
Es calcula que aproximadament el 75 % de la població mundial és intolerant a la lactosa, el sucre més abundant de la llet. Aquesta intolerància és deguda a la pèrdua de la capacitat de produir l'enzim lactasa, la funció del qual és hidrolitzar el disacàrid lactosa en glucosa i galactosa. [2,5 punts en total]
Figura 1: esquema de les vies metabòliques que permeten obtenir energia a partir dels diferents components de la llet: A (lactosa → galactosa i glucosa; via 1 de la glucosa al piruvat; via 2 del piruvat al lactat), B (triglicèrids → àcids grassos; via 3 fins a l'acetil-CoA), C (proteïnes → aminoàcids), via 4 (l'acetil-CoA, amb els aminoàcids, cap a CO₂ i NADH) i via 5 (NADH + O₂ → NAD⁺ + H₂O i ATP). Les vies estan numerades de l'1 al 5.
Figura 2: plasmidi estàndard utilitzat en la clonació del gen de la lactasa, amb promotor, lloc de clonació, origen de replicació i gen de resistència als antibiòtics.
a. Indiqueu el nom de les vies metabòliques de l'esquema (figura 1), senyalades amb els números 1, 2, 3, 4 i 5. [0,5 punts]
b. Indiqueu el nom del compartiment cel·lular o subcel·lular on es produeixen les vies metabòliques 1, 2, 3, 4 i 5 de l'esquema (especifiqueu la part dins de l'orgànul, si escau). [0,5 punts]
c. Pràcticament tots els nadons produeixen l'enzim lactasa, però entre els dos i els quatre anys en alguns infants el gen de la lactasa deixa d'expressar-se, mentre que en altres persones es manté actiu tota la vida. Un article diu que, fa milers d'anys, algunes poblacions van començar a domesticar animals i van descobrir que la llet era un aliment molt nutritiu: moltes persones no la podien digerir bé, però d'altres sí, perquè tenien una mutació que feia que no es desactivés el gen de la lactasa. Les poblacions amb més persones que poden digerir la lactosa tota la vida (entre el 80 % i el 95 %) són al nord d'Europa, on els avantpassats no van poder cultivar la terra pel clima fred i van sobreviure amb carn, llet i ous. Originàriament tots els humans eren intolerants a la lactosa en abandonar la lactància. Justifiqueu en termes evolutius per què la majoria dels individus adults de les poblacions del nord d'Europa són tolerants a la lactosa. [0,5 punts]
d. En el còlon de les persones intolerants a la lactosa hi ha poblacions abundants de lactobacils, que són bacteris grampositius. Quina coloració adquireix un bacteri grampositiu com el Lactobacillus amb la tinció de Gram? Per què adquireix aquesta coloració? [0,5 punts]
e. Perquè les persones intolerants a la lactosa puguin consumir llet, es fa un tractament previ amb l'enzim lactasa, que s'obté industrialment de forma recombinant a partir de la clonació i l'expressió del gen de la lactasa en bacteris. Observeu el plasmidi (figura 2). Per què el plasmidi conté el seu propi origen de replicació? Quina utilitat té el gen de resistència als antibiòtics? Quins dos tipus d'enzims cal utilitzar per a inserir el gen de la lactasa en el lloc de clonació del plasmidi? [0,5 punts]
Una de les conseqüències de la sequera i de les pujades del nivell del mar en les zones que pateixen aquests fenòmens és l'increment de la concentració de sal (NaCl) al sòl i a les aigües.
Aquesta situació pot afectar l'anabolisme dels organismes fotosintètics? Un grup d'investigadors va decidir dur a terme una recerca per a respondre a aquesta pregunta.
El kombutxa és una beguda que es fa a partir de te negre endolcit i fermentat. Aquesta beguda és el resultat de l'acció d'un cultiu en simbiosi de bacteris i llevats anomenat SCOBY.
Els herbicides són productes que s'utilitzen per a eliminar les males herbes. L'acció de molts herbicides es basa en la inhibició d'enzims clau de les vies anabòliques vegetals. Paraquat®, Pinoxaden®, Chlorsulfuron® i Tetflupyrolimet® són exemples d'aquests tipus d'herbicides.
En una investigació publicada l'any 2021 a la revista Nature, un equip de científics internacionals, encapçalats per un investigador de l'Institut de Recerca Biomèdica de Barcelona (IRB), va trobar que l'àcid palmític fa que les cèl·lules tumorals siguin més agressives i tinguin més capacitat de provocar metàstasi.
Un grup de científics de la Universitat de Santiago de Compostel·la i del Centro de Investigaciones Agrarias Mabegondo de la Corunya van investigar si el tipus d'alimentació de les vaques afecta la quantitat de llet que produeixen. Per portar a terme la investigació, van comparar la nutrició dels animals de granges ecològiques, que pasturen, amb la nutrició dels animals de granges convencionals, que mengen pinso, i amb la dels animals de granges que combinen els dos tipus de nutrició. Per saber com influeix l'alimentació en la producció de llet, van recollir dades de les racions consumides, de les quantitats i de la composició química i nutricional dels aliments ingerits, així com de la quantitat de llet produïda per les vaques. L'anàlisi de la informació va mostrar diferències molt evidents entre els tres tipus d'explotacions. A les granges ecològiques la producció de llet era inferior, de manera que per a augmentar aquesta producció es va suggerir combinar la pastura amb la ingesta de pinso.
