Examen de Biología de Cataluña 2023 (convocatoria extraordinaria)

La diarrea del viajero es una enfermedad normalmente leve que algunas personas sufren cuando viajan a lugares nuevos.

1. En un artículo divulgativo de una revista médica podemos leer el fragmento siguiente: «Los patógenos más habituales que causan la diarrea del viajero son bacterias propias de la microbiota intestinal, como es el caso de Escherichia coli. En las cepas patógenas, las bacterias tienen fimbrias que facilitan su adhesión a las células del intestino, donde posteriormente producen toxinas que causan la diarrea. Los genes que codifican estas fimbrias se encuentran en plásmidos.» [1 punto]
a) Explique las diferencias en cuanto a la composición química entre las fimbrias y los plásmidos.
b) Escriba en la tabla de abajo cómo se llama el proceso mediante el cual una bacteria de la especie Escherichia coli adquiere un plásmido que le permite provocar la diarrea del viajero. A continuación, haga un dibujo de este proceso e indique en él los nombres de las estructuras que haya representado.

Nombre del proceso: Dibujo del proceso con los nombres de las estructuras representadas:

2. Hay diversos tratamientos para la diarrea del viajero. Dos de los más habituales son el uso de antibióticos y el de probióticos. [1 punto]
a) Aun estando indicados para los casos graves de diarrea del viajero, el uso de antibióticos puede tener algunas consecuencias negativas. Explique una de estas consecuencias y justifique por qué se puede producir.
b) Los probióticos usados como tratamiento preventivo contienen una combinación de bacterias no patógenas (como Bifidobacterium lactis LA303 o Lactobacillus acidophilus LA201) que se integran en la microbiota del paciente. ¿Qué relación interespecífica hay entre las bacterias del probiótico y las cepas de Escherichia coli causantes de la diarrea del viajero? Justifique la respuesta.

3. La fiebre tifoidea es una enfermedad originada por Salmonella typhi, una bacteria que también puede causar diarreas graves. [1 punto]
a) Las micrografías siguientes corresponden a células de Escherichia coli y de Salmonella typhi.

Célula de Escherichia coli. Fuente: El médico interactivo [en línea]. <https://elmedicointeractivo.com/vacuna-oral-contra-la-diarrea-por-escherichia-coli/>.

Célula de Salmonella typhi. Fuente: ResearchGate [en línea]. <https://www.researchgate.net/figure/Figura-6-5-Micrografia-de-Salmonella-sp-Amplificacion-de-20863X-CDC-Janice-Haney-Carr_fig4_263543171>.
¿Cuál de estas dos bacterias tiene las células más grandes? Justifique con datos su respuesta e indique los cálculos que ha hecho.
Nota: 1 nm = 1 000 μm.
b) Muchos enfermos de diarrea del viajero se habían vacunado preventivamente contra la fiebre tifoidea. ¿Por qué la vacuna de la fiebre tifoidea no protege a estas personas de la diarrea del viajero? Justifique la respuesta.

A finales de la época preindustrial, Barcelona era una ciudad amurallada y densamente poblada. Uno de los problemas de sus habitantes era disponer de agua potable. El agua que llegaba a la ciudad a través del Rec Comtal se utilizaba principalmente en producción textil y curtido de pieles. Muchos pozos estaban contaminados y las fuentes con agua procedente de Collserola eran insuficientes.


Fuente: https://ca.wikipedia.org/wiki/Fitxer:Barcelona_1579,_F._Valesio.jpg.

1. En aquella época, los brotes de cólera causados por el consumo de agua no potable eran relativamente frecuentes. El cólera es causado por bacterias de la especie Vibrio cholerae, un vibrión gramnegativo, anaerobio facultativo, móvil y flagelado. A partir de esta información, complete la tabla siguiente: [1 punto]

Reino al cual pertenece la bacteria Vibrio cholerae: Marque con una cruz cuál de las formas morfológicas siguientes corresponde a la bacteria Vibrio cholerae. Dibuje las envolturas celulares de esta bacteria e indique el nombre de las diferentes capas. ¿Qué quiere decir que es una bacteria anaerobia facultativa? ¿Qué quiere decir que es una bacteria móvil flagelada?

2. Una de las soluciones que los habitantes de Barcelona encontraron para hacer frente a la falta de agua potable era el consumo de vino. Se estima que tomaban una media de 1 L por habitante y día. [1 punto]
a) Las levaduras de la especie Saccharomyces cerevisiae metabolizan la glucosa del zumo de uva y producen vino. A partir de sus conocimientos sobre metabolismo, complete la tabla siguiente:

Nombre de la vía metabólica: Balance global de la vía metabólica: Dos ejemplos de otros alimentos que se obtienen usando las levaduras mencionadas en este apartado:

b) Una vez ingerido el vino, el etanol es metabolizado en el estómago y en el hígado de la persona que se lo ha bebido, según la reacción siguiente:
$\text{etanol}+\mathrm{N}\mathrm{A}{\mathrm{D}}^{+}\to \text{acetaldeh}\acute{\text{ı}}\text{do}+\mathrm{N}\mathrm{A}\mathrm{D}\mathrm{H}+{\mathrm{H}}^{+}$
Posteriormente, el acetaldehído es transformado en acetil-CoA, pero esta transformación es lenta y el acetaldehído en exceso causa daño hepático. Esta es una de las razones por las cuales el consumo excesivo de bebidas alcohólicas es nocivo para la salud. En la tabla de abajo, nombre todas las vías metabólicas adonde irán el acetil-CoA y el NADH + H⁺ obtenidos en esta reacción y diga cómo se produce energía en estas vías.

Vías metabólicas adonde irán el acetil-CoA y el NADH + H⁺: ¿Cómo se produce energía en estas vías?

3. En la Barcelona preindustrial, la mortalidad infantil era bastante elevada. Hay datos que indican que era especialmente destacable entre la finalización de la lactancia materna y los ocho años, momento a partir del cual se permitía a los niños beber vino, aunque fuera mezclado con agua. [1 punto]

Fuente: WordPress [en línea]. <https://captemple.wordpress.com/2014/02/07/alletament-matern/>.
a) En la leche materna se encuentran biomoléculas específicas que proporcionan inmunidad a los niños. Complete la tabla siguiente en relación con estas biomoléculas:

Nombre de las biomoléculas de la leche que proporcionan inmunidad a los niños: Tipo de biomoléculas (glúcidos, lípidos o proteínas): ¿Qué células fabrican estas biomoléculas? ¿Qué tipo de inmunidad proporcionan estas biomoléculas a los niños? Marque con una cruz las casillas de las respuestas correctas. Activa □ / Pasiva □ — Natural □ / Artificial □ — Innata □ / Adquirida □

b) En la leche materna también hay diferentes células del sistema inmunitario. Complete la tabla siguiente explicando una función de cada una de estas células:

Tipo celular	Una función de cada una de estas células Neutrófilos	Macrófagos	Linfocitos B	Linfocitos Th o colaboradores	Linfocitos NK (o células NK)

La atrofia muscular espinal (AME) es una enfermedad neuromuscular grave que afecta a las neuronas motoras de la médula espinal. En sus formas más graves, los individuos afectados mueren antes de nacer o durante los dos primeros años de vida. La AME es causada por una deleción del gen SMN1, situado en el cromosoma 5.

1. El árbol genealógico de abajo corresponde a una familia en la cual hay dos casos de AME. Aunque no están representados en el árbol, ninguno de los abuelos de los individuos afectados padecía esta enfermedad. Anote en la tabla de abajo qué tipo de herencia (dominante o recesiva, autosómica o ligada al sexo) tiene la AME. A continuación, justifique la respuesta y escriba la simbología y el genotipo de los individuos indicados. [1 punto]

Tipo de herencia (dominante o recesiva) de la AME: — Justificación: Tipo de herencia (autosómica o ligada al sexo) de la AME: — Justificación: Simbología: Genotipo del individuo I-3: Genotipo del individuo I-4:

2. La frecuencia de individuos sanos portadores de la mutación del gen SMN1 (causante de la AME) es relativamente elevada en el conjunto de la población (1 individuo de cada 54). [1 punto]
a) En un instituto de la Cataluña Central hay 1 188 alumnos. ¿Cuántos alumnos podemos esperar que sean portadores de esta mutación? Indique los cálculos que ha hecho para obtener la respuesta.
b) Una pareja sana no conoce su genotipo en relación con el gen SMN1. ¿Qué probabilidad tienen los miembros de esta pareja de ser los dos portadores de la mutación causante de la AME?

3. En 2019 se aprobó un medicamento llamado Zolgensma, que consiste en una terapia génica para la AME. Una única inyección intravenosa, que contiene el adenovirus modificado AAV9 con el gen SMN1 sano, se convirtió, en enero de 2021, en el medicamento más caro del mundo (2,1 millones de dólares por dosis).
En una revista de divulgación científica se publicó una noticia a raíz de la polémica que comportó el precio de este medicamento. El texto siguiente corresponde a la parte de esta noticia donde se explica en qué consiste una terapia génica y uno de sus inconvenientes, pero contiene cuatro errores. Escriba en la tabla de abajo tres de los errores y corríjalos. [1 punto]
«Para preparar Zolgensma, primeramente se ha de cortar el gen SMN1 sano con unos enzimas llamados ligasas. Posteriormente, este gen se ha de unir a la superficie de la cápside de adenovirus modificado AAV9. Estos virus, modificados para que no puedan replicarse, consiguen penetrar en las neuronas motoras y aportar copias del gen SMN1 sano.
Zolgensma es más efectivo si se administra a recién nacidos que ya tienen síntomas graves de la enfermedad. Uno de los inconvenientes detectados en los ensayos clínicos es la presencia de anticuerpos contra los adenovirus AAV9. Estos anticuerpos provenían de la lactancia de los niños. Este tipo de inmunidad artificial y pasiva neutraliza el virus y el medicamento deviene ineficiente.»

Error (copie el fragmento del texto donde se encuentra)	Corrección

Maurits Cornelis Escher (1898-1972) fue un artista neerlandés famoso por sus grabados, litografías e ilustraciones con tinta. Una de sus obras más famosas es Aire y agua I.


Aire y agua I, de M. C. Escher. Fuente: https://en.wikipedia.org/wiki/Sky_and_Water_I#/media/File:Sky_and_Water_I.jpg.

1. La obra Aire y agua I, de M. C. Escher, parece indicar la transformación de los peces en aves. En una página de Internet, los alumnos han encontrado un árbol filogenético de los vertebrados y han leído la información siguiente: «Los peces voladores, o exocétidos, son una familia de peces teleósteos que se caracterizan, entre otros factores, porque pueden planear fuera del agua.» Utilice los datos del árbol filogenético de abajo para justificar si es posible que las aves provengan directamente de peces voladores. [1 punto]


2. En la misma página web de la pregunta anterior, también se puede leer lo siguiente: [1 punto]
La característica de los peces voladores que llama más la atención es la anatomía de las aletas pectorales, que son inusualmente grandes. Esto les permite saltar fuera del agua haciendo un vuelo corto, planeando entre 50 y 400 metros, y así escapar de los depredadores.
Otra característica clave de estos peces es la particular musculatura de la cola, que les permite hacerla vibrar hasta 70 veces por segundo, mucho más rápidamente que cualquier otro pez, para alcanzar suficiente velocidad para salir a la superficie. Entonces extienden las aletas pectorales y las inclinan ligeramente hacia abajo para planear en el aire.
Utilizando la teoría sintética de la evolución, explique qué mecanismo o mecanismos evolutivos pueden explicar cómo los peces voladores han acabado teniendo la capacidad de planear. Justifique la respuesta usando los elementos que hay en el texto anterior.

Desde antes de 1900 y a lo largo del siglo XX, en muchos lagos de los Pirineos se introdujeron peces deliberadamente, con finalidades comerciales y de pesca recreativa. En el marco del proyecto Life LimnoPirineus, en 2015 se eliminaron en ocho lagos las especies de peces introducidas. Entre 2015 y 2019, en el marco de este mismo proyecto, se hizo un estudio sobre los cambios que se iban produciendo en las poblaciones de anfibios de estos lagos.


Fuente: http://www.lifelimnopirineus.eu/sites/default/files/v_plafo_09_peixos.pdf.

1. Uno de los objetivos de este proyecto era estudiar la recuperación de las poblaciones de anfibios al eliminar las especies de peces introducidas. Por eso cuantificaron la abundancia de diferentes especies de anfibios haciendo censos anuales en los ocho lagos donde se habían eliminado los peces introducidos y, también, en veintitrés lagos de la misma zona con características parecidas en los cuales no se había eliminado ningún pez. [1 punto]
a) Responda a las preguntas siguientes:

¿Cuál es el problema que investigaban? ¿Cuál es la variable independiente? ¿Cuál es la variable dependiente? ¿Para qué utilizaron los censos de los veintitrés lagos con peces?

b) El gráfico siguiente muestra los resultados que obtuvieron al analizar el efecto de la eliminación de los peces sobre las poblaciones de anfibios en los ocho lagos donde se aplicó esta medida.

Fuente: Imagen modificada a partir de http://www.lifelimnopirineus.eu/sites/default/files/monografia_tecnica-cat-pag.pdf.
¿Cuál es la conclusión que puede obtener a partir del gráfico?

2. La red trófica siguiente muestra algunas especies que hay en los lagos de los Pirineos. [1 punto]

a) Escriba en la tabla siguiente a qué nivel trófico pertenecen las algas y los tritones. Justifique la respuesta.

Nivel trófico al cual pertenecen las algas: — Justificación: Nivel trófico al cual pertenecen los tritones: — Justificación:

b) Los lagos donde se han introducido peces tienen una coloración verdosa por la gran cantidad de algas que han proliferado. A medida que se van eliminando las truchas de estos lagos se observa que el agua pierde este color y es más transparente. Justifique este hecho a partir de las relaciones tróficas de la red anterior.

La función biológica principal de la sacarosa es el transporte de monosacáridos (glucosa y fructosa) en los vegetales.

1. La glucosa y la fructosa fabricadas por fotosíntesis en las hojas son enlazadas para formar sacarosa, que se envía a través del floema a los tejidos no fotosintéticos del vegetal. Estos tejidos hidrolizan la sacarosa para conseguir de nuevo glucosa y fructosa, que son oxidadas para obtener energía. [1 punto]
a) Complete las tres casillas que hay a continuación de las moléculas con el número correspondiente a la fórmula de la glucosa, la fructosa y la sacarosa.

La fórmula de la glucosa es la número: La fórmula de la fructosa es la número: La fórmula de la sacarosa es la número:

b) Lea el texto siguiente:
Los vegetales no transportan directamente glucosa y fructosa libres por el floema porque este transporte es lento y, además, la glucosa y la fructosa libres son menos estables que la sacarosa. Esto se puede comprobar con la prueba de Fehling. Cuando se hace la prueba de Fehling a una disolución de glucosa libre o a una disolución de fructosa libre, el enlace hemiacetal responsable de la ciclación se rompe y quedan libres el grupo aldehído en el caso de la glucosa o el grupo cetona en el caso de la fructosa. Al calentar la disolución, el grupo aldehído o el grupo cetona se oxidan y liberan electrones. Estos electrones reducen el Cu²⁺ del Fehling a Cu⁺, el cual reacciona con el O₂ del aire, hecho que le da el característico color rojo. En cambio, si se hace la prueba de Fehling a la sacarosa, esta no se oxida porque es más estable.
Con la información del texto anterior y sus conocimientos de biología, responda a las preguntas de la tabla siguiente:

¿El resultado de la glucosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo? ¿El resultado de la fructosa en la prueba de Fehling es positivo o negativo? ¿Qué color presenta la sacarosa en la prueba de Fehling? ¿Por qué la sacarosa no se oxida en la prueba de Fehling?

2. El esquema siguiente muestra las vías metabólicas que llevan a la síntesis de sacarosa en las hojas, su transporte por el floema y, una vez hidrolizada, la utilización de sus productos en las células de tejidos no fotosintéticos. [1 punto]

Rellene la tabla siguiente indicando el nombre, la localización celular y la localización subcelular, si procede, de las vías metabólicas indicadas.

	Nombre de la vía	Localización celular y, si procede, subcelular Vía A		Vía B		Vía C		Vía D		Vía E