m08/4/biolo/sp3/eng/tz1/xx - renataquartieri.com · drinks alcohol while pregnant 2.0 1.8 1.1 1.2...

2208-6012 29 pages

M08/4/BIOLO/SP3/ENG/TZ1/XX

Thursday 15 May 2008 (morning)

biologySTANDARD levelPAPeR 3

INSTRUCTIONS TO CANDIDATES

• Write your session number in the boxes above.• Do not open this examination paper until instructed to do so.• Answer all of the questions from two of the Options in the spaces provided. You may continue

your answers on answer sheets. Write your session number on each answer sheet, and attach them to this examination paper and your cover sheet using the tag provided.

• At the end of the examination, indicate the letters of the Options answered in the candidate box on your cover sheet and indicate the number of answer sheets used in the appropriate box on your cover sheet.

1 hour

Candidate session number

0 0

© International Baccalaureate Organization 2008

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Option A — Diet and Human Nutrition

A1. Thebodymassindex(BMI)isameasureofhowheavyapersonisfortheirparticularheight.Doctorsuseittoclassifyadultsintothefollowingcategories:

Normal 20.1–25Overweight 25.1–30Obese 30.1–40Veryobese over40

Scientists collected information on 11252 pregnant Australian women and their babies.All values are statistically significant.

CharacteristicBMI category of mother

Normal Overweight Obese Very obeseMother Those sharing characteristic / %Smoker 13.0 14.4 16.6 16.5Drinksalcoholwhilepregnant 2.0 1.8 1.1 1.2Generalhighbloodpressure 0.5 1.2 3.0 6.9Highbloodpressuredisorderduringpregnancy 2.4 5.6 9.1 14.5

Diabetic 0.0 0.6 1.4 2.8Vaginaldelivery 77.7 70.5 64.8 57.2Caesareandelivery 22.3 29.5 35.2 42.8BabyStillborn/notlivingwhendelivered 0.5 0.6 0.6 0.8

Birthdefect 1.2 1.4 1.9 4.0Respiratoryproblems 1.5 1.7 2.2 2.0Neededmechanicalventilation 0.4 0.3 0.7 1.2Lowbloodsugar 0.6 0.3 1.2 2.8Jaundice* 28.2 27.9 26.5 33.9Premature 6.7 7.2 7.0 10.4Requireintensivecare 4.3 4.0 5.3 10.9

[Source:CallawayLKetal.TheprevalenceandimpactofoverweightandobesityinanAustralianobstetricpopulation.MJA2006;184:56-59.©Copyright2006.The Medical Journal of Australia-reproducedwithpermission.]

* Jaundice:isatemporaryconditioninnewbornsduetoliverimmaturity. whichcausesyellowingofskinandwhitesoftheeyes.

(This question continues on the following page)

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(Question A1 continued)

(a) Statethepercentageofveryobesewomenwhohadhighbloodpressuredisordersduringpregnancy.

. . . . . . . .%

[1]

(b) Calculate the percentage increase in the occurrence of diabetes in women who wereclassified as very obese compared to those classified as overweight.

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[1]

(c) Outline the relationship between the occurrence of birth defects and BMI classification.

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(d) Suggestwhyahigherpercentageofbabiesborntoveryobesemothersrequiredadmissiontointensivecare.

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A2. (a) Define the term nutrient.

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(b) Outlinethefunctionsoftwonamedvitamins.

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(c) Explainwhythedifferencebetweensaturatedfatsandunsaturatedfatsisimportantinahealthydiet.

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A3. (a) Distinguishbetweenvegandietsandvegetariandiets.

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(b) Outlinehowthehumanbodyusescholesterol.

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(c) Suggestreasonswhyhumanpopulationscansufferfrommalnutrition.

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Option B — Physiology of Exercise

B1. Followingsurgery,illnessorinjury,adultsexperiencelossofmusclemassandmusclestrengthduringthetimetheytaketorecover.Scientistsmeasuredthemusclestrengthandmusclemassin male patients who either took testosterone or a placebo to aid muscle recovery, or whofollowedaloworhighactivityexerciseprogramme.Aplaceboisacontroltreatmentwithouttestosterone.Theresultsareshowninthebarchartsbelow.

Musclestrength Musclemass

Perc

enta

gec

hang

e/%

12

10

8

6

4

2

0C

hang

e/a

rbitr

ary

units

60

50

40

30

20

10

0Programme Programme

Key: placebo testosterone lowactivityexercise highactivityexercise

[Source:adaptedfromD.H.Sullivanet al.,(2005),‘EffectsofMuscleStrengthTrainingandTestosteroneinFrailElderlyMales’,Medicine and Science in Sports and Exercise,37(10),1664-1672,©LippincottWilliams&Wilkins,USA]

(a) Statewhichprogrammeproducedthegreatestincreaseinmusclemass.

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[1]

(b) Calculate the percentage increase in muscle strength for patients using high activityexercisecomparedtothoseonalowactivityexerciseprogramme.

. . . . . . . .%

[1]

(c) Comparetheeffectsoflowandhighactivityexerciseonbothmusclestrengthandmusclemasschanges.

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(Question B1 continued)

(d) Usingthedata,suggesthowpatientsshouldbetreatedtoimprovemusclerecoveryafterillness.

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B2. (a) Statethesub-divisionsoftheskeleton.

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(b) Describe thevarietyofantagonisticmovements thatoccurat thehumanhipandkneejoints.

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(c) Explainthechangestoskeletalmuscleduringcontraction.

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B3. (a) Statetheproductofanaerobicrespirationthatcausesoxygendebtinhumanmuscle.

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(b) Outlinetheroleplayedbymyoglobininskeletalmuscle.

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(c) Explaintherolesofadrenalineinthefunctioningofactivelycontractingmuscle.

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Option C — Cells and Energy

C1. Mitochondrialelectrontransportdefects(calledmitochondrialmyopathy)causestirednessatlowlevelsofexerciseandvariesfrommildtosevere.Scientistsmeasuredoxygendeliverytocellsandoxygenuseincellsof thirty-five patients with mitochondrial myopathy. The results werecomparedtoacontrolgroupofthirty-twohealthyindividuals.Theresultsareshowninthetwochartsbelow.

Oxygendeliverytocells Oxygenuseincells

Rat

e/m

lKg–1

min

–1

400

350

300

250

200

150

Rat

e/m

lKg–1

min

–1

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

Key: mitochondrialmyopathygroup controlgroup

[Source:adaptedfromT.TaivassaloandR.G.Haller,(2006),‘Exerciseandtraininginmitochondrialmyopathies’,Medicine and Science in Sports an Exercise,37(12)2094-2101,©LippincottWilliams&Wilkins,USA]

(a) Statethemeanvalueforoxygendeliverytocellsinpatientssufferingfrommitochondrialmyopathy.

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[1]

(b) Calculate the percentage difference of the oxygen use in cells by the control groupcomparedtooxygenuseincellsofpatientswithmitochondrialmyopathy.

. . . . . . . .%

[1]


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(Question C1 continued)

(c) Discuss why people with mitochondrial myopathy tire more easily than healthyindividuals.

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C2. (a) Statethenameandfunctionof

(i) a fibrous protein. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) aglobularprotein.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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[1]

[1]

(b) Annotatethegraphrepresentinganexergonicenzymecatalysedreaction. [2]

(c) Explainhowend-productinhibitioncontrolsmetabolicpathways.

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[3]

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C3. (a) Photosynthesisconsistsoftwosetsofreactions.Statethenamesofthesetwosets.

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[1]

(b) Outlinehowone specific limiting factor affects the rate of photosynthesis.

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(c) ExplaintheproductionofATPbychemiosmosisduringphotosynthesis.

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Option D — Evolution

D1. Ecologists investigated two species of beetle, Carabus lewisianus and Carabus albrechti,whichliveinneighbouringareasinamountainousregionofHonshu,Japan.Theyanalysedthegeneticcompositionofamitochondrialprotein,calledahaplotype,frombeetlescaughtindifferentpartsoftheirrange.Theresultsareshownbelowwitheachpiechartrepresentingthesamplesitelocation.

D

E

Key: Haplotypes

C. lewisianus

C. albrechti

A

B

C

D

E

[Source:“Morphological,geneticandbehaviouralanalysesofahybridzonebetweenthegroundbeetlesCarabuslewisianusandC.albrechti(Coleoptera,Carabidae):asymmetricalintrogressioncausedbymovementofthezone”,YasuokiTakamiandHirobumiSuzuki,

Biological Journal of the Linnean Society,September2005,vol.86,issue1,pages79–94,Wiley-Blackwell.Usedwithpermission.]

(a) StatewhichhaplotypeiscommonestinC. albrechti.

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(b) Distinguishbetweenthedistributionofthehaplotypesinthetwospecies.

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(Question D1 continued)

(c) Explainthehypothesisthatthesetwospeciessharedacommonancestor.

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[3]

D2. (a) Statethetwosubstancesthatarethoughttoberesponsibleforpolymerisationreactionsduringthepre-bioticphaseoftheoriginoflifeonEarth.

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[1]

(b) Outlinetheconditionsthatexistedonpre-bioticEarth.

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(c) Discusstheendosymbiotictheory.

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D3. (a) Statehowremainsofpastlivingorganismshavebeenpreserved.

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[2]

(b) Stateonereasonwhythefossilrecordofmanyspeciesisincomplete.

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[1]

(c) Discuss the changes that haveoccurredduring the evolutionof humans fromAfricanapes.

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Option E — Neurobiology and Behaviour

E1. Serotoninisaneurotransmitterthatinhibitsaggressivebehaviourinanimals.AnexperimentalpopulationofthelizardAnalis carolinensiswasobservedtoidentifythemostaggressiveandleastaggressiveanimals.Thelevelsofserotonininvariouspartsofthebrainofallthelizardswasmeasured.

Thebarchartbelowshowsthewholepopulation’smeanserotoninvalueas0andthepercentagevariationfoundinthemostagressiveandleastaggressivelizards.

Serotoninlevel%differencefrommean

100

50

0

–50

–100

Key:

mostaggressive

leastaggressive

Parts of brain:LA-LateralamygdalaMA-MedialamygdalaPOA-Pre-opticareaHypo-HypothalamusSept-Septum

LA MA POA Hypo SeptPartsofbrain

[Source:CliffHSummerset al., ‘Does Serotonin Influence Aggression? Comparing Regional Activity before and duringSocialInteraction’,Physiological and Biochemical Zoology,78(5),pp.679-694,Sep-Oct2005.

Copyright©2008.UniversityofChicagoPress.]

(a) Statewhichareaof thebrainappears tobe leastassociatedwithserotoninproductionsuppressingaggression.

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[1]

(b) Calculatethepercentagedifferenceinserotoninproductionbetweenthetwogroupsoflizardsintheseptum.

Answer: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(Question E1 continued)

(c) Deducetherelationshipbetweenaggressioninlizardsandamountsofserotoninfoundinthebrain.

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E2. (a) Explain,withanamedexample,thefollowingtypesofbehaviour. [3]

Type of behaviour Named example Explanation

Communication

Migration

Grooming

(b) Identifythepartslabelledonthediagramofthehumanretinashownbelow. [2]

I........................

II........................

Rods

Cones

(c) Statetwodifferencesbetweenrodcellsandconecellsinthehumanretina.

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E3. (a) Define the term innate behaviour.

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[1]

(b) Drawandlabeladiagramofthegrossstructureofthehumanbrain. [2]

(c) Discuss the use of the pupil reflex as a test for brain death.

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Option F — Applied Plant and Animal Science

F1. ThemoldPenicillium expansumcausesseriouscroplossofapplesandpearsduringstorageandpacking.ThegraphsbelowshowthedensityofP. expansum sporesonnormalskin,damagedskin and lenticels (small air pores allowinggaseous exchange)of apples. Theexperimentsshowtheresultsattwohumiditylevelsoverafourdayperiod.

Highhumidity Lowhumidity1000

100

10

1

1000

100

10

1

Log 10

spor

es/

cm2

Log 10

spor

es/

cm2

0 4 12 24 48 96 0 4 12 24 48 96Time/h Time/h

Key: densityofsporeonnormalskin densityofsporesondamagedskin densityofsporeonlenticels[Source:ThisarticlewaspublishedinPhysiological and Molecular Plant Pathology,Volume67,Issue1,authorsAchourAmiri,

DanielleCholodowskiandGilbertBompeix,“AdhesionandgerminationofwaterborneandairborneconidiaofPenicilliumexpansumtoappleandinertsurfaces”,pp.40-48,copyrightElsevier(2005).]

(a) Statethetimetakenforsporesontheskintoreachadensityof100spores/cm2athighhumidity.

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(b) Comparethedensityofsporesonnormalskinwithsporesonlenticelsforapplesstoredathighhumidity.

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(Question F1 continued)

(c) Discusswhetherapplesshouldbestoredathighhumidityorlowhumidity.

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[3]

F2. (a) Completethetablebystatingnamedexamplesofplantsthatareimportanttohumans. [2]

Importance to humans Named example

Useinclothing

Usedasafuel

Buildingmaterial

Aestheticordecorativeuse

(b) Outlinehowgreenhousescanbeusedtoimproveplantproductivity.

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(c) Discusstheuseoflivingorganismstocontrolpestspecies.

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F3. (a) Statethetechniqueusedtoproducebushyplantsbyremovingapicaldominance.

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[1]

(b) Usingtwo namedexamplesdescribehowplantgrowthregulatorsareusedtoimprovecommercialproductionofcrops.

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[2]

(c) Explainhowveterinarytechniqueshaveimprovedthefecundityofanimals.

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Option G — Ecology and Conservation

G1. Scientists examined the fauna found in the North Sea and measured the relative abundance of anumberofspeciesoveraperiodoftimeatthreelocations.Thedepthofwateratallthelocationswassimilaralthoughtheirdistancetothecoastvaried.TheNorthSeaissurroundedbydenselypopulatedandindustrialEuropeancountries.Thespeciesweredividedintofourbroadgroups:

I. disturbancesensitive II. disturbanceindifferent III. disturbancetolerant IV. opportunistic

The results are shown below. No measurements were taken in the months where there isnocolumn.

Location A

Abundance/%

100

80

60

40

20

0

Key:

Groups

I II III IV

Location B

Abundance/%

100

80

60

40

20

0Location C

Abundance/%

100

80

60

40

20

0 S OND J FMAM J J A S OND J FMAM 2000 2001 2002

TimeinMonthsandYears[Source:ThisarticlewaspublishedinMarinePollutionBulletin,Vol.50,Issue12,authorsHenningReiss,IngridKröncke,“Seasonal

variabilityofbenthicindices:anapproachtotesttheapplicabilityofdifferentindicesforecosystemqualityassessment”,pp.1490-1499,copyrightElsevier(2005).]


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(Question G1 continued)

(a) StatethelowestrelativeabundanceofdisturbancesensitivespeciesatlocationC.

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(b) (i) InlocationA,identifythemonthsinwhichabundancelevelsarelowestandhighestfordisturbanceindifferentspecies.

Lowest: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Highest:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(ii) Calculatethedifferenceintheabundancelevelsfortheanswersin(b)(i).

Answer:. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(c) Suggest,givingreasons,whichlocationappearstobeleastaffectedbyhumanactivityovertheexperimentalperiod.

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G2. (a) Define the term gross production.

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[1]

(b) Describetheinteractionsthatoccurbetweenspeciesbycompletingthetablebelow. [2]

Interaction Description

Competition

Parasitism

Mutualism

Herbivory

(c) Explainhowprimarysuccessionandsecondarysuccessionaffectstheabioticenvironment.

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G3. (a) Statethefactorsthathaveresultedintheextinctionofonenamedplantspeciesinrecenthistoricaltimes.

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(b) Describewhat theSimpsondiversity indexcan tell ecologists about species and theirenvironment.

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(c) Discuss what measures could be taken to conserve fish stocks across the world.

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