biology candidate session number higher level paper 2...in late-onset tay-sachs disease,...

20 pages

M14/4/BIOLO/HP2/ENG/TZ2/XX

Friday 9 May 2014 (afternoon)

BIOLOGY

HIGHER LEVEL

PAPER 2

INSTRUCTIONS TO CANDIDATES

• Write your session number in the boxes above.

• Do not open this examination paper until instructed to do so.

• Section A: answer all questions.

• Section B: answer two questions.

• Write your answers in the boxes provided.

• A calculator is required for this paper.

• The maximum mark for this examination paper is [72 marks].

2 hours 15 minutes

Candidate session number

© International Baccalaureate Organization 2014

Examination code

2 2 1 4 – 6 0 1 4

20EP01

22146014

– 2 – M14/4/BIOLO/HP2/ENG/TZ2/XX

20EP02

SECTION A

Answer all questions. Write your answers in the boxes provided.

1. Pinnipeds are marine mammals with fins or flippers and include fur seals and sea lions. Somepinnipedsforageforpreynearthesurface(epipelagic)whileothersforageonthebottomofthesea(benthic).Thegraphshowstheforagingbehaviourandtherelativetimespentdivingwhileatseaforfivepinnipedspecies.

Relativetimespentdivingwhile at sea

/ %

70

60

50

40

30

20

10

0Antarctic Australian Australian California NewZealand furseal furseal sealion sealion sealion

Key: epipelagicfursealbenthicfurseal

epipelagicsealionbenthicsealion

[Source:AdaptedfromD.Costaet al. (2004)International Congress Series,1275,pp.359–366.‘Whendoesphysiologylimittheforagingbehaviouroffreelydivingmammals?,withpermissionfromElsevier.]

(a) StatetherelativetimetheAustralianfursealspentdivingwhileatsea. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . %

(This question continues on the following page)

– 3 –

Turn over


20EP03

(Question 1 continued)

(b) Usingthedatainthebarchart,deducewhichfactorhasthemostsignificanteffectontherelativetimespentdivingwhileatsea. [2]

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20EP04


Different species are able to store different amounts of oxygen in their muscle tissues inpreparationfordiving. Thegraphshowstherelationshipbetweentypicaldivedurationandoxygenstorageintissuesinthesamefivespecies.

Oxygenstores/cm3kg–1

55

50

45

40

35

1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5Diveduration/min

Key: Antarcticfurseal(epipelagic)Californiasealion(epipelagic)

Australianfurseal(benthic)NewZealandsealion(benthic) Australiansealion(benthic)

[Source:ReprintedfromD.Costaetal.(2004)International Congress Series,1275,pp.359–366.‘Whendoesphysiologylimittheforagingbehaviouroffreelydivingmammals?.Copyright2004,withpermissionfromElsevier.]

(c) StatetheoxygenstoresforaNewZealandsealionforadiveof3.4minutes. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . cm3kg–1


– 5 –

Turn over


20EP05


(d) Usingthedatainthegraph,analysethecorrelationbetweendivedurationandoxygenstoresinthedifferentspecies. [2]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



20EP06


In another study on theAntarctic fur seal(epipelagic), scientistsmeasured the temperaturedifferencebetweentheskinofdivingsealsandthewateratalldepthsofthedives.Thedatashownisforonefursealduringoneperiodofdives.

depth

Depth/m

0

20

40

60

80

100

120 Temperaturedifference

16

14

12

10

8

6

4

2

0

Temperaturedifference

betweenskinandw

ater/C °

90 95 100 105 110 115 120Time/mins

[Source:AdaptedfromI.Boyd(2000)‘Skintemperaturesduringfree-rangingswimminganddivinginAntarcticfurseals’,The Journal of

Experimental Biology,203,pp.1907–1914.ReproducedwithpermissionofCompanyofBiologistsLtdviaCopyrightClearanceCenter.]

(e) Describe thevariations in the

(i) characteristicsofeachsuccessivediveduringtheperiodinvestigated. [2]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) difference between the temperature of the skin and thewater during the periodinvestigated. [2]

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– 7 –

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20EP07


(f) Explaintwomechanismsoradaptationsusedinmammalstomaintainaconstantbodytemperatureincoldenvironmentsthatcouldbeusedbypinnipeds. [2]

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(g) Suggest reasonsfortheobservedchangesoccurring in temperaturedifferencebetweenskinandwaterduringthedives in the sea. [3]

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20EP08


(h) Usingthedata,discussreasonsforpinnipedsdivingforlessthan3.5minutes. [3]

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–9–

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20EP09

2. Thefollowingshowsanelectronmicrographofalivercell.

2 µm

[Source:adaptedfromJ.L.Barattaetal.(2009)‘Cellularorganizationofnormalmouseliver:ahistological,quantitativeimmunocytochemical,andfinestructuralanalysis’,Histochemistry and Cell Biology,131(6),pages713–726.]

(a) Calculatethe

(i) magnificationofthelivercell. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) actualdiameterofthenucleusasmarkedontheelectronmicrograph. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . μm



20EP10


(b) Theelectronmicrographisahighermagnificationofalivercell.

X

0.5μm

[Source:www.histology.leeds.ac.uk/cell/assets/rough_ER2.gif.UsedwiththepermissionoftheFacultyofBiologicalSciences,UniversityofLeeds.]

(i) StatethenameoftheorganellelabelledX. [1]

..................................................................

(ii) Stateitsmainfunction. [1]

.................................................................. ..................................................................


– 11 –

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20EP11


(c) Outlinethesignificanceoftherelationshipbetweenthesurfaceareaandvolumeofacell. [2]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


20EP12

3. Thefollowingshowsadichotomouskey.

BirdW BirdX BirdY BirdZ

Dichotomouskeytorepresentbirds

1. a. Thebeakisrelativelylongandslender . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Certhidea

b. Thebeakisrelativelystoutandheavy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . goto2

2. a. Thebottomsurfaceofthelowerbeakisflatandstraight. . . . . . . . . Geospiza

b. Thebottomsurfaceofthelowerbeakiscurved . . . . . . . . . . . . . . . . . . goto3

3. a. Theloweredgeoftheupperbeakhasadistinctbend. . . . . . . Camarthynchus

b. Theloweredgeoftheupperbeakismostlyflat . . . . . . . . . . . . . . . Platyspiza

[Source:http://uoitbio2013.wordpress.com/taxonomy/dichotomous-keys/]

(a) Usingthedichotomouskeyabove,identifythegenusofbirdWandbirdZ. [1]

BirdW: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

BirdZ: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Identify,withareason,whichbirdcouldbesteatinsectsthatliveinsmallcracksintrees. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


– 13 –

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20EP13


(c) The environment where these four birds live has changed and there are now fewertrees producing nuts and fruit but more insects available for food. Describe how naturalselectioninthissituationcouldleadtoevolution. [3]

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20EP14

4. Inlate-onsetTay-Sachsdisease,neurologicaldisordersslowlyappearinadults.Thepedigreechart showsfourgenerationsofafamilyaffectedbythedisease.

I

II

III

A

B

Key: unaffectedmale unaffectedfemale malewithTay-Sachsdisease femalewithTay-Sachsdisease

(a) Determinethetypeofinheritanceshowninthepedigreechart. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Atthegenelocusforthedisease,theallelesareNandn.Deducethegenotypeoftheperson identifiedas

(i) A. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) B. [1]

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– 15 –

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20EP15

SECTION B

Answer two questions. Up to two additional marks are available for the construction of your answers.

Write your answers in the boxes provided.

5. (a) Outlinethefourlevelsofproteinstructure. [4]

(b) Describe the lock and keymodel of enzyme activity and how the induced fitmodelextendsit. [6]

(c) Musclecontractionisachemicalprocessinvolvingproteins.Explainhowskeletalmusclecontracts. [8]

6. (a) Draw a labelled diagram of the molecular structure of DNA, comprising of four

nucleotides. [5]

(b) Outlinetheeffectsofabasesubstitutionmutationinthecaseofsickle-cellanemia. [5]

(c) Givingonespecificexample,discuss genetic modification in organisms including thepotential benefits and possible harmful effects. [8]

7. (a) Statethesource,substrate,productsandoptimumpHconditionsforone namedamylase. [4]

(b) Outlinetheenergyflowbetweentrophiclevelsinafoodchain. [6]

(c) Explainthecontrolofbloodglucoseconcentrationsinhumans. [8]

8. (a) Distinguishbetweenaerobicandanaerobicrespiration. [5]

(b) Outlinethemetabolicprocessesduringgerminationofastarchyseed. [5]

(c) ExplaintheprocessesinvolvedintheKrebscycle. [8]


20EP16

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