Obeliscs: què són els enigmàtics habitants del microbioma humà? El microbioma intestinal humà regula funcions clau com ara la digestió, el metabolisme i la resposta immune, a més de tenir un paper crucial en la protecció contra patògens i en la producció de vitamines i altres compostos beneficiosos. Un desequilibri en aquest ecosistema microscòpic pot contribuir al desenvolupament de malalties inflamatòries, metabòliques i autoimmunes, i també pot afectar el benestar mental. Els científics que estudien aquest microbioma han posat el punt de mira en nous components genètics que abans no havien sigut explorats. Això els està ajudant a entendre millor com interactuen els bacteris, els virus i certs elements extracromosòmics. Entre aquests últims, destaquen els anomenats obeliscs. De fet, la detecció d’aquests elements en els bacteris de la boca i l’intestí pot considerar-se com un dels descobriments de l’any 2024. Els obeliscs deuen el nom al fet que posseeixen una estructura secundària composta principalment per regions amb forma de vareta o d’obelisc. Són ARN circulars i codifiquen una nova superfamília de proteïnes conegudes com oblins, la funció de les quals es desconeix.
Adaptat d’El Periódico, 27 de novembre de 2024, José Miguel Soriano del Castillo (Catedràtic de Nutrició i Bromatologia del Departament de Medicina Preventiva i Salut Pública, Universitat de València).
Sobre la base del text anterior, responeu les preguntes següents:
a) En la natura hi ha altres entitats biològiques la informació genètica de les quals es troba en l’ARN. Quines són? Esmenteu-ne un exemple (0,5 punts).
b) En el procés de replicació d’algunes d’aquestes entitats biològiques és fonamental el paper d’un enzim que no està present en els organismes el material genètic dels quals és ADN. Quin enzim és? Expliqueu-ne la funció breument (0,5 punts).
c) En el text es fa referència a diverses malalties, entre les quals hi ha les malalties autoimmunes. En què consisteix una malaltia autoimmune? Es podrien tractar les malalties autoimmunes amb seroteràpia? Raoneu la resposta breument (1 punt).
d) Es poden considerar els obeliscs com un nou tipus d’ésser viu? Justifiqueu la resposta (0,5 punts).
Exercici 4 — Apartat 4.1: Cèl·lula bacteriana i tipus d’ARN
2,5 punts
Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 4.1.
[Dibuix d’una cèl·lula allargada amb una cobertura externa i filaments; hi ha cinc fletxes numerades de l’1 al 5: l’1 assenyala una cua llarga i ondulada de l’exterior; el 2, la línia interna de l’embolcall; el 3, la capa externa que envolta la cèl·lula; el 4, uns petits grànuls de l’interior; el 5, una molècula circular filiforme enrotllada a l’interior.]
a) Quin tipus de cèl·lula es representa en la imatge? Identifiqueu el nom dels components del nombre 1 al 5 (1,5 punts).
b) Expliqueu breument la funció de cada tipus d’ARN. Quin és l’ARN més abundant? (1 punt).
Exercici 4 — Apartat 4.1: Bacteri acidòfil i bioremediació
2,5 punts
Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 4.1.
a) Les escòries o residus de les explotacions mineres generen un vertader problema mediambiental. El bacteri acidòfil Acidithiobacillus ferrooxidans utilitza CO2 com a font de carboni, mentre que l’oxidació de ferro i sofre li permet obtenir l’energia necessària per als seus processos metabòlics. Aquesta capacitat li permet extraure de les escòries minerals fèrrics, molt útils en siderúrgia, alhora que eliminaria del medi ambient residus molt contaminants. Expliqueu quin tipus d’organisme és A. ferrooxidans fent referència a les característiques de l’organització cel·lular que presenta. Com definiríeu A. ferrooxidans pel que fa al tipus de nutrició? (1,5 punts).
b) Defineix bioremediació. Esmenteu dos exemples de bioremediació diferents del de l’enunciat (1 punt).
Exercici 4 — Apartat 4.2: VIH, mutacions i cicle vital
2,5 punts
Responga NOMÉS a un dels dos apartats següents:
Apartat 4.2.
a) Mentre que per al SARS-Cov2 es va desenvolupar una vacuna en menys de dos anys, en quatre dècades d’exposició al virus d’immunodeficiència humana (VIH) no s’ha pogut desenvolupar una vacuna. Les raons que s’addueixen per a explicar-ho són, d’una banda, l’alta taxa de mutació del genoma víric i, de l’altra, que la proteïna X, necessària per a la integració en la cèl·lula, té una estructura poc accessible, ja que està protegida per una densa capa de glúcids. Per què l’alta protecció glicídica de la proteïna X podria impedir la generació de vacunes eficients contra el VIH? Justifiqueu la resposta (0,5 punts).
b) Definiu mutació i esmenteu-ne els principals tipus. Quin tipus de mutació serà més freqüent en el VIH? (1 punt).
c) Quin tipus de cicle vital segueix el VIH: lític o lisogènic? Nomeneu les fases d’aquest cicle (1 punt).
7.1. Definiu què és un anticòs, quina estructura té, quin tipus de cèl·lula el produeix i quina és la seua funció (4 punts).
7.2. Per a elaborar les olives de taula, aquestes han de ser sotmeses a un procés de fermentació en el qual participen bacteris del gènere Lactobacillus i llevats de l’espècie Saccharomyces cerevisiae. El resultat de la fermentació per Lactobacillus provoca una disminució del pH que estabilitza el producte final, mentre que la fermentació per S. cerevisiae dona lloc a l’aparició d’un gas que produeix l’ablaniment de les olives. Respecte d’aquests dos grups de microorganismes, indiqueu:
a) Quin tipus d’organització cel·lular tenen? Esmenteu dues característiques diferencials (2 punts).
b) Quin tipus de fermentació duen a terme cadascun d’ells? (1 punt).
c) Expliqueu quins productes concrets de la fermentació donen lloc, en cada cas, a la reducció del pH i a la producció del gas (2 punts).
d) Esmenteu un exemple d’un altre producte alimentari o beguda produït per cadascun d’aquests microorganismes (1 punt).
8.1. Una infecció vírica pot ocasionar la destrucció de la cèl·lula hoste o romandre latent en certes cèl·lules fins que es produeix una baixada de defenses immunològiques i es reactiven.
a) Com es denomina cadascun dels dos cicles vitals descrits? (1 punt).
b) Quines són les principals diferències entre ells? (2 punts).
c) Què és un retrovirus? Quin cicle vital té? Esmenteu-ne un exemple de retrovirus (2 punts).
8.2. Respecte del sistema immune:
a) Relacioneu els termes de les dues columnes (3 punts).
1. Limfòcits T a. Immunitat artificial passiva
2. Cèl·lules plasmàtiques b. Producció d’histamina en processos al·lèrgics
3. Immunoglobulines IgM c. Producció d’anticossos
4. Macròfags d. Resposta immune primària
5. Mastòcits e. Resposta immune cel·lular
6. Seroteràpia f. Complex MHC
b) Definiu autoimmunitat i immunodeficiència (2 punts).
[Figura de 8.2: esquema que parteix de glucosa, que passa a 2 piruvat. Del piruvat surten tres fletxes: la de l’esquerra, etiquetada A, porta a 2 etanol + 2 CO2; la del mig porta a 2 acetil-CoA; la de la dreta, etiquetada B, porta a 2 lactat.]
8.1. Un pacient adult acudeix al metge per l’aparició d’un herpes-zòster a la zona costal. En el seu historial mèdic consta que de xiquet havia passat la varicel·la, malaltia causada pel virus de la varicel·la-zòster. El diagnòstic del metge és que la infecció actual és provocada pel mateix virus que havia causat la varicel·la.
a) Té sentit aquest diagnòstic? Justifiqueu la resposta (2 punts).
b) Esmenteu i expliqueu les fases generals del cicle vital d’aquest virus (3 punts).
8.2. a) Identifiqueu els processos A i B en la figura següent (1 punt).
b) Indiqueu una aplicació industrial per a cadascun dels processos, així com un exemple del microorganisme implicat (4 punts).
[Figura de 7.2: esquema d’una partícula esfèrica amb una coberta externa de la qual surten projeccions; a dins, una estructura de cares regulars i, al seu interior, unes espirals. Quatre fletxes assenyalen: A, les projeccions de la superfície; B, la coberta externa; C, les espirals de l’interior; D, l’estructura de cares regulars.]
7.1. En un article de periòdic apareix la notícia «Exitós tractament de l’artritis reumatoide amb immunodepressors». Si sabem que l’artritis reumatoide és una malaltia autoimmune, és versemblant la notícia o es tracta d’una notícia falsa (fake news)? Raoneu la resposta (2 punts).
7.2. A la vista del següent esquema d’un agent patogen:
a) Indiqueu de quin tipus d’agent patogen es tracta, anomeneu les estructures assenyalades amb les lletres A, B, C i D, i indiqueu breument la composició i la funció de A i de C (2 punts).
b) Alguns científics consideren que aquests agents no es classifiquen com a éssers vius. Expliqueu per què (1 punt).
c) Citeu dues malalties produïdes per aquests agents patògens (1 punt).
7.3. En relació amb les malalties infeccioses, definiu el concepte de:
a) Infecció i patogenicitat (1 punt). b) Zoonosi, epidèmia i pandèmia. Citeu un exemple en cada cas (3 punts).
8.1. Relacioneu els processos indicats amb el gènere o família del microorganisme implicat: (4 punts)
Processos / Microorganismes:
1. Cicle del nitrogen a. Candida (C. albicans)
2. Infecció vírica b. Vibrio (V. cholerae)
3. Infecció bacteriana c. Toxoplasma (T. gondii)
4. Infecció per protozous d. Coronaviridae
5. Infecció per fongs e. Rhizobium
6. Fermentació alcohòlica f. Lactobacillus
7. Síntesi d’antibiòtics g. Saccharomyces (S. cerevisiae)
8. Fermentació làctica h. Penicillium
8.2. Durant la pandèmia de la COVID-19, produïda pel coronavirus SARS-CoV2, diferents grups d’investigació d’àmbit mundial han estudiat la viabilitat de dues estratègies per a acabar amb aquest virus i la malaltia que produeix: Estratègia 1) administrar a la població aquest virus atenuat, o un antigen d’aquest, o l’mRNA que codifica l’antigen, per a produir una resposta immunitària contra el SARS-CoV2. Estratègia 2) administrar anticossos obtinguts a partir del sèrum de pacients que han superat la malaltia.
a) Quin nom rep l’estratègia 1? Quin nom rep l’estratègia 2? (1 punt)
b) Imagineu que s’aconsegueix que totes dues estratègies funcionen amb èxit aplicades a aquesta malaltia. Si una persona afectada per aquest virus arriba a urgències, quina de les dues estratègies considereu que s’hauria d’aplicar? Justifiqueu la resposta sobre la base del mecanisme d’acció de cada estratègia (2 punts).
c) Si analitzem la sang de la persona malalta, quin tipus d’anticossos trobaríem en el cas que es tractara d’un primer contacte amb el virus? (1 punt)
8.3. Expliqueu què és un antibiòtic i quin tipus de microorganismes el produeixen (2 punts).
En 7.2 a) l’examen en paper demana «dibuixeu»; aquí, descriviu-ho per escrit.
7.1. La immunoteràpia és un tractament contra el càncer que consisteix a potenciar la resposta immunitària contra les cèl·lules tumorals. La teràpia amb cèl·lules dendrítiques consisteix a administrar al pacient cèl·lules dendrítiques modificades que contenen els mateixos antígens tumorals que les cèl·lules tumorals del pacient. Després de rebre el tractament s’observa que el pacient genera gran quantitat de limfòcits T citotòxics (LTc) específics per a les cèl·lules tumorals. A partir d’aquesta informació, responeu: a) La teràpia amb cèl·lules dendrítiques, és immunitat activa o passiva? Justifiqueu la resposta; (1 punt) b) Expliqueu el mecanisme pel qual els pacients amb càncer tractats amb la teràpia de cèl·lules dendrítiques generen molts LTc (3 punts).
7.2. En relació amb els virus:
a) Dibuixeu l’esquema general d’un bacteriòfag i indiqueu les seues parts (2 punts).
b) Indiqueu què significa que els virus són paràsits obligats (1 punt).
c) Indiqueu què és un retrovirus i quin enzim necessita per a reproduir-se (1 punt).
d) Indiqueu què és un provirus o virus temperat (1 punt).
e) Indiqueu què és un virió (1 punt).
[Figura de 8.1: esquema d’una molècula en forma d’Y amb vuit zones numerades de l’1 al 8: la 1 assenyala els extrems superiors dels dos braços, la 2 una de les cadenes curtes d’un braç, la 3 un braç sencer, la 4 una de les cadenes llargues del peu, la 5 el segment de la cadena llarga situat a l’extrem del braç, la 6 el segment de la cadena curta més proper al centre de la molècula, la 7 el segment de la cadena curta situat a l’extrem del braç i la 8 els ponts entre les dues cadenes llargues a la zona on s’uneixen els braços.]
8.1. Observeu l’esquema i...
a) Indiqueu quin tipus d’estructura representa i la funció (2 punts).
b) Relacioneu els números de la imatge amb les parts següents (2 punts): a: Cadena lleugera b: Lloc d’unió als antígens (paràtop) c: Regió constant de la cadena pesada d: Frontissa de ponts disulfur e: Regió variable de la cadena pesada f: Regió variable de la cadena lleugera g: Cadena pesada h: Regió constant de la cadena lleugera
8.2. En la producció de la majoria de les cerveses s’empren llevats dels gèneres Saccharomyces o Brettanomyces i bacteris pertanyents al gènere Lactobacillus, entre d’altres.
a) Elaboreu una taula comparant el tipus de nutrició, l’organització cel·lular (unicel·lulars o pluricel·lulars; eucariotes o procariotes) i la grandària dels ribosomes d’aquests llevats i bacteris (3 punts).
b) Els bacteris del gènere Lactobacillus s’inclouen dins del grup de bacteris làctics. Expliqueu les diferents reaccions metabòliques que tenen lloc en els processos de producció de cervesa i iogurt (2 punts).
c) Esmenteu dues aplicacions dels microorganismes en la indústria farmacèutica (1 punt).
[Figura de 8.1: gràfic del nombre de bacteris (de 0 a 2.000.000) en funció dels dies (1 a 31) amb dues corbes: el bacteri A (línia contínua) puja ràpidament fins a uns 1.100.000 cap al dia 9-11, es manté fins al dia 27 i després cau; el bacteri B (línia discontínua) comença a pujar més tard, arriba a uns 1.800.000 cap al dia 17, es manté fins al dia 27 i després baixa fins a uns 1.000.000 al dia 31.]
8.1. Un experiment per a comprovar l’habilitat de creixement de dues espècies bacterianes en un cultiu de cèl·lules epitelials va donar com a resultat les corbes de creixement que es presenten a continuació:
a) Amb l’ajuda de la figura, expliqueu el comportament de cadascun dels bacteris (ateses les fases de la corba de creixement) (2 punts).
b) Feu un dibuix d’un bacteri i assenyaleu-ne les estructures (2 punts).
c) Poseu un exemple de bacteri patogen i un altre de simbiòtic, i raoneu la resposta (1 punt).
8.2 Relacioneu cadascun dels microorganismes següents amb els processos en els quals està involucrat (3 punts).
Microorganismes: a. Saccharomyces; b. Lactobacillus; c. Penicillium; d. Sulfobacteris; e. Plasmodium; f. Cianofícies
Processos: 1. Són capaços de sintetitzar antibiòtics; 2. Formen part del cicle del sofre; 3. Produeixen la fermentació alcohòlica a través de la qual s’obtenen la cervesa o el pa; 4. Formen part del fitoplàncton i fixen el N en les mars; 5. Produeixen fermentació làctica, que permet l’obtenció de iogurts; 6. Poden provocar la malària
8.3. a) Definiu què és un trasplantament (1 punt). b) Expliqueu per què es pot produir el rebuig d’un òrgan trasplantat (1 punt).
8.1. Amb relació als virus:
a) Dibuixa l’esquema general d’un bacteriòfag i indica’n les parts (2 punts).
b) Indica què significa que els virus són paràsits obligats (1 punt).
c) Indica què és un retrovirus i quin enzim necessita per a reproduir-se (1 punt).
d) Indica què és un provirus o virus temperat (1 punt). e) Indica què és un virió (1 punt).
8.2. Una deficiència en macròfags afectaria les defenses innata i adquirida d’una persona. Explica per què i de quina forma ho faria (4 punts).
7.1. Relaciona els termes de la columna de l’esquerra amb la funció més adequada de la columna de la dreta (3 punts):
Termes: A- Limfòcits B; B- Sèrums; C- Limfòcits T citotòxics; D- Macròfags; E- Vacunes; F- Basòfils
Funcions: 1- Immunitat cel·lular; 2- Presentació d’antigen; 3- Síntesi d’anticossos; 4- Immunitat artificial activa; 5- Immunitat artificial passiva; 6- Resposta al·lèrgica
7.2. L’ampicil·lina és un dels antibiòtics utilitzats per a combatre infeccions bacterianes en humans ja que actua impedint la síntesi de peptidoglicans (4 punts):
a) Per què aquest antibiòtic tan efectiu per a combatre els bacteris no afecta les cèl·lules del malalt? Justifica la resposta; b) L’ús continuat d’un antibiòtic davant d’un bacteri provoca que el bacteri desenvolupe resistència a l’antibiòtic. Explica per què.
7.3. Respecte a la producció industrial de cervesa, explica: a) La seua relació amb la fermentació; b) Els microorganismes involucrats; c) El substrat sobre el qual actuen, en quines condicions i els productes finals (3 punts).
