20 pages

N11/4/BIOLO/HP2/ENG/TZ0/XX

Wednesday 16 November 2011 (afternoon)

BIOLOGYHIGHER LEVELPAPER 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.

2 hours 15 minutes

Candidate session number

0 0

© International Baccalaureate Organization 2011

Examination code

8 8 1 1 – 6 0 0 2

0 1 2 0

88116002

–2– N11/4/BIOLO/HP2/ENG/TZ0/XX

SECTION A

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

1. Stemcellsinthebonemarrowcanbeforcedintobloodvesselsinaprocesscalledmobilization.Mobilizationofstemcellsfromthebonemarrowintothebloodvesselsrepresentsthebasisformodernbonemarrowtransplantationprocedures.

Totesttheeffectoflightonthemobilizationofstemcells,miceweresubjectedtoasimulated“jetlag”byadvancingthelight-darkcycleby12hours.Thiswasdonebysubjectingmicetoa24-hourlightperiodbeforetheresultsshowninthegraphwererecorded.Theresultswerecomparedtothestemcellsincontrolmiceundernormalconditionsof12hoursoflight( )and12hoursofdarkness( ).

Key: Control Jetlag

Stemcellspermlblood

100

80

60

40

20

02 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

ControlJetlag

Time/hours

NaturebyNaturePublishingGroup.ReproducedwithpermissionofNaturePublishingGroupintheformatJournalviaCopyrightClearanceCenter.

(a) (i) Statethemaximumnumberofstemcellspermlbloodinthecontrolmice. [1]

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(ii) Determine thenumberofhoursof lightneededtorelease themaximumnumberofstemcells inblood incontrolmice. [1]

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(This question continues on the following page)

0 2 2 0

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(Question 1 continued)

(b) Distinguishbetweenthetrendsshowninthenumberofstemcellspermlbloodbythemicesubjectedtojetlagandthecontrolmice. [2]

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(c) Otherstudiessuggestthatagreaternumberofbloodstemcellsfortransplantationmaybeobtainediftheyareharvestedduringdarkness.Evaluatethishypothesis. [2]

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(Question 1 continued)

Oneimportantchemicalinthemobilizationofstemcellsisaprotein,CXCL12,whichmaintainsthestemcellsinsidethebonemarrow.ThebreakdownofCXCL12causesthemobilizationofstemcellstothebloodvessels.

ThegraphbelowshowsthemobilizationofstemcellsandtheproductionofmRNAforCXCL12whenthebonemarrowistreatedwithtwodifferentchemicals(isoprenalineandclenbuterol).

mRNA for CXCL12(% of control)

100 1005050 0

Control

isoprenaline

clenbuterol

Stem cells released

Méndez-Ferrer,S.,Lucas,D.,Battista,M.andFrenette,P.S.(2008)‘Haematopoieticstemcellreleaseisregulatedbycircadianoscillations’.Nature452:442–447.

(d) ExplainhowtheamountofmRNAforCXCL12givesan indicationof theamountofproteinCXCL12produced. [1]

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(e) ComparetheeffectofisoprenalineandclenbuterolwiththenormalreleaseofstemcellsandtheproductionofmRNAforCXCL12. [3]

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(This question continues on page 6)

0 4 2 0

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Answerswrittenonthispagewillnotbemarked.

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(Question 1 continued from page 4)

TypeIdiabetesisanautoimmunediseaseresultingfromdestructionoftheinsulin-producingβ cells in the islets ofLangerhans. Islet regeneration canoccurwhen stemcells reach thepancreasafterleavingthebonemarrow.

StudieshaveshownalinkbetweenCXCL12andtypeIdiabetes.MicepredisposedtodevelopthediseaseweregivenaninhibitorofCXCL12for3weeks.Theincidenceofdiabeteswasmeasuredafter28weeksandcomparedtocontrolmicethatwerenotgiventheinhibitor.

Incidenceofdiabetes

/%

70

60

50

40

30

20

10

0

Key: Control Withinhibitor

15 20 25 30 Age/weeks

[Source:adaptedfromQLeng,et al.,(2008),BMC Immunology,9,page51]

(f) (i) OutlinetheeffectofCXCL12inhibitionontheincidenceofdiabetes. [2]

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(This question continues on the following page)

0 6 2 0

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(Question 1 continued)

(ii) Suggesthow thebreakdownofCXCL12 in thebonemarrowmaybe related todiabetes. [1]

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(g) Evaluatethepossibleuseofisoprenalineinthetreatmentofdiabetes. [2]

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(h) Researchisbeingconductedintotreatmentfordiabetesbasedonstemcells.Discusstheethicalissuesinvolvedinstemcellresearch. [3]

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0 7 2 0

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2. (a) Thediagramshowsthestructureoftheleafofadicotyledonousplant.LabelIandII. [2]

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

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

Purvesetal.Life: The Science of Biology, Fourth Edition(2629-7)Figure29.27,Page685

(b) OutlinethefunctionofII. [1]

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0 8 2 0

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3. (a) PredictthegenotypicandphenotypicratiosofthepossibleoffspringofamalehemophiliacandafemalecarrierusingsuitablesymbolsfortheallelesinaPunnettgrid.

Genotypicratio:

[3]

Phenotypicratio:

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(b) Hemophilia is a disorder where the ability to control blood clotting or coagulationis impaired. Describe theprocessofbloodclotting. [2]

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0 9 2 0

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4. Thediagrambelowshowsthecarboncycle.

X

CO

2

CO

2

O2

O2

O2

O2 O

2

CO

2

CO

2

CO

2

CO

2C

O2

Phyt

opla

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4

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ry ro

ck

[Source:adaptedfromwww-das.uwyo.edu/~geerts/cwx/notes/chap01/carbon_cycle.jpeg]

(This question continues on the following page)

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(Question 4 continued)

(a) StatetheprocessoccurringatXandY. [2]

X: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Y: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) SuggestonetypeoforganismthatcanbeinvolvedinprocessZ. [1]

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(c) Explaintherelationshipbetweentheriseinconcentrationofatmosphericcarbondioxideandtheenhancedgreenhouseeffect. [3]

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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) Drawalabelleddiagramofthedigestivesystem. [4]

(b) Manypeoplecannotdigestlactoseandbenefitfromadietcontainingnolactose.Outlinetheproductionoflactose-freemilk. [6]

(c) Explain how the kidney helps to retain useful substances in the blood and eliminatesubstanceswhichthebodydoesnotneed. [8]

6. (a) Describetheproductionofsemen. [6]

(b) Explainthestructureandfunctionoftheplacenta. [8]

(c) Outlinethehormonalcontrolofbirth. [4]

7. (a) Definethetermschromosome,gene,alleleandgenome. [4]

(b) Comparethegeneticmaterialofprokaryotesandeukaryotes. [6]

(c) ExplaintheprocessofDNAreplication. [8]

8. (a) Drawtheabsorptionspectrumofchlorophyll. [4]

(b) Explaintheprocessofphotophosphorylationinchloroplasts. [8]

(c) Outlinehowtheglucoseproducedasaresultofphotosynthesisistransportedandstoredinplants. [6]

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