Examen de Biología de Cataluña 2022 (convocatoria extraordinaria)

El látex es una proteína natural que se obtiene del árbol Hevea brasiliensis y que se utiliza en la fabricación de numerosos productos. Algunas personas presentan alergia a esta proteína. En el primer contacto con la proteína no hay reacción externa, pero los contactos siguientes pueden provocar diversas reacciones.

1. A continuación se muestra un esquema del funcionamiento del sistema inmunitario en los dos tipos de contacto. Rellene la tabla de abajo, relativa a las células y moléculas del sistema inmunitario que están implicadas en los diferentes contactos. [1 punto]

Fuente: Imagen elaborada con BioRender.com.

Núm.	Nombre de la célula o molécula	Función 1		Desencadena la alergia. 2	Macrófago	3		4	Linfocito B	5		6		7		Molécula que provoca la inflamación.

2. Entre el 20 % y el 50 % de las personas que son alérgicas al látex también lo son a alimentos de origen vegetal como las castañas, los plátanos, los aguacates o los kiwis. Este fenómeno de reactividad cruzada se ha llamado síndrome látex-fruta. Excepcionalmente, las inmunoglobulinas (IgE) sintetizadas para aglutinar el látex también aglutinan algunas proteínas de estas frutas.
En la tabla siguiente se indican los porcentajes de aglutinación de las IgE presentes en la sangre de una persona alérgica al látex respecto a diferentes frutas: [1 punto]

Melón	Castaña	Kiwi	Naranja	Plátano	Aguacate 1 %	22 %	20 %	0 %	24 %	28 %

Responda a las cuestiones siguientes:

¿Qué tipo de biomolécula es una IgE? Con los datos de la tabla, diga qué fruta provocará más reacción cruzada a esta persona. La naranja tiene un porcentaje de aglutinación de 0. Proponga una explicación para este dato. ¿Por qué es excepcional que una IgE provoque reacciones cruzadas?

3. En la tabla siguiente se indica la composición del plátano y del aguacate, dos de las frutas que provocan la reacción cruzada. [1 punto]

Plátano (cantidad por cada 100 g)	Aguacate (cantidad por cada 100 g) Calorías: 88 kcal	Calorías: 160 kcal Grasas (total): 0,3 g	Grasas (total): 15 g Grasas saturadas: 0,1 g	Grasas saturadas: 2,1 g Colesterol: 0 mg	Colesterol: 0 mg Sodio: 1 mg	Sodio: 7 mg Potasio: 358 mg	Potasio: 485 mg Glúcidos (total): 23 g	Glúcidos (total): 9 g Fibra alimentaria: 2,6 g	Fibra alimentaria: 7 g Azúcares: 12 g	Azúcares: 0,7 g Proteínas: 1,1 g	Proteínas: 2 g

a) Observe la tabla y diga qué fruta aporta más energía. Justifique la respuesta basándose en el valor energético de los nutrientes.
b) Rellene la tabla siguiente con las vías metabólicas que permiten oxidar totalmente las moléculas indicadas.

Molécula	Vía metabólica I	Vía metabólica II	Vía metabólica III Ácidos grasos			Glucosa

La enfermedad de Krabbe, también conocida como leucodistrofia de células globoides, es debida a la acumulación de células redondeadas en la sustancia blanca del cerebro. La mayoría de personas afectadas mueren antes de los dos años.
Dos personas que no tienen la enfermedad de Krabbe, Quim y Muntsa, han decidido tener hijos en común, pero ambos tienen un hermano afectado por la enfermedad. Por eso deciden hacer una consulta genética para ver qué posibilidades hay de que tengan un hijo afectado. La genetista les dice que es una enfermedad hereditaria. El árbol genealógico que prepara es el siguiente:

Cerebro afectado por la enfermedad de Krabbe. Fuente: J. TAMBASCO y col. Archivos de Pediatría del Uruguay (2012).

Nota: Los cuadrados indican los hombres, y los círculos, las mujeres. Los símbolos sombreados indican los miembros de esta familia que están afectados por la enfermedad de Krabbe.

1. Observe el árbol genealógico y diga si el alelo causante de la enfermedad de Krabbe es dominante o recesivo y si este gen es autosómico o ligado al sexo. Justifique las respuestas. [1 punto]

El alelo causante de la enfermedad de Krabbe es (marque con una cruz la opción escogida): Dominante □ / Recesivo □. Justificación: El gen causante de la enfermedad de Krabbe es (marque con una cruz la opción escogida): Autosómico □ / Ligado al sexo □. Justificación:

2. El gen responsable de la enfermedad de Krabbe se conoce con el nombre de galactocerebrósido beta-galactosidasa (GALC). [1 punto]
a) Establezca una nomenclatura adecuada para los alelos de este gen e indique el genotipo de todos los miembros de esta familia debajo de cada uno de los símbolos en el esquema siguiente (que es idéntico al anterior). Si hay más de una posibilidad, escríbalas todas.

b) ¿Cuál es la probabilidad de que Quim y Muntsa tengan un descendiente afectado por la enfermedad de Krabbe? Justifique la respuesta.

3. El gen GALC está implicado en el metabolismo de los esfingolípidos, un tipo de lípido saponificable. Explique qué quiere decir que un lípido es saponificable y mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables. [1 punto]

¿Qué quiere decir que un lípido es saponificable? Mencione dos propiedades más de los lípidos saponificables.

Desde la primavera de 2018, diversos encinares de las comarcas de la Selva y del Maresme se han visto afectados por una plaga de orugas peludas de la encina (Lymantria dispar). Estas larvas de mariposa devoran con avidez las hojas de encina.

Oruga peluda de la encina (Lymantria dispar). Fuente: https://pixnio.com (fotografía de J. E. Appleby, USFWS).

1. Los expertos que han estudiado la plaga afirman que se debe a un desequilibrio en el ecosistema de estos bosques, ya que la oruga peluda de la encina es una especie autóctona.
El alumnado de primero de ESO de un instituto de la Selva ha construido cajas nido para facilitar la reproducción de aves insectívoras como los carboneros comunes. La profesora les ha explicado que esta acción será buena para luchar contra la oruga peluda y, además, puede ser beneficiosa para otras especies del encinar.
¿Son correctas estas afirmaciones? Justifique la respuesta a partir de las relaciones tróficas entre algunas especies del encinar representadas en el esquema siguiente. [1 punto]

Caja nido. Fuente: Fotografía de Marcel Costa.


2. Una de las acciones que se han llevado a cabo para luchar contra la plaga de la oruga peluda de la encina es fumigar los bosques desde avionetas. Se ha usado un preparado que contiene Bacillus thuringiensis, una bacteria que solo afecta a las larvas de mariposa de este ecosistema y deja de ser activa al cabo de pocos días. [1 punto]
a) ¿Esta fumigación puede tener algún efecto negativo sobre el ecosistema? Justifique la respuesta.
b) Un grupo de alumnos de primero de bachillerato quiere analizar el efecto de la instalación de las cajas nido en la plaga de la oruga peluda de la encina. Cerca del instituto hay dos encinares parecidos que no han sido fumigados y que tienen una afectación alta de la plaga. ¿Qué diseño experimental deben hacer para llevar a cabo su investigación?

3. En uno de los apartados del trabajo de investigación, este grupo de alumnos explica el efecto de la pérdida de hojas en las encinas, pero se han hecho un lío y han cometido cinco errores en la primera versión que han enviado a la profesora, reproducida a continuación. En la tabla de abajo, indique los errores que les marcará la profesora y escriba las justificaciones que les tendrá que dar. [1 punto]
La pérdida de las hojas afecta gravemente a las encinas, porque las hojas son los principales órganos fotosintetizadores de las plantas.
Dentro de las mitocondrias de las células de las hojas tienen lugar las dos fases de la fotosíntesis:
— Fase luminosa: La energía de la luz captada por la clorofila se utiliza para la fotólisis del agua y, a través de una cadena de transporte electrónico, se forma ATP y NADP+, los cuales serán usados en la fase siguiente. Como producto de la fotólisis del agua se forma dióxido de carbono.
— Fase oscura: La energía química acumulada en la fase luminosa se utiliza en el ciclo de Calvin para captar oxígeno y sintetizar azúcares. Esta fase tiene lugar dentro de la membrana de los tilacoides.

Error (copie el fragmento de texto donde se encuentra)	Justificación

En 2014 un equipo de científicos analizó el genoma de cincuenta y seis especies de plantas angiospermas.

1. Con estos datos, los científicos construyeron el árbol evolutivo que se muestra en la imagen siguiente. Según la información contenida en el árbol evolutivo, conteste las preguntas siguientes: [1 punto]

Fuente: Adaptación hecha a partir de una imagen de https://doi.org/10.1038/ncomms5956.

¿Cuánto tiempo hace que las Monocotidae se separaron de las Magnoliidae? ¿En qué período geológico se produjo esta separación? ¿Cuál es el grupo de angiospermas más próximo evolutivamente a las Ceratophyllaceae? ¿Cuál es el grupo de angiospermas que se separó antes que el resto?

2. Investigaciones recientes han permitido concluir que la diversificación y la extensión de las angiospermas coinciden en los tiempos geológicos con las de los grupos de insectos que las polinizan. [1 punto]
a) ¿Qué tipo de relación ecológica se establece entre las angiospermas y los insectos que las polinizan? Justifique la respuesta.
b) La mariposa reina (Papilio machaon) es un insecto polinizador. Utilice la clave dicotómica que hay a continuación para responder a las cuestiones de la tabla de abajo.

Mariposa reina (Papilio machaon). Fuente: Wikipedia (fotografía de Entomolo).

Clave dicotómica para clasificar insectos adultos 1. — Con alas … 2 / — Sin alas … 3 2. — Con dos alas … Orden: Dípteros / — Con cuatro alas … 4 3. — Cintura muy estrecha entre el tórax y el abdomen. Animales sociales … Orden: Himenópteros; familia Formícidos / — Sin cintura. Parásitos que se alimentan de sangre … Orden: Sifonápteros 4. — Dos alas voladoras protegidas por dos alas endurecidas … Orden: Coleópteros / — Las cuatro alas sirven para volar … 5 5. — Alas de colores … Orden: Lepidópteros / — Las cuatro alas transparentes … 6 6. — Cintura entre el tórax y el abdomen. Abdomen grueso … Orden: Himenópteros / — Abdomen cilíndrico y alargado … Orden: Odonatos

La mariposa reina pertenece al orden: Explique el recorrido que ha hecho por la clave dicotómica y que le ha permitido clasificarla.

En 1665 se produjo una epidemia de peste bubónica en Inglaterra, conocida como la gran peste de Londres, que se transmitía por contacto directo. En un pueblo llamado Eyam quedaron muy pocos supervivientes. En 2015 se hizo un estudio para buscar factores genéticos relacionados con la supervivencia de aquella peste. Se vio que los habitantes actuales de Eyam tienen, en un porcentaje muy alto, una mutación en el gen CCR5, situado en el cromosoma 3, conocida como Delta 32, que los haría resistentes a la bacteria que causa la peste (Yersinia pestis).

Cementerio de Eyam. Fuente: https://commons.wikimedia.org (fotografía de Dave Pape).

1. Responda a las cuestiones siguientes: [1 punto]
a) Los registros escritos que se conservan en Eyam indican que solo sobrevivieron 83 personas. Muchos de estos supervivientes habían tenido un contacto estrecho con los apestados y, aun así, no se contagiaron. Sabemos que la inmigración en este pueblo ha sido prácticamente nula a lo largo de los siglos. Explique, desde el punto de vista evolutivo, por qué Eyam es un candidato más adecuado para hacer este estudio que una gran ciudad como Londres, donde siempre ha habido mucha inmigración. Justifique la respuesta.
b) La hipótesis más aceptada es que en los individuos homocigotos para el alelo Delta 32 la protección es total y en los heterocigotos es parcial. Entre los que morían de peste, los que no tenían ningún alelo mutado morían al poco, mientras que en los heterocigotos la progresión de la enfermedad era bastante más lenta, aunque también acababan muriendo.
Según los registros encontrados en Eyam, Elizabeth Hancock nunca sufrió la peste, pero su familia sí. Su marido murió enseguida y los hijos vivieron un poco más, pero acabaron muriendo. Justifique qué relación tienen los alelos de este gen y escriba qué genotipos deberían tener los miembros de la familia Hancock, utilizando la simbología adecuada.

Relación entre los alelos: — Justificación: Simbología: Genotipos. Madre: — Padre: — Hijos:

2. En la investigación se descubrió que esta mutación también protege contra el VIH, el virus causante del sida. El gen CCR5 codifica una proteína de membrana que permite la entrada del agente infeccioso en los linfocitos T. La mutación CCR5 Delta 32 genera un receptor de membrana que no sirve de punto de anclaje para el VIH. [1 punto]

Fuente: Imagen adaptada a partir de A. PAZ MARTÍNEZ. «El paciente de Berlín» [en línea].
a) En 2008 un enfermo de sida se curó definitivamente (resultó VIH negativo) después de recibir un trasplante de médula ósea. Las células madre que le trasplantaron provenían de un donante que tenía dos copias de la mutación CCR5 Delta 32. Justifique por qué ya no se detectaba VIH en la sangre del paciente que recibió el trasplante.
b) Antes del trasplante, este enfermo tomaba un inhibidor de la transcriptasa inversa. Explique brevemente por qué este tratamiento puede ser efectivo en los enfermos de sida.

En el verano de 2021 se detectó por primera vez en Cataluña el insecto Diabrotica virgifera, causante de una de las plagas que ocasionan más daños en los cultivos de maíz (Zea mays). Las hembras ponen los huevos cerca de las raíces de las plantas. En primavera nacen las larvas, que se alimentan de las raíces. Como consecuencia, las plantas afectadas tienen un crecimiento menor y producen menos grano.
Un método que se investiga para luchar contra esta plaga consiste en el uso de nematodos de la especie Heterorhabditis bacteriophora, unos gusanos que viven en el suelo. Cuando un nematodo encuentra una larva, penetra en su interior a través de la boca o del ano.

Fuente: Imagen modificada a partir de C. J. HARTLEY, P. E. LILLIS, R. A. OWENS y C. T. GRIFFIN. «Infective juveniles of entomopathogenic nematodes (Steinernema and Heterorhabditis) secrete ascarosides and respond to interspecific dispersal signals». Journal of Invertebrate Pathology, 168 (2019).
Una vez dentro de la larva, el nematodo regurgita las bacterias que lleva en el intestino. Estas bacterias, de la especie Photorhabdus luminiscens, producen toxinas que matan la larva. La larva muerta es el alimento de los nematodos y las bacterias, y el lugar donde se reproducen. Cuando se acaba el alimento, los nematodos buscan otra larva. Las bacterias que no consiguen instalarse dentro de un nematodo no son capaces de infectar otras larvas, y los nematodos, sin estas bacterias, no pueden matar las larvas de insecto.

1. ¿Qué relación ecológica se establece entre los insectos y el maíz? ¿Y entre los nematodos y las bacterias? Justifique las respuestas. [1 punto]

Relación ecológica entre los insectos y el maíz: — Justificación: Relación ecológica entre los nematodos y las bacterias: — Justificación:

2. Algunas plantas, cuando son infestadas por larvas del insecto Diabrotica virgifera, producen betacariofileno, una sustancia que atrae nematodos del suelo que eliminan las larvas del insecto. La mayor parte del maíz cultivado actualmente en los Estados Unidos es de variedades muy productivas pero que no tienen la capacidad de sintetizar el betacariofileno. Investigadores de la Universidad de Neuchâtel (Suiza) han conseguido modificar genéticamente plantas de maíz, a las cuales han introducido el gen procedente del orégano (Origanum vulgare) que codifica el enzima que sintetiza el betacariofileno. [1 punto]
a) Explique por qué esta modificación genética puede contribuir a controlar la plaga causada por el insecto Diabrotica virgifera.
b) Observe la figura siguiente, en que se representa una parte del proceso que se ha seguido para obtener el maíz modificado genéticamente, y responda a las cuestiones que hay a continuación.

Fuente: Imagen elaborada a partir de https://image.freepik.com y https://st4.depositphotos.com.

Explique qué pasos hicieron los investigadores para obtener el plásmido recombinante de la figura anterior y qué enzimas necesitaron en cada paso. ¿En qué células hay que introducir el plásmido recombinante para obtener una planta transgénica? ¿Por qué?