Biology Standard level Paper 1 - SmileTutorBiology Standard level Paper 3 Friday 6 November 2015...

N15/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0/XX

BiologyStandard levelPaper 1

Thursday 5 November 2015 (morning)

45 minutes

Instructions to candidates

• Do not open this examination paper until instructed to do so.• Answer all the questions.• For each question, choose the answer you consider to be the best and indicate your choice on

the answer sheet provided.• The maximum mark for this examination paper is [30 marks].

12 pages © International Baccalaureate Organization 20158815 – 6004

– 2 – N15/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0/XX

1. Twopopulationsofthesamefishspecieswerefeddifferentdietstoinvestigatetheeffectofdifferingnutritionontheirgrowth.Whatisanappropriatemethodtodeterminethesignificance ofaresultingdifference?

A. Calculatethemeanforeachpopulation

B. Calculatethestandarddeviationforeachpopulation

C. Graphtheresults

D. Performat-test

2. Whichshowstheorderofsizefromsmallesttolargest?

A. Viruses→cellmembranethickness→eukaryoticcells→prokaryoticcells

B. Cellmembranethickness→prokaryoticcells→viruses→eukaryoticcells

C. Cellmembranethickness→viruses→prokaryoticcells→eukaryoticcells

D. Viruses→cellmembranethickness→prokaryoticcells→eukaryoticcells

3. Animalcellsoftensecreteglycoproteinsasextracellularcomponents.Whatisaroleoftheseglycoproteins?

A. Adhesion

B. Additionalenergyreserve

C. Membranefluidity

D. Wateruptake

4. Duringwhichstagedoesthecellsurfaceareatovolumeratiodecrease?

A. Interphase

B. Metaphase

C. Telophase

D. Cytokinesis

– 3 –

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5. TheimagerepresentsanEscherichia coli.

X

[Source:https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/84/Escherichia_coli_by_togopic.png]

WhatisthefunctionofstructureX?

A. Activetransport

B. Attachment

C. Binaryfission

D. Cellrespiration

6. Whichalwayscontainscarbon,hydrogenandoxygen?

I. Carbohydrate II. Protein III. Fat

A. IandIIonly

B. IandIIIonly

C. IIandIIIonly

D. I,IIandIII

7. Whichmoleculecanbehydrolyzed?

A. Glycerol

B. Maltose

C. Fructose

D. Galactose


8. Thediagramshowsadinucleotide.

Bond

Whichtypeofbondisidentifiedbythearrow?

A. Phosphate

B. Hydrogen

C. Covalent

D. Peptide

9. WhatisrequiredtoreplicateDNA?

A. Temperatureof37°C

B. FreenucleotidescarryingA,C,GandTbases

C. Plasmids

D. Endonuclease

– 5 –

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10. Howistheinformationinthegeneticcodeused?

A. Topredictthegenotypeofgametes

B. Todistinguishprokaryoticgenomesfromeukaryoticgenomes

C. Todeducephenotypesinpedigreecharts

D. TotranslatemRNAintopolypeptides

11. Whatdescribesanaerobiccellrespiration?

A. Glucosebreakdowntopyruvate

B. Carbondioxidefixation

C. NoATPformation

D. Occursinthemitochondrion

12. Inapersonwhoisheterozygousforsickle-cellanemia,whereisthemutationfound?

A. Ineverygameteproduced

B. OnlyingametescarryinganXchromosome

C. Inallbraincells

D. Inbloodplasma

13. Duringwhichstageofmeiosisdoescrossingoverusuallyoccur?

A. ProphaseI

B. MetaphaseI

C. ProphaseII

D. MetaphaseII


14. Whatisthechromosomenumberinahumangametewithnon-disjunction?

A. 46

B. 45

C. 24

D. 23

15. InahumanwithtypeAblood,whatdeterminesthebloodgroup?

A. Sexchromosomes

B. Oneortwoalleles

C. Multiplealleles

D. Codominantalleles

16. Acolourblindmanandawomancarrierforcolourblindnesshaveason.Whatistheprobabilitythattheirsonwillbecolourblind?

A. 25%

B. 50%

C. 75%

D. 100%

17. LaboratoryanalysisofDNAfroma40000yearoldwoollymammothusedthepolymerasechainreaction(PCR).WhatroledidthePCRhaveintheanalysis?

A. DNAdenaturation

B. DNAcomparison

C. DNAseparation

D. DNAamplification

–7–

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18. TheimageshowsafemaleGoldenOrb-weavingspider(Nephila plumipes).Theycangrowaslargeas4cmandbuildwebsstrongenoughtotrapsmallbirdsforfood.

[Source:©MarkCrocker.Usedwithpermission.]

Whichofthefollowingdescribe(s)thisspider?

I. Primaryconsumer II. Heterotroph III. Arthropod

A. Ionly

B. IandIIonly

C. IIandIIIonly

D. I,IIandIII

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19. ImageIshowsaspottedhyena(Crocuta crocuta)andimageIIshowsaleopardtortoise(Geochelone pardalis).

ImageI ImageII

[Source:DesertUSA.Com] [Source:“Geochelonepardalisbw01”byBertholdWerner-Ownwork.LicensedunderCCBY-SA3.0viaCommons-https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Geochelone_pardalis_bw_01.jpg#/media/File:Geochelone_pardalis_bw_01.jpg]

Basedontheirdiet,thefecesofspottedhyenasappearwhitebecauseofhighcalciumcontent. Leopardtortoiseseathyenafeces.Whatwouldexplainsuchtortoisebehaviour?

A. Theyaresaprotrophs.

B. Theytransformenergywith100%efficiency.

C. Theyneedtoformbonesandshell.

D. Theyonlyeatinorganicmatter.

– 9 –

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20. Thediagramrepresentsthecarboncycle.

Respiration in decomposers

Fossilization

Death

DeathFeeding

Carbon infossil fuels

Organic compounds in animals

Carbon compoundsin dead organic matter

Organic compounds in green plants

Carbon dioxide inthe atmosphere

Respiration

Photosynthesis

Combustion

Respiration

[Source:adaptedfromhttp://content.answcdn.com]

Whichprocesshasthegreatestrelativeroleintransferringcarbon?

A. Decomposition

B. Combustion

C. Photosynthesis

D. Cellrespiration

21. Whatcontributestotheenhancedgreenhouseeffect?

A. Ozonefromviolentthunderstorms

B. Carbonparticlesindieselengineexhaust

C. Methanefromagriculturalsources

D. Carbondioxidefromactivevolcanoesaroundtheworld

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22. TheimageshowsanAcacia tortilistreewhichisoneof13speciesofAcacia.AllsuchfloweringtreesareexamplesofFabaceae.

[Source:“Eat267”.LicensedunderCCBY-SA3.0viaCommons- https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eat267.jpg#/media/File:Eat267.jpg]

WhatisthehighestleveloftaxaforAcacia tortilis?

A. Acacia

B. Tortilis

C. Fabaceae

D. Angiospermophyta

23. Darwindescribedevolutionas“descentwithmodification”.Whatwouldmakeevolutionlessprobable?

A. Stableenvironment

B. Migration

C. Variationinoffspring

D. Randommutation

24. Whatstructuresinthesmallintestinetransportmostfats?

A. Collectingducts

B. Capillaries

C. Veins

D. Lacteals

– 11 –

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25. Whatcausesheartventriclestofillwithblood?

I. Atrialcontraction II. Closingofatrioventricularvalves III. Openingofsemilunarvalves

A. Ionly

B. IandIIonly

C. IIandIIIonly

D. IIIonly

26. WhichisthecorrectstatementconcerningHIVandAIDS?

A. AllHIVpatientshaveAIDS.

B. HIVandAIDSaretransmittedonthesexchromosomes.

C. AllAIDSpatientshaveHIV.

D. HIVandAIDSneutralizeantibodies.

27. Howdoesthehypothalamusrespondtoaveryhighbodytemperature?

A. Increasesmusclecontraction

B. Stopsreceivingsensoryinput

C. Causesdilationofskinarterioles

D. Slowstheheartrate

28. WhatisacharacteristicoftypeIIdiabetes?

A. Insufficientinsulin

B. Insulininsensitivity

C. Excessglucagon

D. Lowwhitebloodcellcount


29. Whichtwohormonespromotethickeningoftheendometrium?

A. FSHandLH

B. EstrogenandFSH

C. LHandestrogen

D. Progesteroneandestrogen

30. Whentheleftventricleisrelaxed,whatisthestateofthevalves?

Atrioventricular valve Semilunar valve

A. closed closed

B. closed open

C. open closed

D. open open

N15/4/BIOLO/SP2/ENG/TZ0/XX


• 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 one question.• Write your answers in the boxes provided.• A calculator is required for this paper.• The maximum mark for this examination paper is [50 marks].

Candidate session number



1 hour 15 minutes

20 pages © International Baccalaureate Organization 20158815 – 6005

20EP01

– 2 – N15/4/BIOLO/SP2/ENG/TZ0/XX

Section A

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

1. Sockeye salmon (Oncorhynchus nerka) spend the first years of their lives in the freshwater lakes of Alaska before migrating to marine waters. Their first months in marine waters are spent foraging and growing near the shore line. They then move to offshore regions of the North Pacific Ocean for 2 to 3 years.

Fork length

[Source: “Oncorhynchus nerka” by Timothy Knepp of the Fish and Wildlife Service. - US Fish and Wildlife Service. Licensed under Public Domain via Commons -

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Oncorhynchus_nerka.jpg#/media/File:Oncorhynchus_nerka.jpg]

The graph shows fork length frequency of juvenile O. nerka caught during their first months in marine waters in autumn 2008 and ocean age one O. nerka caught 15 months later during winter 2009 in the North Pacific Ocean.

Number of O. nerka

60

50

40

30

20

10

0 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300

Fork length / mm

Key: autumn 2008 (juvenile O. nerka) winter 2009 (ocean age one O. nerka)

[Source: Adapted from Edward V. Farley, Alexander Starovoytov, Svetlana Naydenko, Ron Heintz, Marc Trudel, Charles Guthrie, Lisa Eisner and Jeffrey R. Guyon (2011) ‘Implications of a warming eastern Bering Sea for Bristol Bay sockeye salmon’.

ICES Journal of Marine Science, 68 (6), pages 1138–1146, by permission of Oxford University Press.]

(This question continues on the following page)

20EP02

– 3 –

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(Question 1 continued)

(a) Identify the most frequent fork length for O. nerka caught during autumn 2008 and winter 2009. [1]

Autumn 2008: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Winter 2009: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Distinguish between the fork lengths of O. nerka in autumn 2008 and winter 2009. [2]

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(c) Suggest a reason for the variation in fork length of ocean age one O. nerka. [1]

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20EP03



Protein content in O. nerka was measured to evaluate possible differences during their first 15 months at sea. The graph shows the relationship between fork length and total protein content per O. nerka caught during autumn 2008 and winter 2009.

Total protein contentper O. nerka

/ g

70

60

50

40

30

20

10

0 0 150 200 250 300 350

Fork length / mm

Key: autumn 2008 (juvenile O. nerka) winter 2009 (ocean age one O. nerka)

[Source: Adapted from Edward V. Farley, Alexander Starovoytov, Svetlana Naydenko, Ron Heintz, Marc Trudel, Charles Guthrie, Lisa Eisner and Jeffrey R. Guyon (2011) ‘Implications of a warming eastern Bering Sea for Bristol Bay sockeye salmon’.

ICES Journal of Marine Science, 68 (6), pages 1138–1146, by permission of Oxford University Press.]

(d) (i) Compare the protein content for O. nerka caught during autumn 2008 and winter 2009. [2]

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(ii) Outline the difficulty in predicting the age of O. nerka from fork length. [1]

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20EP04

– 5 –

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(e) Using the data, suggest one reason for the relationship between protein content and fork length. [1]

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20EP05



(f) Scientists measured mercury levels in different fish. The table shows the results.

Mercury / µg g–1

Mean Standard deviation Minimum Maximum Number of

samples

Cod 0.111 0.066 0.001 0.989 115

Monkfish 0.181 0.075 0.056 0.289 9

Shark 0.979 0.626 0.001 4.540 356

Trout 0.071 0.025 0.001 0.678 35

(i) Compare the results shown in the table for monkfish and shark. [2]

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(ii) Suggest additional information that would be helpful in evaluating these data. [1]

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(g) State which type of fish shows the most variation. [1]

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20EP06

– 7 –

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2. The diagrams show a virus and a bacterium.

Virus Bacterium

200 nm

1 µm

[Source: Adapted from http://cronodon.com. Used with permission.]

[Source: Image courtesy of the Microbiology Society.]

(a) Calculate the magnification of the bacterium. [1]

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(b) State the method that bacteria use to divide. [1]

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20EP07



(c) Outline the effectiveness of antibiotics against viruses and bacteria. [1]

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(d) Saprotrophic organisms, such as Mucor species, are abundant in soils.

(i) Define saprotrophic organisms. [1]

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(ii) State one role of saprotrophic organisms in the ecosystem. [1]

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20EP08

– 9 –

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3. The graph shows a sigmoid population growth curve.

Population size

X

Y

Time

(a) Identify the phases labelled X and Y. [1]

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

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

(b) Outline how fossil records can provide evidence for evolution. [2]

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20EP09



(c) The table summarizes the genome size of several organisms.

Organism type Organism Genome size / base pairs Bacterium Helicobacter pylori 1 667 867

Fruit fly Drosophila melanogaster 130 000 000

Rice Oryza sativa 420 000 000

Human Homo sapiens 3 200 000 000

(i) Distinguish between the terms genotype and phenotype. [1]

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(ii) Outline a structural difference between the chromosomes of Helicobacter pylori and Homo sapiens. [1]

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(iii) Deduce the percentage of adenine in Oryza sativa if the proportion of guanine in that organism is 30 %. [1]

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20EP10

– 11 –

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(d) The figure shows a pedigree chart for the blood groups of three generations.

X

(i) Deduce the possible phenotypes of individual X. [1]

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(ii) Describe ABO blood groups as an example of codominance. [1]

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4. (a) Draw a labelled diagram showing the interconnections between the liver, gall bladder, pancreas and small intestine. [2]

(b) Outline the role of glucagon in homeostasis of glucose. [2]

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(c) List two examples of polysaccharides. [1]

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Section B

Answer one question. Up to two additional marks are available for the construction of your answer. Write your answers in the boxes provided.

5. (a) Draw a labelled diagram of a section of DNA showing four nucleotides. [5]

(b) Outline a technique used for gene transfer. [5]

(c) Explain how evolution may happen in response to an environmental change. [8]

6. (a) Outline the stages of the cell cycle. [5]

(b) Explain the process of translation in cells. [8]

(c) Outline the production of a dipeptide by a condensation reaction, showing the structure of a generalized dipeptide. [5]

7. (a) Draw a labelled diagram of a motor neuron. [5]

(b) Explain how an impulse passes along the membrane of a neuron. [8]

(c) Describe the process of endocytosis. [5]

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20EP19


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20EP20



Friday 6 November 2015 (afternoon)Candidate session number

1 hour


• 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.• Write your answers in the boxes provided.• A calculator is required for this paper.• The maximum mark for this examination paper is [36 marks].

Option QuestionsOption A — Human nutrition and health 1 – 3Option B — Physiology of exercise 4 – 6Option C — Cells and energy 7 – 9Option D — Evolution 10 – 12Option E — Neurobiology and behaviour 13 – 15Option F — Microbes and biotechnology 16 – 18Option G — Ecology and conservation 19 – 21

© International Baccalaureate Organization 201531 pages8815 – 6006

32EP01


Option A — Human nutrition and health

1. Nationally representative data was collected on body mass index (BMI) from 1985 to 2004. The graph shows overweight and obesity patterns in adult males and females from seven countries.

Percentage of total

population / %

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

m

ale

fem

ale

mal

e

fem

ale

mal

e

fem

ale

mal

e

fem

ale

mal

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ale

mal

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mal

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fem

ale

USA Australia UK Brazil Morocco China Indonesia

Key: males obese (BMI 30.0 and above) overweight (BMI 25.0 to 29.9)

females obese (BMI 30.0 and above) overweight (BMI 25.0 to 29.9)

[Source: Republished with permission of the American Society for Nutrition, from B. Popkin (2006) American Journal of Clinical Nutrition, 84, pages 289–298; permission conveyed through Copyright Clearance Center, Inc.]

(a) State which country has the lowest total percentage of overweight and obese adults. [1]

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(Option A continues on the following page)

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– 3 –

Turn over


(Option A, question 1 continued)

(b) Distinguish between the levels of male obesity and female obesity. [2]

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(c) Compare the overweight and obesity patterns in Australia and Morocco. [2]

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(d) Suggest two possible reasons for the differences in BMI from the reported countries. [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


32EP03


(Option A continued)

2. (a) List two natural food sources of vitamin D in human diets. [1]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) DiscusshowtheriskofvitaminDdeficiencyfrominsufficientexposuretosunlightcanbe balanced against overexposure. [3]

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32EP04

– 5 –

Turn over



3. (a) Inthepast,foodcompanieshavepromotedartificialmilkoverbreastfeeding.Distinguishbetweenthecompositionofartificialmilkusedforbottle-feedingbabies and human milk. [2]

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(b) Explain the possible health consequences of a high fat diet. [3]

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(c) The recommended intake of vitamin C was determined by experiments involving humans and small mammals. Outline the role of animal testing in determining the recommended levels of vitamin C. [2]

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End of Option A

32EP05


Option B — Physiology of exercise

4. Creatine supplementation has been marketed to athletes as a way of enhancing performance. Following a control trial, nine competitive male cyclists were randomly assigned to receive either a creatine or placebo supplement. The cyclists then rode for 5 kilometers at a set intensity and sprinted the last 200 meters. This sequence was repeatedfivetimeswithoutstopping.Thetableshowstheeffectofcreatinesupplementation(+ creatine) on sprint time, heart rate and VO2 max. Values are mean standard deviation.

Sprint 1 Sprint 2 Sprint 3 Sprint 4 Sprint 5

Sprint time / seconds

Control 17.05 0.92 17.46 0.59 17.77 0.52 18.24 1.00 18.21 1.11

Placebo 17.20 0.64 17.53 0.61 17.93 0.77 18.47 0.74 18.34 0.97

+ Creatine 16.92 1.03 17.45 1.05 17.86 1.11 18.06 0.97 18.18 1.45

Heart rate / b min–1

Control 163 08 167 08 169 08 172 06 169 08

Placebo 163 09 167 10 168 08 168 09 170 08

+ Creatine 165 10 167 08 168 05 168 08 169 11

VO2 max / dm3 min–1

Control 4.24 0.20 4.33 0.28 4.20 0.40 4.14 0.41 4.03 0.47

Placebo 4.18 0.38 4.16 0.53 4.17 0.54 3.98 0.64 4.00 0.62

+ Creatine 4.19 0.33 4.30 0.40 4.14 0.42 4.04 0.36 4.03 0.47

[Source: D. Levesque et al. ‘Creatine Supplementation: Impact on Cycling Sprint Performance’ (2007) Journal of Exercise Physiology online, 10 (4)]

(a) State which sprint was completed in the least amount of time. [1]

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(Option B continues on the following page)

32EP06

– 7 –

Turn over


(Option B, question 4 continued)

(b) Calculate the difference in VO2 max between the control mean and + creatine in sprint 4, giving the units. [1]

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(c) Outline the effect of placebo and + creatine treatments on heart rate during the trials. [2]

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(d) DefineVO2 max. [1]

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(e) Evaluate the data regarding the hypothesis that creatine supplementation enhances athletic performance. [2]

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32EP07


(Option B continued)

5. (a) Draw a labelled diagram showing the arrangement of proteins in a sarcomere. [3]

(b) Distinguishbetweenfastmusclefibresandslowmusclefibres. [2]

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32EP08

– 9 –

Turn over



6. (a) OutlinethemethodofATPproductionusedbymusclefibresduringexerciseofvaryingintensity and duration. [3]

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(b) Discussthepossiblebenefitsofwarm-uproutines. [3]

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End of Option B

32EP09


Option C — Cells and energy

7. The Haberlea rhodopensis plant is capable of tolerating extreme dryness. Chlorophyll levels and CO2 assimilation were evaluated during dehydration and rehydration using plants grown in shade and sunlight. Graph A shows the changes in chlorophyll content with increasing dehydration and during rehydration. Graph B shows the changes in CO2 assimilation with increasing dehydration and during rehydration.

Graph A Graph B

Chl

orop

hyll

/ mg

g–1

6

5

4

3

2

1

0 100 50 25 100 (dehydration) (rehydration)

Water content / %

CO

2 ass

imila

tion

/ µm

ol m

–2 g

–1

9876543210

100 50 25 100 (dehydration) (rehydration)

Water content / %

Key: shade sunlight

[Source: adapted from K Georgieva, et al., (2013), 15th International Conference on Photosynthesis, pages 536–542]

(a) State the level of chlorophyll at 50 % water content for plants growing in sunlight, giving the units. [1]

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(Option C continues on the following page)

32EP10

– 11 –

Turn over


(Option C, question 7 continued)

(b) Outline the effect of sunlight and shade on CO2 assimilation during dehydration. [2]

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(c) Compare the effect of rehydration on chlorophyll levels in plants grown in shade and sunlight. [2]

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(d) Using the data, deduce, with a reason, two stages of photosynthesis that may be limited during dehydration in a plant. [2]

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32EP11


(Option C continued)

8. (a) State onedifferenceinfunctionbetweenfibrousproteinsandglobularproteins. [1]

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(b) Describetheinduced-fitmodelofenzymeaction. [3]

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32EP12

– 13 –

Turn over



9. (a) Draw a labelled diagram showing the structure of a chloroplast. [3]

(b) Explain how energy is released and used to make ATP by electron carriers in the electron transport chain during aerobic respiration. [4]

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End of Option C

32EP13


Option D — Evolution

10. Modern human mothers give birth to proportionately larger infants than apes do, but it is not clear when this change occurred over the course of human evolution. The graph shows the infant mass relative to mother mass in primates, extinct hominids and modern humans.

Gorilla gorilla

Pan troglodytes (chimpanzee)

Ardipithecus ramidus

Australopithecus afarensis

Australopithecus africanus

Paranthropus robustus

Paranthropus boisei

Homo habilis

Homo erectus

Homo sapiens

0 1 2 3 4 5 6 Infant mass relative to mother mass / %

Key: non-hominidprimates extinct hominids modern humans

[Source: Text: PNAS, 2011, vol. 108 (3), 1022–1027, Figure 2http://www.pnas.org/content/108/3/1022.full

Photo:“Chimpanzeemomandbabycropped”byOriginaluploaderwasStevefromFlickr,modifiedbyTheHighFinSpermWhale(talk)-babychimp.LicensedunderCCBY-SA2.0viaCommons-https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chimpanzee_

mom_and_baby_cropped.jpg#/media/File:Chimpanzee_mom_and_baby_cropped.jpg]

(Option D continues on the following page)

32EP14

– 15 –

Turn over


(Option D, question 10 continued)

(a) State the infant mass relative to mother mass of Homo sapiens. [1]

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

(b) Outline the difference in infant mass relative to mother mass in extinct hominids and modern humans. [1]

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(c) Suggest a hypothesis, based on evidence in the data, for when the shift to giving birth to larger infants occurred in the evolution of humans. [2]

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(d) Suggest one disadvantage of infants being born with a relatively large size in humans. [1]

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32EP15


(Option D continued)

11. (a) Radioactiveiodine-131isleakingintothePacificOceanfromthedamagedFukushimaNumber One Power Plant. Thegraphshowsthedecaycurveofiodine-131.

Iodine-131parent isotope

/ %

100908070605040302010

0 0 8 16 24 32 40 48 56 64

Elapsed time / days

Deducethehalf-lifeofiodine-131fromthedecaycurve,givingtheunits. [1]

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(b) State an example of balanced polymorphism. [1]

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32EP16

– 17 –

Turn over



(c) Compare convergent and divergent evolution. [3]

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32EP17



12. (a) There is evidence that prokaryotes were responsible for changes in the atmospheric gases 3.5 billion years ago. Outline the role of bacteria in producing anoxygen-richatmosphere. [3]

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(b) Discuss the evidence supporting the endosymbiotic theory for the origin of eukaryotes. [3]

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(c) Gaining popularity in the early 21st century, the Paleolithic diet recommends following a similardiettotheancienthunter-gatherers.Outlinethecorrelationbetweenthechangein diet and increase in brain size during hominid evolution. [2]

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End of Option D

32EP18

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32EP19


Option E — Neurobiology and behaviour

13. Lizards living in the Kalahari Desert of southern Africa are diurnal (active in daylight). Scientists studied this rhythmical behaviour during different seasons of the year. Observations were made of the number of lizards active each hour and this was recorded as a percentage of the total number of lizards that were active. The graph shows the results for the Southern Spiny Agama (Agama hispida) lizard. Between the hours of 19:00 and 7:00 the lizards were inactive.

[Source:ImagecourtesyofTrevorHardaker.www.hardaker.co.za]

Active lizards / %

35

30

25

20

15

10

5

0

7:00

8:00

9:00

10:0

0

11:0

0

12:0

0

13:0

0

14:0

0

15:0

0

16:0

0

17:0

0

18:0

0

19:0

0

Time of day / h

Key: winter spring summer

[Source:R.B.HueyandE.P.Pianka(1977)Ecology, 58 (5), pages 1066–1075.]

(Option E continues on the following page)

32EP20

– 21 –

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(Option E, question 13 continued)

(a) State one time in spring when 5 % of the lizards were active. [1]

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(b) (i) Winter and summer weather conditions differ in the Kalahari Desert. Compare the results for summer and winter. [3]

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(ii) The temperatures differ in summer and winter. Suggest one other possible reason why the lizard activity differs in summer and winter. [1]

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(c) The body temperature of the lizard is similar to environmental temperature. State the type of receptors that could detect changes in external temperature. [1]

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32EP21


(Option E continued)

14. (a) Drawalabelleddiagramofareflexarcforapainwithdrawalreflex. [4]

(b) Distinguish between innate behaviour and learned behaviour. [3]

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32EP22

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(Option E continued)

15. (a) Identify the type of retinal cells that function best in dim light. [1]

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(b) Explain how cocaine affects synaptic transmission at synapses in the brain. [3]

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(c) The image shows the human ear.

[Source:“AnatomyoftheHumanEarblank”byAnatomy_of_the_Human_Ear.svg:ChittkaL,Brockmannderivativework:M•Komorniczak-talk--Anatomy_of_the_Human_Ear.svg.

LicensedunderCCBY2.5viaWikimediaCommons-https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anatomy_of_the_Human_Ear_blank.svg#/media/File:Anatomy_of_the_Human_Ear_blank.svg]

Outline the role of the round window in the perception of sound. [1]

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End of Option E

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Option F — Microbes and biotechnology

16. DataonmicrobialresistancetothefluoroquinolonefamilyofantibioticswascollectedinUS hospitals. The graph shows the relationship between Pseudomonas aeruginosa, otherGram-negativebacteriaandtheuseoffluoroquinolonefrom1993to2000.

(a) State the percentage of P. aeruginosathatwereresistanttofluoroquinolonein1996. [1]

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(Option F continues on the following page)

Graph removed for copyright reasons

32EP24

– 25 –

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(Option F, question 16 continued)

(b) ComparethetrendsinfluoroquinoloneuseandresistancetofluoroquinoloneinotherGram-negativebacteriabetween1993and2000. [2]

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(c) Predict the results if data from the same hospitals were collected for P. aeruginosa resistance in 2001. [1]

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(d) Discuss the implications of the data in the graph for the health of patients. [3]

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(Option F continued)

17. (a) Distinguish between the characteristics of eubacteria and eukaryotes. [3]

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(b) Outlinetheprocessofnitrogenfixationbyanamedfree-livingbacterium. [2]

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(Option F continued)

18. (a) Improper food preparation can lead to food poisoning. State one recommended treatment for a named example of food poisoning. [2]

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(b) Researchers are studying several ways to treat cancer using gene therapy. Discuss the risks of gene therapy. [4]

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End of Option F

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Option G — Ecology and conservation

19. The distributions of many terrestrial organisms are currently shifting in latitude in response to changing climate. The graph shows the latitudinal shifts of the northern range boundaries of species within two taxonomic groups that were observed over 25 years in Britain. Positive latitudinal shifts indicate that a species now inhabits areas further to the north than it did before and negative shifts indicate that the northern edge of the range has moved south.

Percentage of spider species

/ %

35

30

25

20

15

10

5

0 –100 –50 0 50 100 150 200 250 300 350

Percentage of ground beetle

species/ %

35

30

25

20

15

10

5

0 –100 –50 0 50 100 150 200 250 300 350

Latitude shifts / km

Key: zero shift median shift

[Source:I-ChingChen,JaneK.Hill,RalfOhlemüller,DavidB.Roy,andChrisD.Thomas.“RapidRangeShiftsofSpeciesAssociatedwithHighLevelsofClimateWarming”(2011)Science, 333 (6045), pages 1024–1026.

Reprinted with permission from AAAS. Readers may view, browse, and/or download material for temporary copying purposes only, provided these uses are for noncommercial personal purposes.

Exceptasprovidedbylaw,thismaterialmaynotbefurtherreproduced,distributed,transmitted,modified,adapted,performed,displayed, published, or sold in whole or in part, without prior written permission from the publisher.]

(Option G continues on the following page)

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(Option G, question 19 continued)

(a) State which taxonomic group shows the greatest median shift. [1]

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(b) Calculate the percentage of ground beetles that are below the zero shift. [1]

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(c) Compare the changes in the range of ground beetles with the changes in the range of spiders. [2]

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(d) Spiders and ground beetles are both predators. Discuss possible effects on other species resulting from the latitudinal shift of the predators. [2]

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(e) Suggest one possible cause for the disappearance of some species from the northerly areas of their range. [1]

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(Option G continued)

20. (a) Definebiomass. [1]

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(b) Explain how living organisms can change the abiotic environment during primary succession. [3]

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(c) (i) Distinguish between the biosphere and biomes. [1]

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(ii) Outline the typical yearly temperatures and vegetation found in a named biome. [2]

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(Option G continued)

21. (a) State the process where pesticides such as DDT become more concentrated at each trophic level. [1]

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(b) Explain what is meant by the niche concept. [3]

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11 pages






45 minutes

© International Baccalaureate Organization 2016

Friday 4 November 2016 (morning)

8816 – 6004


1. Which feature of striated muscle cells allows them to be considered as a possible exception to the cell theory?

A. They are found in multicellular organisms.

B. They contain more than one nucleus.

C. They are specialized for movement.

D. They do not carry out mitosis.

2. Which characteristic of stem cells makes them useful for treating Stargardt’s disease?

A. They can differentiate into retinal cells.

B. They are readily available from especially created embryos.

C. They transport white blood cells to the eyes.

D. Theydividebybinaryfissionsoprovidesufficientcells.

3. The cell membrane model proposed by Davson–Danielli was a phospholipid bilayer sandwiched between two layers of globular protein. Which evidence led to the acceptance of the Singer–Nicolson model?

A. The orientation of the hydrophilic phospholipid heads towards the proteins

B. The formation of a hydrophobic region on the surface of the membrane

C. The placement of integral and peripheral proteins in the membrane

D. The interactions due to amphipathic properties of phospholipids

4. What provides evidence for the endosymbiotic theory?

A. Mitochondrial DNA in eukaryotic cells

B. 70S ribosomes in prokaryotic cells

C. Gene transfer from prokaryotic cells to eukaryotic cells using plasmids

D. Prokaryotic cells (Escherichia coli ) in the large intestine digest proteins

– 3 –

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5. Which mitotic phase is labelled X in the micrograph of an onion (Allium cepa) root tip?

X

[Source: adapted from Microscope-microscope.org (www.microscope-microscope.org)]

A. Prophase

B. Metaphase

C. Anaphase

D. Telophase

6. Which type of reaction is the breakdown of starch into sugars?

A. Denaturation

B. Reduction

C. Catabolic

D. Condensation


7. The diagram shows a molecular structure.

CH2

CH2

CH2

C

CH3

H CH3

CH3

CH3

CH

H3C

HO

Which type of molecule is shown?

A. Amino acid

B. Lipid

C. Carbohydrate

D. Nucleotide

8. Which properties explain the ability of water to dissolve solutes?

I. Polarity of water molecules

II. Highspecificheatcapacityofwater

III. Hydrogen bonding

A. I and II only

B. I and III only

C. II and III only

D. I, II and III

– 5 –

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9. A fever in a normally healthy adult during an illness is not usually a problem and can be regarded as a defence mechanism. However, a fever higher than 41 °C might be dangerous. What is the cause of the possible damage due to a high fever?

A. Loss of body mass

B. Muscle damage due to shivering

C. Overactive metabolic enzymes

D. Spread of infection

10. What is a similarity between DNA and RNA?

A. Both are polymers of nucleotides.

B. Both are composed of antiparallel strands.

C. Both contain adenine, cytosine and thymine.

D. Both contain ribose sugar.

11. What enables bacteria to produce human growth hormone?

A. DNA replication is semi-conservative.

B. The polymerase chain reaction can be used.

C. They need the hormone for growth.

D. The genetic code is universal.


12. Which pair of molecules are products of aerobic and anaerobic cell respiration in some organisms?

Aerobic cell respiration Anaerobic cell respiration

A. oxygen pyruvate

B. lactate adenosine triphosphate

C. carbon dioxide glucose

D. adenosine triphosphate carbon dioxide

13. What is produced by somatic-cell nuclear transfer?

A. Adult sheep

B. Cloned embryos

C. Rooted stem-cuttings

D. Geneticallymodifiedfood

14. The diploid number of chromosomes in humans (Homo sapiens) is 46 and the diploid number of chromosomes in rice (Oryza sativa) is 24. What does this indicate about diploid chromosome numbers?

A. Plant species have a lower diploid number of chromosomes than animals.

B. Members of a species have the same diploid number of chromosomes.

C. The evolutionary progress of species is determined by the diploid number of chromosomes.

D. The complexity of the organisms is correlated to the diploid number of chromosomes.

15. Which is a valid comparison between prokaryotic and eukaryotic DNA?

Prokaryotic DNA Eukaryotic DNA

A. one circular chromosome one linear chromosome

B. plasmids present plasmids absent

C. contains uracil contains thymine

D. associated with histones associated with proteins

– 7 –

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16. The diagram shows a pedigree chart.

Key:Normal femaleAffected femaleNormal maleAffected male

What does it reveal about the inheritance of the blood disorder beta-thalassaemia?

A. The allele is autosomal recessive.

B. The allele is autosomal dominant.

C. The allele is sex-linked.

D. The allele is co-dominant.

17. Whatistheclassificationofanorganismthatisabletomakeorganiccompoundsfrominorganic nutrients?

A. Autotroph

B. Consumer

C. Detritivore

D. Saprotroph

18. What restricts the length of a food chain?

A. Energy losses between the trophic levels

B. A greater biomass at the higher trophic levels

C. The number of species in the food web

D. The consumption of waste by detritivores


19. Lichens are returning to the forests of the industrial areas of the United Kingdom due to strict pollution control.

[Source: adapted from www.the-scientist.com]

What is the expected outcome in the population of peppered moths (Biston betularia)?

A. Increased numbers of light-coloured peppered moths

B. Increased industrial melanism in peppered moths

C. Increased predation of peppered moths

D. Increased speciation of peppered moths

20. Which evidence for evolution do the common features in the bone structure of vertebrate limbs provide?

A. Adaptive radiation

B. Divergent radiation

C. Convergent evolution

D. Discontinuous variation

21. What is the major contributor to the increase in antibiotic resistance in bacteria?

A. Sexual reproduction

B. Mutation

C. Natural selection

D. New antibiotics

– 9 –

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22. In which domain are bryophyta found?

A. Plantae

B. Archaea

C. Eubacteria

D. Eukaryote

23. ThescientificnameoftheWakatobiflowerpeckerisDicaeum kuehni.

[Source: By Seán B. A. Kelly, David J. Kelly, Natalie Cooper, Andi Bahrun, Kangkuso Analuddin, Nicola M. Marples - Edit of File:Dicaeum_celebicum_compared_to_Dicaeum_kuehni_(realigned).jpg, CC BY 4.0,

https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=33618785]

Which species is most closely related?

A. Amerila kuehni

B. Wakatobi white-eye

C. Kuehneon duchyense

D. Dicaeum celebicum

24. What is the main method of transport of monosaccharides such as fructose across the intestinal epithelium?

A. Osmosis

B. Facilitated diffusion

C. Endocytosis

D. Active transport


25. What is the position of heart valves when blood pressure is highest in the aorta?

Atrioventricular valves Semilunar valves

A. open closed

B. closed open

C. closed closed

D. open open

26. Why is penicillin notusedinthetreatmentofhumanimmunodeficiencyvirus(HIV)?

A. HIVpatientsmaybeallergictopenicillin.

B. Penicillin does not affect viruses.

C. Penicillin affects helper T-cell metabolism.

D. Penicillin causes antibiotic resistance.

27. What is the purpose of pulmonary surfactant?

A. Promotes capillary growth

B. Decreases surface tension

C. Adheres alveoli and capillaries

D. Stretches the inside surface of the alveoli

28. Which conditions are correct for inspiration?

Muscles contracted Pressure in thorax

A. external intercostal decreases

B. internal intercostal increases

C. diaphragm increases

D. abdominal decreases


29. Which hormone controls circadian rhythms?

A. Thyroxin

B. Melatonin

C. Leptin

D. Glucagon

30. Which is a negative feedback mechanism in the menstrual cycle?

A. Follicle stimulating hormone inhibits estrogen

B. Estrogen inhibits luteinizing hormone

C. Estrogen inhibits follicle stimulating hormone

D. Progesterone inhibits estrogen

N16/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0/XX/M

2 pages

Markscheme

November 2016

Biology

Standard level

Paper 1

– 2 – N16/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0/XX/M

1. B 16. A 31. – 46. – 2. A 17. A 32. – 47. – 3. C 18. A 33. – 48. – 4. A 19. A 34. – 49. – 5. B 20. A 35. – 50. – 6. C 21. C 36. – 51. – 7. B 22. D 37. – 52. – 8. B 23. D 38. – 53. – 9. C 24. B 39. – 54. – 10. A 25. B 40. – 55. – 11. D 26. B 41. – 56. – 12. D 27. B 42. – 57. – 13. B 28. A 43. – 58. – 14. B 29. B 44. – 59. – 15. B 30. C 45. – 60. –

16EP01

16 pages


Friday 4 November 2016 (morning)



• 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 one question.• Write your answers in the boxes provided.• A calculator is required for this paper. • The maximum mark for this examination paper is [50 marks].

1 hour 15 minutes

© International Baccalaureate Organization 2016


8816 – 6005

16EP02


Section A


1. Beavers are large rodents that live in waterways throughout the northern hemisphere. Dams made by beavers change the temperature of the streams and affect the mayfly, Baetis bicaudatus. In the summer of 2008, beaver ponds in West Brush Creek and Cement Creek, Colorado, were studied to evaluate their impacts on mayflies. The study sites included streams flowing into (upstream) and out of (downstream) each beaver pond.

[Source: adapted from https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/d4/Beaver_lodge.jpg/330px-Beaver_lodge.jpg]

Mayflies, including the species B. bicaudatus, are aquatic insects that hatch and spend their larval stages in water emerging from the water as adults. Larger females produce an increased number of better quality eggs.


Removed for copyright reasons

16EP03

– 3 –

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The table shows the mean temperature differences (downstream – upstream) and mean dry mass for female and male mayflies.

Beaver pond

Relative height of dam

Mean temperature differences

/ °C

Mean dry mass / mgFemale Male

Up-stream

Down-stream Difference Up-

streamDown-stream Difference

Wes

t Bru

sh

Cre

ek

1 low + 0.1 1.97 1.83 – 0.14 1.39 1.37 – 0.02

2 high – 0.3 1.43 1.51 + 0.08 1.15 1.18 + 0.03

3 high – 0.2 1.55 1.67 + 0.12 1.19 1.23 + 0.04

4 low + 0.4 2.27 2.15 – 0.12 1.53 1.51 – 0.02

Cem

ent C

reek

5 low 0.0 2.12 2.07 – 0.05 1.39 1.33 – 0.06

6 high – 0.1 1.79 1.76 – 0.03 1.34 1.31 – 0.03

7 high – 0.2 2.10 2.14 + 0.04 1.53 1.49 – 0.04

8 low + 0.2 2.14 2.10 – 0.04 1.49 1.53 + 0.04

9 high – 0.3 2.05 2.09 … I … 1.57 1.45 … II …

[Source: Fuller, M. R. and Peckarsky, B. L. (2011), Ecosystem engineering by beavers affects mayfly life histories. Freshwater Biology, 56: 969–979. doi:10.1111/j.1365-2427.2010.02548.x

© 2011 Blackwell Publishing Ltd]

(a) Calculate the difference in the mean dry mass of mayflies upstream and downstream of Cement Creek pond 9 for female and male mayflies. [1]

I. Female: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mg

II. Male: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mg

(b) Describe the effect dams have on water temperature. [2]

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16EP04



The graph shows the mean dry mass of mayflies relative to the water temperature in their habitats.

Mean dry mass / mg

2.4

2.2

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

Key: female trend line

male trend line

6 7 8 9 10 11 12 Water temperature / °C

[Source: Fuller, M. R. and Peckarsky, B. L. (2011), Ecosystem engineering by beavers affects mayfly life histories. Freshwater Biology, 56: 969–979. doi:10.1111/j.1365-2427.2010.02548.x

© 2011 Blackwell Publishing Ltd]

(c) Using the graph, discuss evidence for the hypothesis that mayflies grow to greater dry mass in cooler water. [2]

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16EP05

– 5 –

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The bat, Pipistrellus nathusii, feeds on insects including mayflies. A study was undertaken in Poland to see the effect of European beavers (Castor fiber) on the activity of bats. Beaver activity can affect forests that are covered by trees and meadows that are covered by grasses and have no trees. The following habitats were studied:• forest (F)• flooded forest with canopy gaps created by beavers and flooding due to the presence of

beaver dams (FFG)• forest with canopy gaps created by beavers but no flooding (FG)• meadow (M)• meadow with flooding due to the presence of beaver dams (MF).

As bats feed they fly through the air catching insects. The number of feeding passes made by bats was counted. The graph shows differences in the bat activity between particular habitats.

Number of passes / 100 m –1

1816141210

86420

Key: median 25 % – 75 % range

arrows indicate significant differences ( p< 0.05)

F FFG FG M MF Habitat

[Source: adapted from Ciechanowski, M., Kubic, W., Rynkiewicz, A. et al. (2011), “Reintroduction of beavers Castor fiber may improve habitat quality for vespertilionid bats foraging in small river valleys”.

European Journal of Wildlife Research, Volume 57, Number 4, Page 737.]

(d) Analyse the data to find the effect of flooding and tree felling by beavers on the activity of bats. [2]

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(This question continues on page 7)

16EP06




16EP07

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(Question 1 continued from page 5)

(e) The trout, Oncorhynchus mykiss, that live in West Brush Creek and Cement Creek also feed on the mayflies. Fishermen come to Colorado to catch and eat trout. Draw a diagram of part of a food web for the creeks in Colorado, including mayflies, humans, trout and bats. [2]

(f) Identify an example of competition between organisms in this food web. [1]

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(g) The North American beaver (Castor canadensis) was introduced to islands adjacent to Argentina and Chile where they have become an invasive species. Discuss one ecological criterion (a basis for deciding) whether beavers are harmful or helpful to the ecosystems there. [2]

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16EP08


2. The image is an electron micrograph.

[Source: http://image.wikifoundry.com/image/2/H1jghtjAjTutprovXh4VCA200205/GW720H652]

(a) Determine, with a reason, whether the image is of a prokaryotic cell or eukaryotic cell. [1]

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(b) (i) State the process that divides one nucleus into two genetically identical nuclei. [1]

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16EP09

– 9 –

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(ii) Explain how the cell cycle is controlled. [4]

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3. (a) Define metabolism. [1]

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(b) Identify the following processes as either anabolism or catabolism by placing a tick () in the correct box. [2]

Process Anabolism Catabolism

Photosynthesis

Glycolysis

(c) Describe cell respiration in terms of metabolism. [2]

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16EP10


4. The diploid number of chromosomes in horses (Equus ferus) is 64 and the diploid number in donkeys (Equus africanus) is 62. When a male donkey and a female horse are mated, the result is a mule which has 63 chromosomes.

(a) State the haploid number for horses. [1]

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(b) Explain reasons that mules cannot reproduce. [2]

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(c) Discuss whether or not horses and donkeys should be placed in the same species. [2]

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(d) A mule was born at the University of Idaho in the USA with 64 chromosomes. Suggest a mechanism by which this could happen. [1]

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5. (a) Living organisms have been placed in three domains: archaea, eubacteria and eukaryote. Distinguish archaea from eubacteria. [3]

Archaea Eubacteria

(b) List two types of evidence used to determine which species belong in the same clade. [2]

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Section B

Answer one question. Up to one additional mark is available for the construction of your answer. Write your answers in the boxes provided.

6. The human circulatory system is structured to serve the organs and tissues of the body efficiently.

(a) Outline the exchange of materials between capillaries and tissues. [3]

(b) Explain the structures and functions of arteries and veins. [8]

(c) Describe what happens in alveoli. [4]

7. In ecosystems, energy is used to convert inorganic compounds into organic matter. Energy enters ecosystems through producers.

(a) Explain the processes by which energy enters and flows through ecosystems. [8]

(b) Producers extract phosphates and nitrates from soil. Outline how these ions are used in the synthesis of organic molecules. [3]

(c) Draw a labelled diagram of a pyramid of energy. [4]

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16EP16


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32EP01



Monday 7 November 2016 (morning)

1 hour


• Write your session number in the boxes above.• Do not open this examination paper until instructed to do so.• Write your answers in the boxes provided.• A calculator is required for this paper.• The maximum mark for this examination paper is [35 marks].

Section A Questions

Answer all questions. 1 – 3

Section B Questions

Answer all of the questions from one of the options.

Option A — Neurobiology and behaviour 4 – 7

Option B — Biotechnology and bioinformatics 8 – 10

Option C — Ecology and conservation 11 – 14

Option D — Human physiology 15 – 18

© International Baccalaureate Organization 201631 pages


8816 – 6006

32EP02


Section A


1. In an experiment measuring oxygen consumption, a laboratory mouse was placed in a respirometer for a short time. Soda lime solution absorbed any carbon dioxide produced during the experiment.

Capillary tube Bell jar

Wire mesh

Coloured water Soda lime solution

[Source: © International Baccalaureate Organization 2016]

(a) Suggest the purpose of the wire mesh. [1]

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(b) Describe how the apparatus measures the oxygen consumption of the mouse. [3]

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32EP03

– 3 –

Turn over



(c) Discuss whether the apparatus would be suitable for measuring the oxygen consumption of a small green plant during respiration. [3]

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32EP04


2. The enzyme amylase was extracted from the digestive system of horses and added to whole cereal grains (seeds) in test tubes at 39 °C to determine which grain was digested quickest. Each test tube received equal quantities of the enzyme. The quantity of starch remaining in the grains after 15 minutes was measured.

Starch remaining/ %

100908070605040302010

0 Corn Rice Barley Oats Cereal

[Source: adapted from N Richards, Enhancing Starch Digestion in the Equine Small Intestine. Doctoral thesis, University of New England, http://e-publications.une.edu.au/1959.11/15182.

Copyright 2003 - Nerida Richards]

(a) Suggest one reason for differences between the cereal grains, in the percentage of starch remaining after 15 minutes. [1]

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(b) Suggest one method that could have been used to keep the tubes at a constant temperature. [1]

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32EP05

– 5 –

Turn over



(c) Explain the importance of having equal quantities of the enzyme at the start of the experiment. [2]

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32EP06


3. The micrograph shows a section of an organ in the human body.

YX

[Source: adapted from Stacey E. Mills (ed.), Histology for Pathologists, 3rd Edition, Copyright ©2007, Lippincott Williams & Wilkins.]

(a) State from which organ the section was taken. [1]

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(b) Identify the layer of tissue found at X. [1]

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32EP07

– 7 –

Turn over



(c) The actual length of the structure labelled Y is 0.8 mm between the two black lines. Calculate the magnification of the micrograph. Working should be shown. [2]

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32EP08


Section B

Answer all of the questions from one of the options. Write your answers in the boxes provided.

Option A — Neurobiology and behaviour

4. To test hearing, sounds are played at very low volume levels and gradually increased until the patient can hear the sound. This is repeated with different frequencies which correspond to low or high pitch sounds. The results are marked on an audiogram. This audiogram is from a 60-year-old woman.

Low pitch sound High pitch sound Frequency / Hz 125 250 500 1000 2000 4000 8000

Low volume

Volume / dB

High volume

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Key: left ear right ear


(a) Human speech occurs at a volume of approximately 60 dB and at frequencies between 125 Hz and 4000 Hz. Outline whether the woman would hear all conversations with both ears. [1]

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32EP09

– 9 –

Turn over



(b) The woman suffers from otosclerosis in the right ear, a condition where the bones of the middle ear do not function properly. Describe how this is consistent with the hearing test result shown in the audiogram. [2]

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(c) Explain the role of the hair cells in the cochlea. [3]

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32EP10



5. The diagram shows the early development of the nervous system in embryonic chordates.

X

[Source: adapted from www.geol.umd.edu]

(a) Outline the process taking place in the diagram. [2]

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(b) State what occurs to structure X immediately following its formation. [1]

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(c) Outline how spina bifida could occur during embryonic development. [1]

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32EP11

– 11 –

Turn over



6. The images show the brains of human (Homo sapiens) and baboon (Papio hamadryas). The images are not drawn to scale.

X

Human brain Baboon brain

[Source: adapted from http://serendip.brynmawr.edu]

(a) (i) Identify the structure labelled X. [1]

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(ii) Outline the function of X in the human brain. [2]

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(b) With reference to structures visible in the diagrams, explain how the human brain is more evolved for higher order functions than the baboon brain. [2]

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32EP12



7. The image shows a human eye.

I

II

[Source: adapted from https://en.wikipedia.org/wiki/Human_eye#/media/File:Human_eye_with_blood_vessels.jpg, by ROTFLOLEB]

(a) Identify the structures labelled I and II. [1]

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

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

(b) Explain how the pupil of the eye can be used to assess brain damage. [4]

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End of Option A

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– 13 –

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32EP14


Option B — Biotechnology and bioinformatics

8. Sugar solution in a fermenter was inoculated with a culture of fungus, incubated at 30 °C and left for 10 days to produce citric acid. The mass of sugar consumed and the mass of citric acid produced was measured daily.

Mass / grams

120

100

80

60

40

20

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Days

Key: sugar consumed citric acid produced

[Source: adapted from Ali, S.; ul-Haq, I.; Qadeer, M.; Iqbal, J. (2002), Production of citric acid by Aspergillus niger using cane molasses in a stirred fermentor. Electronic Journal of Biotechnology, Vol. 5, No. 3]

(a) State a suitable fungus for the production of citric acid in the fermenter. [1]

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(b) Suggest a reason that fermentation is most successful at 30 °C. [1]

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32EP15

– 15 –

Turn over



(c) Suggest reasons for the changes in mass of sugar and citric acid after day 6. [2]

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(d) State two uses of the citric acid produced. [2]

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2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


32EP16



9. One method of inserting new genes into plants is by gene gun.

[Source: adapted from www.genomicon.com]

(a) Outline how a gene gun inserts genes into plants. [2]

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(b) Marker genes are often inserted together with the new gene. State the function of the marker genes. [1]

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(c) Outline the characteristics of an open reading frame. [2]

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(d) Explain, using an example, how gene transfer to a plant could help increase crop yield. [3]

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32EP18



10. Cooperative aggregates of microorganisms can form biofilms. The micrograph shows a biofilm of Escherichia coli.

[Source: Brigit Pruess for North Dakota State University]

(a) Outline the emergent properties of biofilms. [2]

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(b) Explain two ways in which bacteria of the genus Pseudomonas can be used for bioremediation. [4]

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End of Option B

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– 19 –

Turn over




32EP20


Option C — Ecology and conservation

11. Chthamalus and Balanus are two species of barnacles that live attached to rocks between the low and high tide level of the sea. The distribution of each species is influenced by the presence of their own species and different species.

Balanus barnacles attached to the rock

Chthamalus Balanushigh water level

low water level

Key: fundamental niche realized niche

[Source: adapted from http://bio.classes.ucsc.edu]

(a) Distinguish between a fundamental niche and realized niche. [1]

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32EP21

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Turn over



(b) Suggest reasons that Chthamalus cannot live higher up the shore. [2]

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(c) Describe how the distribution of Chthamalus and Balanus is affected when both are present. [3]

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32EP22



12. The climograph shows the distribution of biomes according to the temperature and rainfall of land areas on Earth.

Mean annual temperature/ °C

– 10

0

10

20

30 0 1 2 3 4 Mean annual rainfall / m


(a) Identify the ecosystem with the appropriate numeral from the climograph. [2]

Ecosystem Numeral

Tropical rainforest

Desert

Tundra

(b) Referring to the climograph, explain reasons that the nutrient store in the litter layer of the taiga is greater than in the tropical rainforest. [3]

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32EP23

– 23 –

Turn over



13. The number of plants in two fields of approximately the same size was counted.

Type of plant Field 1 Field 2

Daisy (Bellis perennis) 307 18

Dandelion (Taraxacum officinale) 332 48

Buttercup (Ranunculus repens) 361 934

Total 1000 1000

(a) Compare and contrast the richness and the evenness of the two fields. [2]

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(b) A calculation of Simpson’s reciprocal index was undertaken on each field with the following results.

Field 1 3.0

Field 2 1.1

Evaluate these results. [2]

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32EP24



14. In 1997 in South Africa, a decision was made to decrease the use of mosquito-killing pesticides due to their negative effect on the environment. Mosquitoes are known to be responsible for the spread of malaria. In 2001 the decision was reversed and the use of pesticides was increased. The graph shows the estimated numbers of people with malaria in each year.

Number of malaria cases/ thousands

656055504540353025201510

50

1971 75 80 85 90 95 2000 05 10 12 Year

[Source: adapted from www.healthlink.org.za]

(a) Outline the trend in the number of people with malaria during the period when the use of pesticides was decreased in South Africa. [1]

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(b) One pesticide used in killing mosquitoes was DDT. Considering its harmful effects, discuss whether the decision to reintroduce it was justified. [4]

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End of Option C

32EP25

– 25 –

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32EP26


Option D — Human physiology

15. The QT interval corresponds to the time it takes for the ventricles of the heart to contract and then start to refill with blood before beginning the next contraction. Measures of QT interval were taken from 15-year-old female patients with anorexia nervosa and compared to healthy females of the same age. The body mass, heart rate and the mass of the left ventricle were also measured and the mean values are shown in the table.

Anorexia nervosa Healthy

Sample size 30 30

Body mass / kg 39 53

Heart rate / beats per minute 57 83

QT / ms 438 360

Mass of left ventricle / g 76 98

[Source: Published with permission of the Publisher. Original source: Vázquez M, Olivares JL, Fleta J, Lacambra I, González M. Cardiac Disorders in Young Women With Anorexia Nervosa. Rev Esp Cardiol 2003;56:669-73.

Copyright © 2003 Sociedad Española de Cardiología. Published by Elsevier España, S.L. All rights reserved.]

(a) Outline the reasons that the female patients with anorexia nervosa have a lower mean ventricle mass than healthy females. [2]

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(b) Suggest a reason for the difference in QT interval between females with anorexia nervosa and healthy females. [1]

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(c) State the two causes of normal heart sounds. [1]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


32EP27

– 27 –

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16. A study undertaken in West Virginia, USA, shows the relationship between body mass and the probability of having hypertension or type II diabetes. The test subjects in the study were classified as normal, overweight or obese according to their body mass index (BMI).

Probability / %

504540353025201510

50

Key: type II diabetes hypertension

Normal Overweight Obese

[Source: adapted from E Thoenen, (2002), Obesity: Facts, Figures, Guidelines. Department of Health and Human Resources, West Virginia Health Statistic Center.]

(a) Identify the increased probability of an obese person having hypertension relative to someone who has normal weight. [1]

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

(b) Explain how the administration of a drug that stimulates the leptin receptors in the hypothalamus could help treat obesity. [3]

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32EP28



17. The table shows the nutritional information for two different types of milk as it is displayed on the carton. The information in both tables is based on a 250 g serving and shows the recommended daily allowance (RDA) for each nutrient.

Whole Milk

Mass RDA / %

Total fat 8 g 13

Saturated fat 5 g 24

Cholesterol 26 mg 9

Total carbohydrates 12 g 4

Protein 8 g 16

Sodium 102 mg 4

RDA / % RDA / %

Vitamin A 5 Vitamin D 26

Vitamin B12 29 Calcium 29

Vitamin B6 5 Magnesium 6

Skimmed Milk

Mass RDA / %

Total fat 480 mg 1

Saturated fat 322 mg 2

Cholesterol 5 mg 2

Total carbohydrates 12 g 4

Protein 5 g 10

Sodium 132 mg 6

RDA / % RDA / %

Vitamin A 11 Vitamin D 26

Vitamin B12 18 Calcium 37

Vitamin B6 5 Magnesium 8


(a) Calculate how many grams of protein should be consumed each day. Working is not required. [1]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . g

(b) State one function of sodium in the diet. [1]

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


32EP29

– 29 –

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(c) Identify, with a reason, which milk provides more energy in a 250 g serving. [1]

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(d) Suggest, with reasons, which milk would be recommended for someone with osteomalacia. [2]

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32EP30



18. The micrograph shows a section through the human liver.

X

[Source: Dr Thomas Caceci, Virginia Tech/Carilion School of Medicine.]

(a) The cell labelled X is only found in the liver and is associated with the wall of a sinusoid.

(i) Identify cell X. [1]

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(ii) Outline the function of cell X. [2]

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32EP31

– 31 –

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(b) Explain the importance of bilirubin in the onset of jaundice. [4]

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End of Option D

32EP32









45 minutes

Wednesday 15 November 2017 (afternoon)

N17/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0/XX– 2 –

The image of a Paramecium refers to question 1 and question 2.

X

Y

[Source: Adapted from www.biology-resources.com. Copyright 2004-2017 D G Mackean & Ian Mackean. All rights reserved.]

1. Which function is accomplished by structures X and Y in the Paramecium?

X Y

A. excretion digestion

B. homeostasis feeding

C. movement food storage

D. respiration DNA replication

2. What evidence from the image of Paramecium indicates whether the organism is a prokaryote or a eukaryote?

A. Compartments in the cell indicate that it is a eukaryote.

B. No nucleus indicates that the cell is a prokaryote.

C. Lack of a cell wall indicates that the cell is a eukaryote.

D. It is a unicellular organism, so it must be a prokaryote.

3. The salt concentration inside an animal cell is 1.8 %. The salt concentration in the surrounding medium becomes 5 %. What will be the likely response?

A. The cell will gain water from the medium.

B. The cell will lose salt to the medium.

C. The cell will remain unchanged.

D. The cell will shrink from loss of water.


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The diagram of a membrane refers to question 4 and question 5.

A.

B.

D.

C.[Source: © International Baccalaureate Organization 2017]

4. In the diagram, which structure is an intrinsic or integral protein?

5. In the diagram, which part of the membrane structure does the molecule below form?

C C

H

H

C C C C

H H

H

CH

H

H H

H H

H

H

HH

C C C C C

H

HHH H

C

H H H

C

H H

HH

H

C

H

C C C

HHH

H H H O

O C H

H

CC C

H

H

C C C C

H H

H

CH

H

H H

H H

H

H

HH

C C C C C

HHH H

C

H H

C

H H

HH

H

C

H

C C C

HHH

H H H O

O H

CH

H

O P O

O

OH

C

H

H

C

H

H

N H

H


6. Which molecule could be hydrolysed into amino acids?

A.

C17H35C O

O

C H

H

COC17H35C H

C

H

HOC17H35C

O

O

B.

C C

H

H

C C C C

H H

H

CH

H

H H

H H

H

H

HH

C C C C C

H

HHH H

C

H H H

C

H H

HH

H

C

H

C C C

HHH

H H H O

OH

C.

C C

O

N C C N

H O

CH2N

H

C H H

H

CH2H

C OH

O

CH2

S

CH3

OHH

H

D.

O

CH2OH

H H

H

OH

OH

H

H

HO O

O

CH2OH

H H

OHH

OH

OH

H

H

7. WhichpropertyofwateraccountsforitsmoderatingeffectsontheEarth’satmosphere?

A. Cohesive

B. Thermal

C. Transparency

D. Adhesive


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8. The Framingham heart study was an observational study that went on for 20 years. The following data were produced.

Incidence of coronary heart disease

per 1000 humans

400

350

300

250

200

Key: butter margarine

less than 1 1–25 more than 25 Volume consumed / ml day–1

[Source: adapted from Gillman et al., Margarine intake and subsequent coronary heart disease in men. Epidemiology, 1997 Mar; 8(2): 144–9]

Which conclusion can be drawn, based on these data?

A. It is better to eat margarine than to eat butter.

B. The more margarine consumed, the greater the incidence of coronary heart disease.

C. Butter is a natural product whereas margarine is hydrogenated vegetable oil that leads to coronary heart disease.

D. Margarine causes more heart related deaths than butter.


9. Threeflaskswerepreparedforananalysisoftheactivityofamylase.Attimezero,eachofthesubstances indicated in the diagrams was added.

0.5 ml 1 % amylase solution added

0.5 ml distilled water added

0.5 ml 1 % boiled amylase solution added

4 % starch solution 4 % starch solution 4 % starch solution

Flask I Flask II Flask III

Whichflask(s)couldprovidesupportforthehypothesisthatheatdenaturesenzymes?

A. Flasks I and II after 15 minutes

B. Flasks II and III after 15 minutes

C. Flasks I and III after 15 minutes

D. Flask III at time zero and again after 15 minutes

10. For which discovery about DNA do Watson and Crick receive credit?

A. DNA is the molecule that genes are made of.

B. The amount of adenine equals the amount of thymine in an organism.

C. Phosphate–pentose bonding along the nucleotide backbone is covalent.

D. The shape of DNA is a double helix.


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11. Which sequence of bases and amino acids could be produced by transcription and translation of the DNA molecule shown?

3' ATGAAATGCT T TCGCGGG 5'5' T ACT T T ACGAAAGCGCCC 3'

2nd base in codon

U C A G1s

t bas

e in

cod

on

UPhe Ser Tyr Cys U

3rd base in codon

Phe Ser Tyr Cys CLeu Ser STOP STOP ALeu Ser STOP Trp G

C

Leu Pro His Arg ULeu Pro His Arg CLeu Pro Gln Arg ALeu Pro Gln Arg G

A

Ile Thr Asn Ser UIle Thr Asn Ser CIle Thr Lys Arg A

Met Thr Lys Arg G

GVal Ala Asp Gly UVal Ala Asp Gly CVal Ala Glu Gly AVal Ala Glu Gly G

Sequence of bases Sequence of amino acids

A. UAC-UUU-ACG-AAA-GCG-CCC Leu-Lys-Cys-Phe-Arg-Gly

B. GGG-CGC-UUU-CGU-AAA-CAU Gly-Arg-Phe-Arg-Lys-His

C. AUC-AAA-UGC-UUU-CGC-GGG Met-Lys-Cys-Phe-Arg-Gly

D. UAC-UUU-ACG-AAA-GCG-CCC Tyr-Phe-Thr-Lys-Ala-Pro

12. Which process causes ADP to change to ATP?

A. Hydrolysis

B. Protein synthesis

C. DNA replication

D. Anaerobic cell respiration


13. What occurs during meiosis but not mitosis?

A. Spindles are formed from microtubules.

B. Chromosome number is conserved.

C. Homologous chromosomes pair up.

D. Centromeres split.

14. Which diagram(s) represent(s) processes used in asexual reproduction?

I. II. III.

T t

Tt

TtTt

T t

TtTt

Tt Tt

A. I only

B. I and II only

C. II only

D. I, II and III

15. HindIII is an endonuclease that recognizes the sequence A A G C T T, cutting between the two adenines.

5' T T A AGC T T A AG A AG A AGC T T 3'3' A A T T CG A A T T C T T C T T CG A A 5'

Into how many DNA fragments would the strand shown be cut by HindIII?

A. 2

B. 3

C. 4

D. 5


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16. An allele for lactase persistence allows humans to digest milk as adults. People who lack this allele are lactose intolerant in adulthood.

Key: lactase persistent male

lactose intolerant male

lactase persistent female

lactose intolerant female

What is the pattern of inheritance?

A. Lactase persistence is sex-linked recessive.

B. Lactase persistence is autosomal recessive.

C. Lactase persistence is sex-linked dominant.

D. Lactase persistence is autosomal dominant.

17. Inanareaofforestmeasuring100 mby100 m,samplesweretakentoestimatethenumberof silver maple (Acer saccharinum) trees in the forest. The number of trees counted in each of fiveareasof400 m2 was recorded.

3

5

4 5

8

Approximately how many silver maple trees are in the 10 000m2 area of forest?

A. 5

B. 25

C. 125

D. 625


18. The diagram shows the carbon cycle.

J

CO2 in atmosphereand dissolved in water

K

Fuel

Green plantsL


Which two processes correspond to the labelled arrows?

A. K is combustion and L is catabolism.

B. J is anabolism and K is respiration.

C. J is combustion and K is respiration.

D. J is anabolism and L is catabolism.


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19. An experiment was set up so that each test tube contained water at a pH of 6.3 and a pH indicator. Test tubes 1 and 2 also contained a common pond autotroph. Carbon dioxide dissolves in water and forms carbonic acid. After three days the four test tubes were found to have these results.

Test tube 1 Test tube 2 Test tube 3 Test tube 4kept in light kept in dark kept in light kept in dark

pH = 7.0 pH = 5.5 pH = 6.4 pH = 6.2

What conclusion can be drawn from test tube 1 and test tube 2?

Test tube 1 Test tube 2

A. photosynthesis has used CO2 respiration has produced CO2

B. photosynthesis has made the water more acidic

respiration has made the water less acidic

C. photosynthesis occurred but not respiration

respiration occurred but not photosynthesis

D. no conclusion can be drawn, since pH in the controls has changed

N 17/4/BIOLO/SPM/ENG/TZ0 /XX– 12 –

20. Which of these structures is not homologous?

A. B. C. D.

[Source: https://en.wikipedia.org/wiki/Comparative_anatomy#/media/File:Homology_vertebrates-en.svg and https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Insect_leg_scheme.svg]

21. What causes variation within a population?

A. Fertilization and change in the environment

B. Fertilization and mutation

C. Mutation and evolution

D. Evolutionandadaptiveradiation


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22. WhichoftheorganismsA–D,identifiedbythekey,representsareptile?

1. fins,gills,2-chamberheart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . fish

nofins,morethan2chambersinheart . . . . . . . . . . . . . . . go to 2

2. mucus on skin, gills and lungs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A.

no gills, breathes with lungs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . go to 3

3. dry scales, lays eggs on land or live birth . . . . . . . . . . . . . . . . . B.

constant body temperature, 4 limbs . . . . . . . . . . . . . . . . . . go to 4

4. lays eggs with hard shells . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.

hair or fur, live birth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D.

23. Thetableshowsthenumberofdifferencesbetweenhumansandotherselectedorganismsforthe protein cytochrome c oxidase. This protein, consisting of 104 amino acids, is located in the mitochondria and functions as an enzyme during cell respiration.

Organism pairsNumber ofamino acid differences

Human – chimpanzee 0Human–fruitfly 29Human – horse 12Human – pigeon 12Human – rattlesnake 14Human – rhesus monkey 1Human–screwwormfly 27Human – snapping turtle 15Human–tunafish 21

If the data were used to draw a cladogram, which chordates would be furthest apart from humans?

A. Chimpanzeebecauseithaszerodifferences

B. Fruitflybecauseithasthemostdifferences

C. Tunafishbecauseitisthechordatewiththemostdifferences

D. Horse because it is in the same class


24. Dialysis membrane was set up to model digestion and absorption in the small intestine.

String

Starch, water, amylase mixture

Dialysis tubing

Water

What is a limitation of this model?

A. There can be no active transport.

B. Maltose will pass through the membrane.

C. Lipase should be present with protein.

D. The membrane is not permeable to starch.

25. Thediagramshowsredbloodcellsandundifferentiatedtissuecells.


Diffusionofoxygenfrombloodcellstotissuecellsisrepresentedbyarrow3inthediagram.Whatmoleculesareshowndiffusingbyarrow1andarrow2?

Arrow 1 Arrow 2

A. carbon dioxide urea

B. water glucose

C. glucose carbon dioxide

D. fatty acids amino acids


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26. What is a characteristic of antigens?

A. They recognize foreign substances

B. They are produced in bone marrow

C. They cause disease in humans

D. They stimulate the production of antibodies

27. What can protect the body from blood loss?

A. Antibodies

B. Fibrin

C. Histamines

D. Hemophilia

28. Which structure in the motor neuron is required for saltatory conduction?

[Source: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Anatomy_and_physiology_of_animals_Motor_neuron.jpg]

29. Which hormone inhibits appetite?

A. Epinephrine

B. Leptin

C. Thyroxin

D. Glucagon

A.

B.

C.

D.


30. What is the name and source of the hormone that regulates basal metabolic rate?

Name Source

A. ADH kidneys

B. melatonin pineal gland

C. thyroxin thyroid gland

D. glucagon pancreas

16EP01






• 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 one question.• Answers must be written within the answer boxes provided.• A calculator is required for this paper. • The maximum mark for this examination paper is [50 marks].

1 hour 15 minutes

Wednesday 15 November 2017 (afternoon)

16EP02

N17/4/BIOLO/SP2/ENG/TZ0/XX– 2 –



16EP03


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Section A

Answer all questions. Answers must be written within the answer boxes provided.

1. ChronicObstructivePulmonaryDisease(COPD)ischaracterizedbyprogressiveairflowlimitation.ClassificationofCOPDasmild,moderateorsevereisbasedonmeasurementofForcedExpiratoryVolume(FEV),whichisthemaximumvolumeofairthatcanbeexhaledinone second.

ThetableshowsthenumbersofindividualsineachCOPDclassandtheirmeanFEVforaSwedishstudyof349people.

Normal Mild COPD Moderate COPD Severe COPDNever smoked 96 12 6 0

Ex-smokers 95 29 19 3

Regular smokers 32 18 17 2

Occasional smokers 11 8 1 0

FEV / litres 2.9! 0.68 2.6 ! 0.60 2.0 !0.46 1.3 !0.24

[Source:Reproducedwithpermissionofthe©ERS2012.European Respiratory Journal Apr2012,39(4)839–845;DOI:10.1183/09031936.00064611]

(a) StatethelevelofCOPDthathasthe lowest FEV. [1]

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(b) Explain how a low FEV can be used to indicate emphysema. [2]

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16EP04

N17/4/BIOLO/SP2/ENG/TZ0/XX–4–


Theelasticityandresilienceofthelungsaremainlyprovidedbytheproteinelastin.Degradationofelastinproducespeptidescalleddesmosines.

Desmosines in urine or blood plasma have been proposed as biomarkers of lung degradation. The relationship between urine desmosines, plasma desmosines and COPD severity in patients was assessed.

Urine desmosines / nmol mmol–1

of creatinine

Plasma desmosines / nmol L–1

Median MedianDisease severity No disease 2.5(1.3 – 5.7) 0.46(0.16 – 1.4)

Mild COPD 2.6(1.5 – 5.0) 0.49(0.30 – 1.3)

Moderate COPD 2.9(1.7 – 6.0) 0.55(0.33 – 1.2)

Severe COPD 2.8(2.0 – 4.1) 0.64(0.47 – 1.1)


(c) Statethediseaseseveritygroupthathasthehighestrangeofplasmadesmosines. [1]

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(d) EvaluatewhichofthetwobiomarkerswouldbethemostusefulindicatorofCOPDseverity. [2]

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16EP05


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(e) Elastin is also an important component of other tissues such as arteries and ligaments. Evaluatehowtheseothersourcesofelastincouldaffecttheinterpretation of the biomarkerasanindicatorofCOPD. [2]

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16EP06



(f) The graph shows the relationship between the diffusion capacity of thelungsforcarbon monoxide (CO) and urine desmosines.

Urine desmosines /nmol mmol–1 ofcreatinine

2.0

1.5

1.0

0.5

0.0

Key: males females

0 10 20 30 40 50 DiffusioncapacityforCO/ml min–1


State the relationship between diffusioncapacityand urine desmosines. [1]

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16EP07


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(g) Other studies on pulmonary diseases have shown a wide variety of results.Apartfromage,sexandseverityofCOPD,list two other factors that may explain the inconsistent results between studies. [2]

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(h) Discusswhethermeasurementsofdesmosineconcentrationwouldbeusefulformonitoringchangesinthehealthofapatient. [3]

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16EP08


2. The figure shows a transmission electron micrograph of rotavirus particles. Each rotavirus is about 70 nanometres in diameter.

[Source:CDC/Dr.ErskineL.Palmer]

(a) Stateareasonforusinganelectronmicroscopetoviewthisvirusratherthanalight microscope. [1]

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(b) Rotavirus causes diarrhea and vomiting. Explain why viral diseases cannot be treated using antibiotics. [2]

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(c) Stateanapplicationofplasmidsinbiotechnology. [1]

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3. The figure represents a water molecule.

(a) Drawasecondwatermoleculetoshowhowbondscanformbetweenwatermolecules,includingthenameofthebond. [2]

(b) Water has important solvent properties. Explain these properties using an example to illustrate your answer. [3]

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4. ThediagramshowsaleaffromDryopteris arguta.

[https://commons.wikimedia.org/wiki/File:E20161208-0001%E2%80%94Dryopteris_arguta_(Reverse)%E2%80%94RPBG_(30698925004).jpg,E20161208-0001—Dryopterisarguta(Reverse)—RPBG

Source:https://www.flickr.com/photos/john_d_rusk/30698925004/ Author:JohnRuskfromBerkeley,CA,UnitedStatesofAmerica,licensedunderCreativeCommonslicence:

https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode]

(a) (i) State the phylum of this plant. [1]

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(ii) State two characteristics of plants from the phylum you stated in (a)(i). [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Outline why thenumberoftrophic levels is limited in a food chain. [1]

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16EP11


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5. (a) State one disaccharide and the twomonomersfromwhichitcanbesynthesized. [2]

Disaccharide: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Monomers: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . and . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Discuss the roles of the enzymes secreted by the pancreas during digestion. [3]

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(c) Compare and contrast cis-fatty acids and trans-fatty acids. [2]

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16EP12


Section B

Answer onequestion.Uptooneadditionalmarkisavailablefortheconstructionofyouranswer.Answers must be written within the answer boxes provided.

6. Reproduction in eukaryotes can be sexual or asexual.

(a) Describetheoriginofeukaryotic cells according to the endosymbiotic theory. [4]

(b) Explain how hormones are used to control the human menstrual cycle. [8]

(c) Outlinenaturalmethodsofcloninginsomeeukaryotes. [3]

7. Plantshavewidespreadinfluences,fromfoodchainstoclimatechange.

(a) Draw a diagram of a palisade mesophyll cell labelling only the structures that would not be present in a pancreatic cell. [3]

(b) Explain the process of photosynthesis. [8]

(c) Describe the process of peat formation. [4]

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son

with

out t

he a

utho

rizat

ion

of th

e IB

Glo

bal C

entre

, C

ardi

ff.

– 3

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Sect

ion

A

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 1.

a

seve

re ✔

1

1.

b a.

low

FEV

indi

cate

s in

abilit

y to

forc

e ou

t air/

adeq

uate

vol

ume

of a

ir ✔

OW

TTE

2 m

ax

b.ai

rflow

lim

itatio

n is

the

reas

on fo

r ina

bilit

y to

forc

e ou

t air/

shor

tnes

s of

bre

ath

✔

c.i n

abilit

y to

forc

e ou

t air/

shor

tnes

s of

bre

ath

indi

cate

s em

phys

ema

✔

d.em

phys

ema

caus

es/in

volv

es b

reak

dow

n of

alv

eoli

wal

ls «

so le

ss e

last

in»

✔Th

e id

ea th

at th

ere

are

few

er a

lveo

li to

“p

ush”

1.

c no

dis

ease

✔1

1.

d a.

plas

ma

desm

osin

es ✔

2 m

ax

b.ne

ither

is v

e ry

good

due

to la

rge

over

laps

of r

ang e

sO

Rth

e ra

nge

of d

ata

for e

ach

cate

gory

is le

ss fo

r pla

sma

desm

osin

esO

Rda

ta a

re m

ore

relia

ble

✔

OW

TTE

c.th

e le

vel o

f pla

sma

desm

osin

es in

crea

ses

with

dis

ease

sev

erity

✔

d.ea

sier

/less

inva

sive

to ta

ke u

rine

sam

ple

rath

er th

an a

pla

sma

sam

ple

✔

1.

e a.

degr

adat

ion

of e

last

in fr

om o

ther

tiss

ues

may

hav

e co

ntrib

uted

to th

e re

sults

2 m

ax

b.th

ere

is n

o g u

aran

tee

that

the

conc

entra

tions

of d

esm

osin

es m

easu

red

cam

efro

m th

e lu

ngs

✔O

Rdi

fficu

lt to

ass

ess

how

muc

h lu

ng e

last

in c

onst

itute

s th

e to

tal ✔

c.ov

erla

ppin

g ra

nges

mak

es in

terp

reta

tion

diffi

cult

✔

(con

tinue

d…)

– 4

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

(Que

stio

n 1

cont

inue

d)

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 1.

f

inve

rsel

y co

rrela

ted

O

R

nega

tive

corre

latio

n O

R

the

high

er th

e «u

rine»

des

mos

ine

conc

entra

tion,

the

low

er th

e di

ffusi

on «

rate

» ✔

1

1.

g a.

«sm

all»

sam

ple

size

OR

only

stu

died

in o

ne c

ount

ry ✔

2 m

ax

b.m

etho

ds u

sed

✔

c.en

viro

nmen

t/pol

lutio

n/w

o rkp

lace

exp

osur

e ✔

d.r a

ce/g

enet

ic fa

ctor

s ✔

e.he

alth

sta

tus/

fitne

ss/B

MI o

f vol

unte

ers

✔

1.

h a.

posi

tive

corre

latio

n w

ith C

OPD

sev

erity

«as

see

n in

the

tabl

e»O

Rne

gativ

e co

rrela

tion

with

«C

O»

diffu

sion

cap

acity

«as

see

n in

the

grap

h» ✔

3 m

ax

b.no

t dire

ctly

pro

porti

onal

/oth

er fa

ctor

s af

fect

it ✔

c.«b

ut»

if ot

her f

acto

rs s

tay

the

sam

e in

a p

atie

nt it

cou

ld b

e an

effe

ctiv

e in

dica

tor o

f cha

nge

✔

d.be

caus

e th

e ra

nges

are

hig

h, o

nly

chan

ge in

an

indi

vidu

al is

use

ful ✔

e.th

e m

easu

rem

ents

may

be

mor

e us

eful

for o

ne g

ende

r tha

n th

e ot

her a

s di

ffere

nces

see

n in

the

grap

h ✔

– 5

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l

2.

a el

ectro

n m

icro

scop

e ha

s gr

eate

r res

olut

ion/

mag

nific

atio

n O

R

70 n

m is

too

smal

l/viru

ses

are

too

smal

l to

be v

iew

ed b

y a

light

mic

rosc

ope

✔1

2.

b a.

viru

ses

are

not l

ivin

g ✔

2 m

ax

b.v i

ruse

s la

ck m

etab

olis

m/la

ck e

nzym

es «

for m

etab

olis

m»/

lack

cel

l wal

ls ✔

c.an

tibio

tics

targ

et m

etab

olic

«pa

thw

ays»

/cel

l wal

l pro

duct

ion

✔

2.

c tra

nsfe

r/vec

tor o

f gen

etic

mat

eria

l/gen

es/D

NA

fragm

ents

O

R

to p

rodu

ce in

sulin

/use

ful p

rote

in ✔

1

– 6

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 3.

a

O a

nd H

do

not h

ave

to b

e la

belle

d bu

t m

ust b

e po

sitio

ned

corr

ectly

eg :

2

a.s i

mila

r wat

er m

olec

ule

draw

n w

ith o

xyge

n on

one

mol

ecul

e fa

c ing

hyd

roge

n on

the

othe

r wat

er m

olec

ule

✔

b.on

e hy

drog

en b

ond

draw

n as

a d

otte

d/da

shed

line

bet

wee

n th

e tw

o w

ater

mol

ecul

es a

nd la

belle

d ✔

Can

get

this

mar

k ev

en if

ato

ms

inco

rrec

t

3.

b a.

wat

er m

olec

ule

is p

olar

OR

wat

er h

as «

wea

k» p

ositi

ve a

nd n

egat

ive

char

ges

✔

3 m

ax

b.s u

bsta

nces

that

dis

solv

e in

wat

er a

re h

ydro

philic

✔

c.w

ater

form

s hy

drog

en b

onds

with

pol

ar s

ubst

ance

s ✔

d.po

sitiv

e/hy

drog

en s

ide/

p ole

of w

ater

attr

acte

d to

neg

ativ

e i o

nsO

R

nega

tive/

oxyg

en s

ide/

pole

attr

acte

d to

pos

itive

ions

✔

e.gl

ucos

e/ot

h er e

xam

ple

diss

olve

s be

caus

e it

is p

o lar

OR

sodi

um c

hlor

ide/

othe

r exa

mpl

e di

ssol

ves

beca

use

ions

are

attr

acte

d to

wat

er ✔

– 7

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 4.

a

i Fi

licin

ophy

ta/F

ilicin

ophy

tes/

Pter

idop

hyte

s ✔

Rej

ect “

fern

s”

1

ii a.

have

root

s, s

tem

and

leav

es ✔

All

thre

e, ro

ots,

ste

m a

nd le

aves

re

quire

d

2 m

ax

b.pi

nnat

e le

aves

/leav

es d

ivid

ed «

repe

ated

ly»

into

leaf

lets

✔

c.ha

ve v

ascu

lar t

issu

e/xy

lem

and

phl

oem

✔

d.pr

oduc

e sp

o res

/spo

rang

iaO

Rno

flow

ers/

fruits

/see

ds ✔

4.

b en

ergy

loss

es b

etw

een

troph

ic le

vels

O

R

only

par

t of t

he e

nerg

y in

one

trop

hic

leve

l will

beco

me

part

of th

e ne

xt tr

ophi

c le

vel ✔

1

– 8

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 5.

a

a.di

sacc

harid

e na

me

✔eg

: lac

tose

gl

ucos

e an

d ga

lact

ose

eg: m

alto

se

gluc

ose

and

gluc

ose

eg: s

ucro

se

glu

cose

and

fruc

tose

2 b.

both

mon

omer

s th

at m

ake

up m

pa ✔

5.

b a.

amyl

ase

brea

ks d

own/

cata

lyze

s/hy

drol

yses

sta

rch

to m

alto

se ✔

Aw

ard

[2] i

f all

thre

e en

zym

es a

nd

subs

trate

s na

med

cor

rect

ly a

nd o

ne

furth

er m

ark

for a

ll th

ree

prod

ucts

nam

ed

corr

ectly

3

b.lip

ase

brea

ks d

own/

cata

lyze

s/hy

drol

yses

fats

to fa

tty a

cids

and

gly

cero

l ✔

c.pr

otea

ses/

p ept

idas

es b

reak

dow

n/ca

taly

ze/h

ydro

lyze

pro

tein

s in

to s

mal

ler

poly

pept

ides

/dip

eptid

es/a

min

o ac

ids

✔A

llow

spe

cific

enz

ymes

5.

c A

ccep

t ans

wer

in a

n an

nota

ted

diag

ram

2

a.bo

th a

re u

nsat

urat

ed fa

tt y a

cids

OR

both

hav

e tw

o ca

rbon

ato

ms

join

ed b

y a

doub

le b

ond

✔

b.i n

cis

-fatty

aci

ds th

e tw

o H

ato

ms

are

on th

e sa

me

side

whi

le in

tran

s-fa

ttyac

ids

they

are

on

oppo

site

sid

esO

Rci

s-fa

tty a

cids

are

hea

lthie

r tha

n tra

ns-fa

tty a

cids

OR

cis-

fatty

aci

ds h

ave

a lo

wer

boi

ling/

mel

ting

poin

t tha

n tra

nsO

Rci

s-fa

tty a

cids

hav

e a

kink

«in

the

chai

n» b

ut tr

ans

do n

ot ✔

– 9

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Sect

ion

B

Cla

rity

of c

omm

unic

atio

n: [

1]

The

cand

idat

e’s

answ

ers

are

clea

r eno

ugh

to b

e un

ders

tood

with

out r

e-re

adin

g. T

he c

andi

date

has

ans

wer

ed th

e qu

estio

n su

ccin

ctly

w

ith li

ttle

or n

o re

petit

ion

or ir

rele

vant

mat

eria

l.

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l

6.

a a.

mito

chon

dria

and

chl

orop

last

s ar

e si

mila

r to

prok

aryo

tes

✔

4 m

ax

b.«h

ost»

cel

l too

k in

ano

ther

cel

l by

endo

cyto

sis/

by e

ngul

fing

«in

a ve

sicl

e» ✔

Allo

w “t

akin

g in

” in

plac

e of

“e

ngul

fing”

c.

but d

id n

ot d

iges

t the

cel

l/kep

t the

«in

gest

ed»

cell

aliv

eO

Rsy

mbi

otic

/mut

ualis

tic re

latio

nshi

p «b

etw

een

engu

lfed

and

host

cel

l» ✔

d.c h

loro

plas

ts a

nd m

itoch

ondr

ia w

ere

once

inde

pend

ent/f

ree-

livin

g «o

rgan

ism

s» ✔

e.D

NA

«loo

p» in

chl

orop

last

/mito

chon

drio

n ✔

Aw

ard

up to

[2] f

or e

vide

nce

from

m

pe to

mph

f.

divi

sion

/bin

a ry

fissi

on o

f chl

orop

last

/mito

chon

drio

n ✔

g.do

uble

mem

bran

e ar

ound

chl

orop

last

/mito

chon

drio

n ✔

h.70

s rib

osom

es «

in c

hlor

opla

st/m

itoch

ondr

ion»

✔

(con

tinue

d …)

– 10

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

(Que

stio

n 6

cont

inue

d)

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 6.

b

a.FS

H s

timul

ates

the

deve

lopm

ent o

f fol

licle

s ✔

8 m

ax

b.fo

llicle

s pr

oduc

e es

troge

n ✔

c.es

troge

n st

imul

ates

the

repa

ir of

the

uter

us li

nin g

✔

d.es

troge

n st

imul

ates

LH

sec

retio

n ✔

e.LH

cau

ses/

stim

ulat

es o

vula

tion

✔

f.LH

cau

ses/

stim

ulat

es th

e de

velo

pmen

t of t

he c

orpu

s lu

teum

✔

g.c o

rpus

lute

um s

ecre

tes

prog

este

rone

✔

h.pr

oges

tero

n e c

ause

s/st

imul

ates

thic

keni

ng o

f the

ute

rus

lini n

g

OR

pr

epar

es u

terin

e lin

ing

for i

mpl

anta

tion

O

R

mai

ntai

ns th

e en

dom

etriu

m ✔

i.pr

oges

tero

n e/e

stro

gen

inhi

bits

the

secr

etio

n of

LH

/FSH

✔

j.fa

lling

prog

e ste

rone

leve

ls a

t the

end

of t

he c

ycle

allo

w F

S Hpr

oduc

tion/

men

stru

atio

n ✔

k.ne

gativ

e/po

sitiv

e fe

edb a

ck «

cont

rol»

des

crib

ed c

orre

ctly

✔

l.LH

/FSH

are

pitu

itary

hor

mon

es ✔

(con

tinue

d …)

– 11

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

(Que

stio

n 6

cont

inue

d)

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 6.

c

a.cl

ones

are

gen

etic

ally

iden

tical

org

anis

ms

OR

grou

p of

cel

ls d

eriv

ed fr

om a

sin

gle

pare

nt c

ell ✔

3 m

ax

b.as

exua

l rep

rodu

ctio

n in

pla

nts

such

as

tube

rs/ru

nner

s/bu

lbs

✔A

llow

oth

er v

erifi

able

exa

mpl

es o

f pla

nts

c.c o

mm

on in

non

-ver

tebr

ates

suc

h as

bud

ding

in h

ydra

✔A

llow

oth

er v

erifi

able

exa

mpl

es o

f inv

erte

brat

es

d.bu

ddin

g in

yea

st/fu

ngi ✔

Allo

w o

ther

ver

ifiab

le e

xam

ples

of f

ungi

e.id

entic

al tw

ins

«in

hum

ans»

are

clo

nes

beca

use

they

orig

inat

e fro

mth

e sa

me

cell

✔

(Plu

s up

to [1

] for

qua

lity)

– 12

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l

7.

a A

llow

[2 m

ax] i

f any

feat

ures

com

mon

to b

oth

plan

t cel

ls a

nd a

nim

al c

ells

are

labe

lled

3 m

ax

a.c e

ll w

all ✔

Mus

t be

show

n as

a d

oubl

e lin

e

b.l a

rge

vacu

ole

✔La

belle

d ei

ther

insi

de o

r on

the

mem

bran

e

c.ch

loro

plas

t/ pla

stid

✔

d.s t

arch

gra

in ✔

e.to

nopl

ast ✔

(con

tinue

d …)

– 13

–N

17/4

/BIO

LO/S

P2/E

NG

/TZ0

/XX/

M

(Que

stio

n 7

cont

inue

d)

Que

stio

n A

nsw

ers

Not

es

Tota

l 7.

b

Awar

d on

ly [1

] for

cor

rect

di

spla

y of

equ

atio

n un

less

fu

rther

ann

otat

ed o

r exp

lain

ed

8 m

ax

a.au

totro

phs

perfo

rm p

hoto

synt

hesi

s ✔

b.ca

rbon

dio

xide

and

wat

er a

re th

e re

acta

nts/

raw

mat

eria

ls re

quire

d fo

r «ph

otos

ynth

esis

» ✔

c.lig

ht s

plits

wat

er m

olec

ules

/cau

ses

phot

olys

is ✔

d.«p

hoto

lysi

s» re

leas

es o

xyge

n as

a «

was

te»

prod

uct ✔

e.lig

ht e

nerg

y is

con

verte

d in

to c

hem

ical

ene

rgy

✔

f.«p

hoto

synt

hesi

s» p

rodu

ces

orga

nic

com

poun

ds/g

luco

se/c

arbo

hydr

ates

✔g.

phot

osyn

thes

is o

ccur

s in

chl

orop

last

s ✔

h.ch

loro

phyl

l «ph

otos

ynth

etic

pig

men

t» a

bsor

bs li

ght ✔

i.di

ffere

nt p

igm

ents

abs

orb

diffe

rent

wav

elen

gths

«of

ligh

t» ✔

j.ch

loro

phyl

l abs

orbs

red

and

blue

ligh

t/end

s of

the

spec

trum

✔A

llow

up

to [2

] for

cor

rect

use

of

und

erst

andi

ngs

spec

ified

as

AH

L to

pic

8 k.

carb

on d

ioxi

de c

once

ntra

tion/

tem

pera

ture

/ligh

t int

ensi

ty a

re li

miti

ng fa

ctor

s ✔

7.

c a.

form

ed fr

om d

ead

plan

t mat

eria

l/lea

ves/

mos

ses/

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36EP01






• Write your session number in the boxes above.• Do not open this examination paper until instructed to do so.• Answers must be written within the answer boxes provided.• A calculator is required for this paper.• The maximum mark for this examination paper is [35 marks].

Section A QuestionsAnswer all questions. 1 – 3

Section B QuestionsAnswer all of the questions from one of the options.

Option A — Neurobiology and behaviour 4 – 7

Option B — Biotechnology and bioinformatics 8 – 11

Option C — Ecology and conservation 12 – 15

Option D — Human physiology 16 – 19

1 hour


36EP02

N 17 /4/BIOLO/SP3/ENG/TZ0 /XX– 2 –

Section A

Answer all questions. Answers must be written within the answer boxes provided.

1. To investigate the thermal properties of water, students placed hot water in two thin plastic cups and measured their rate of cooling. The sides of one cup were covered with tissue paper soaked in hot water; the other cup was left uncovered. The temperature was recorded with a thermometer every 4 minutes for 20 minutes. The temperature in the laboratory was 18 °C.

Thermometer Thermometer

Wet tissue paperHot water Hot water


Temperature / °C

80

70

60

50

40

30

20

10

0 0 4 8 12 16 20 Time / minutes

Key: uncovered covered with wet tissue paper[Source: © International Baccalaureate Organization 2017]

(a) Calculate the change in temperature in each cup after 20 minutes. [1]

Uncovered: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Covered with wet tissue paper: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


36EP03


Turn over


(b) State two conditions that must be the same for each cup at the start of the experiment. [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(c) Predict the temperature of the water in the cups after 3 hours. [1]

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(d) Explain, with reference to the thermal properties of water, how this experiment helps demonstrate how humans respond to overheating. [3]

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36EP04


2. Thin-layer chromatography was carried out on red and brown algae to discover what photosynthetic pigments they contained. The results were compared with the known pigments found in spinach leaves.

P

Solvent frontβ-caroteneChlorophyll aChlorophyll b

Xanthophylls

Origin

Red alga Brown alga Spinach

(a) Identify pigment labelled P. [1]

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(b) State a suitable solvent for extracting photosynthetic pigments from plant tissue. [1]

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(c) Explain how the pigments in the chromatogram of spinach are identifi ed. [3]

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36EP05


Turn over

3. The micrograph shows a transverse section through blood vessels of a mammal.

[Source: This book was originally published by OpenStax College, released under the CC-By license: https://creativecommons.org

The eBook was adapted by Frank Lee.]

(a) Identify the vein by labelling it with the letter V. [1]

(b) Distinguish between the vein and the artery with reference to structures visible in the micrograph. [2]

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36EP06


Section B

Answer all of the questions from one of the options. Answers must be written within the answer boxes provided.

Option A — Neurobiology and behaviour

4. The diagram shows a cross section of the left eye viewed from above. Light entering the eye stimulates the receptor cells. The graph shows the number and type of receptor cells at different points of the retina measured in degrees relative to a point at the back of the eye.

(a) Using the eye diagram, identify the part labelled X, giving evidence from the graph. [1]

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36EP07


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(b) Using the graph, outline why there are no receptor cells at the part labelled Y. [2]

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(c) Using the eye diagram, state which part of the visual cortex receives impulses from the area of the visual field labelled Z. [1]

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(d) The diagram shows part of a retina.

X

[Source: C. J. Clegg, Introduction to Advanced Biology, 2000, p. 285. Reproduced by permission of Hodder Education.]

(i) Identify the cell labelled X. [1]

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(ii) Draw an arrow to show the direction of light through the retina. [1]


36EP08



5. The diagram shows the human brain.

Broca’s area

A

[Source: By charlyzon (Own work) [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons.]

(a) (i) Identify the structure labelled A. [1]

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(ii) List two functions of the structure labelled A. [2]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Outline the reason that Broca’s area is more developed in humans than other primates. [1]

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36EP09


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(c) Suggest how an injury to the brain can help in understanding brain function. [1]

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36EP10



6. The image shows a human ear.

[Source: Leonello/iStock]

(a) (i) Using the letter M, label the structures which detect movement of the head. [1]

(ii) Using the letter A, label where sound is amplified. [1]

(b) Explain the function of the cochlea in hearing. [2]

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36EP11


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(c) Outline how the hearing of a deaf or partially deaf person could be improved. [1]

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(Option A continues on page 13)

36EP12




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(Option A continued from page 11)

7. The diagrams illustrate changes in synapse density of the cerebral cortex from newborn to adult.

Newborn 1 month 9 months 2 years Adult

[Source: THE POSTNATAL DEVELOPMENT OF THE HUMAN CEREBRAL CORTEX, VOLUMES IVIII, by Jesse LeRoy Conel, Cambridge, Mass.: Harvard University Press,

Copyright © 1939, 1941, 1947, 1951, 1955, 1959, 1963, 1967 by the President and Fellows of Harvard College. Copyright

© renewed 1967, 1969, 1975, 1979, 1983, 1987, 1991.]

Explain the processes illustrated by the diagrams. [4]

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End of Option A

36EP14


Option B — Biotechnology and bioinformatics

8. The diagram shows a simplified fermenter used in the production of penicillin.

Probe

ProbeProbe

Stirrer

NutrientsPressure gauge

Water

Air

Products

Water

Waste gases

Motor

Water jacket

[Source: Valero, F, del Rio, JL, Poch, M and Sola, C (John Wiley and Sons, 1992). Studies on Lipase Production by Candida rugosa Using On-line Enzymatic Analysis.

Annals of the New York Academy of Sciences, 665, pp. 334–344. doi: 10.1111/j.1749-6632.1992.tb42596.x]

(a) State two conditions in the fermenter that would be monitored by the probes. [1]

1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(b) Suggest a reason that the fermenter is surrounded by a water jacket. [1]

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36EP15


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(c) Identify the waste gas produced. [1]

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(d) Explain the process of penicillin production in the fermenter. [3]

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(Option B continues on page 17)

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Turn over

(Option B continued from page 15)

9. Tobacco mosaic virus (TMV) was used as a vector in the development of a new process for Hepatitis B vaccine production.

Tobacco mosaic virus

[Source: Scholthof, K-B.G. 2000. Tobacco mosaic virus. The Plant Health Instructor. DOI: 10.1094/PHI-I-2000-1010-01. Updated 2005.

© 2018 The American Phytopathological Society. All rights reserved.]

(a) State the role of a vector in biotechnology. [1]

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(b) Explain how the Hepatitis B vaccine is produced using TMV. [3]

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(c) State the importance of marker genes in genetic modification. [1]

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36EP18



10. Researchers in Korea set up an experiment to measure how accumulation of biofilm changes in water pipes under different conditions.

Untreated Heater ChlorinatorTap water

Membrane filter

Pipe

Water samples

The graph shows the accumulation of biofilm in steel pipes when the water was untreated, treated with chlorine and filtered through a membrane.

Biofilm accumulation colony forming units /

cm–2

350 000

280 000

210 000

140 000

70 000

0

Key: untreated chlorinated filtered

0 20 40 60 80 100Time / days

[Source: adapted from Yoonjin Lee, (2013), Journal of Environmental Research Public Health 2013, 10 (9), pages 4143 – 4160]

(a) State the effect chlorination has on the accumulation of biofilm in the pipe. [1]

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(b) Suggest why membrane filtration may be more suitable than chlorination in purifying the water.

[1]

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(c) Identify which two pipes would be required to study the effect of heat on biofilm accumulation. [1]

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(d) Explain how quorum sensing benefits the bacteria within the steel pipes. [2]

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(Option B continues on page 21)

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(Option B continued from page 19)

11. The picture shows workers cleaning up a polluted stretch of coastline in Alaska after oil was leaked from a tanker.

[Source: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:OilCleanupAfterValdezSpill.jpg]

Explain how oil pollution can be treated by bioremediation. [4]

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Option C — Ecology and conservation

12. The diagram shows both production and losses of energy in three trophic levels of a freshwater lake over the period of one year. All values are expressed in kJ m–2 y–1.

Decomposers120

Decomposers20

Decomposers(trace)

Respiration75

Respiration

Respiration970

Not used*295

Not used*50

Not used*2940

Higher level consumers

Gross production125

Primary consumersGross production

630

ProducersGross production

4660

* not used: this refers to organic material sinking to the lake bottom, becoming unavailable to other trophic levels

(a) Calculate the energy loss due to respiration in primary consumers. [1]

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(b) Outline why a year is more suitable than a month for the measurement of energy fl ow. [1]

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(c) Explain how pesticides may undergo biomagnification in the lake. [2]

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13. The sea snail Nucella ostrina and the sea star Pisaster ochraceus are predators of the mussel Mytilus trossulus. The mussels live on rocks at the edge of the sea and feed on phytoplankton and zooplankton. The zooplankton feed on the phytoplankton.

Nucella ostrina Pisaster ochraceus Mytilus trossulus[Source: Photograph ©Kelly Fretwell,

www.centralcoastbiodiversity.org][Source: D. Gordon E. Robertson.

https://en.wikipedia.org/wiki/Pisaster_ochraceus#/media/File:Ochre_sea_

star.jpg]

[Source: NNehring/iStock]

Groups of 50 mussels were transplanted to an experimental area and protected from predation until the start of the experiment. Researchers then investigated the effect of the predators on the population of the mussels over a period of 60 days.

Mussels remaining

/ %

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

0

Key: no predators only sea snails present only sea star present both predators present

0 20 40 60 Time / days

[Source: Republished with permission of John Wiley and Sons, from Navarrete, S. A. and Menge, B. A. (1996), Keystone Predation and Interaction Strength: Interactive Effects of Predators on Their Main Prey.

Ecological Monographs, 66: 409–429. doi:10.2307/2963488; permission conveyed through Copyright Clearance Center, Inc.]


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(a) Compare and contrast the effects of the predators on the population of the mussels. [2]

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(b) The sea star also eats the sea snails. Construct a food web to show the feeding relationships between these five organisms in the ecosystem. [2]

(Option C continues on page 27)

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(Option C, question 13 continued from page 25)

(c) The chart shows the effect the presence of the sea star has on the total number of species found in the ecosystem.

Evaluate the evidence that the sea star is a keystone species in the ecosystem. [2]

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(d) Sea stars along the pacific coast of the US are dying from “sea star wasting syndrome”. Suggest the effect this will have on the ecosystem. [1]

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14. Data from the International Union for Conservation of Nature (IUCN) indicates that the population numbers of many mammal species are decreasing. The chart shows reasons for the decrease and the number of species in each category of danger.

Agriculture and aquaculture

Deforestation

Invasive species

Hunting and trapping

0 10 20 30 40 50 60 70 Number of species

Key:extinct in the wildcritically endangeredendangeredvulnerablethreatened

[Source: Michael Hoffmann et al. 2011. The changing fates of the world’s mammals. Philosophical Transactions of the Royal Society B, Volume 366, issue 1578.

DOI: 10.1098/rstb.2011.0116. By permission of the Royal Society.]

(a) Calculate how many species are classified as endangered due to hunting and trapping. [1]

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(b) State one reason mammals can continue to survive even if they are extinct in the wild. [1]

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(c) Outline how deforestation can affect the richness of biodiversity in an ecosystem. [1]

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(d) Explain the impact of plastic waste on Laysan albatrosses (Phoebastria immutabilis). [2]

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15. Explain reasons for differences in the realized niche and fundamental niche of an organism. [4]

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End of Option C

36EP30


Option D – Human physiology

16. The diagram shows changes in the pressure and volume of the left ventricle during normal heartbeat. The phonocardiogram records heart sounds during the cardiac cycle.

Ventricular pressure/ mm Hg

120100

80604020

0

Ventricular volume/ cm3

Phonocardiogram

130

90

50

Systole Diastole Systole

[Source: Wiggers, Carl J. 1923. Modern Aspects of the Circulation in Health and Disease, 2nd ed. Philadelphia: Lea & Febiger, p. 97.]

(a) State the relationship between pressure and volume in the left ventricle. [1]

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(b) Explain the events that cause the sound shown on the phonocardiogram at the start of systole. [2]

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(c) Outline reasons for fitting an artificial cardiac pacemaker. [2]

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17. The graph shows the relationship between gastrointestinal (GI) damage and gastric acidity in 37 healthy human volunteers.

Increasing probability of GI damage

Increasing gastric acidity

[Source: Republished with permission of Elsevier Science and Technology Journals, from ‘Integrated gastric acidity can predict the prevention of naproxen-induced gastroduodenal pathology in normal subjects’,

John Plachetka, Gaetano Morelli, Carolyn Hines, Julie Borland, Alison Lyke, Diane Littlefield, Jerry D. GardnerGastroenterology, Vol. 124, Issue 4, 2003; permission conveyed through Copyright Clearance Center, Inc.]

(a) State the relationship between gastric acidity and GI damage. [1]

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(b) GI damage can include ulcers. Outline the treatment of stomach ulcers. [3]

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(c) Other than gastric acidity, state a primary cause of stomach ulcers. [1]

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18. The diagram shows the liver. The arrows show the direction of blood flow into and out of the liver.

Hepatic artery

Bile duct B


(a) (i) Identify the blood vessel labelled B. [1]

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(ii) Outline the function of the blood vessel labelled B. [3]

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(b) Distinguish between the structure of liver sinusoids and capillaries. [2]

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19. Explain the possible health risks of being overweight. [4]

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End of Option D

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