Biologia Selectivitat Catalunya: apunts amb esquemes i tests

Tema 1: Disseny experimental — El mètode científic i les variables de la recerca

El mètode científic és la metodologia sistemàtica emprada per generar coneixement fiable en les ciències experimentals mitjançant l'observació empírica i el contrast d'hipòtesis.

Etapes del procés d'investigació

1. Observació i plantejament del problema: detecció d'un fenomen natural. La pregunta investigable s'ha de formular de manera precisa i sempre en forma d'interrogant.
2. Cerca d'informació: recopilació del marc teòric existent sobre la qüestió.
3. Formulació d'hipòtesis: enunciat predictiu i provisional que proposa una resposta causal al problema. La hipòtesi ha de relacionar la variable independent amb la dependent i ha de ser contrastable (per exemple: «Si augmenta la temperatura, augmentarà la velocitat de germinació»). Es pot formular amb prudència («És probable que...»), però no és obligatori.
4. Experimentació: disseny del procediment pràctic per posar a prova la hipòtesi.
5. Anàlisi de dades i conclusió: interpretació dels resultats obtinguts per acceptar o refutar la hipòtesi plantejada. Si es valida àmpliament, pot donar lloc a lleis o teories subjectes a revisió constant.
6. Comunicació científica: publicació dels resultats en revistes especialitzades perquè la comunitat investigadora en pugui contrastar la validesa.

Classificació de les variables experimentals

Per garantir la validesa interna d'un experiment, és obligatori definir amb precisió el paper de cada magnitud estudiada:

Control i reproductibilitat

Un disseny experimental rigorós exigeix dos requisits fonamentals:

• Grup o condició control: lot idèntic a l'experimental que actua com a referència basal per constatar que els efectes observats són deguts exclusivament a la manipulació de la variable independent.
• Rèpliques: repeticions d'un mateix assaig sota condicions idèntiques per minimitzar l'error mostral, descartar falsos positius o negatius i garantir la significació estadística dels resultats.

Com es respon un exercici de disseny experimental a la PAU

Gairebé tots els exàmens inclouen un experiment o un assaig clínic i demanen identificar-ne els elements. Convé respondre sempre amb la mateixa plantilla i amb frases completes referides al cas concret, no amb definicions generals.

Idees clau

• La pregunta de recerca es formula de forma interrogativa i la hipòtesi com una afirmació contrastable que relaciona la variable independent amb la dependent.
• La variable independent és la que es manipula de forma deliberada (eix X), mentre que la dependent és la resposta mesurada (eix Y).
• Les variables controlades s'han de mantenir constants per evitar que alterin la variable dependent.
• El grup control proporciona la base comparativa per confirmar que la variable independent és la causa del fenomen.
• Les rèpliques són indispensables per descartar l'error aleatori i assegurar la reproductibilitat de l'experiment.
• A la PAU, el disseny experimental es respon amb una plantilla: problema, hipòtesi, VI, VD, variables controlades, grup control, rèpliques i conclusió.

Posa a prova el que has après

1. En un gràfic de resultats experimentals, a quin eix se sol ubicar la variable manipulada? — A l'eix d'abscisses (X)
2. Quina d'aquestes expressions és la més adient per redactar una hipòtesi? — És probable que la llum augmenti el creixement.
3. Quina és la utilitat del grup control en un assaig biològic? — Servir de referència sense tractament per comparar
4. Si estudiem l'acció de la temperatura sobre una reacció enzimàtica, què és la temperatura? — Variable independent
5. En un assaig doble cec, qui no sap quins participants reben el tractament real? — Ni els pacients ni els investigadors que avaluen

Tema 1: Disseny experimental — Fonaments de microscòpia i quantificació d'imatges

Tipologia i fonaments del microscopi

Els microscopis s'ordenen segons diversos criteris: la naturalesa del feix (fotònic, electrònic, de llum ultraviolada o fluorescent), el trajecte lumínic (transmès o reflectit), el nombre de lents (simple o compost) o el disseny dels oculars (monocular, binocular o trinocular).

Secció completa amb Premium

Idees clau

• na aliqua ut enim ad minim veniam quis nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet
• s nostrud exercitation ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod
• s nisi ut aliquip ex ea commodo consequat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut l
• quat lorem ipsum dolor sit amet consectetur adipiscing elit sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore

Tema 2: Les biomolècules i el metabolisme — Bioelements i monosacàrids

1. Els bioelements de la matèria viva

La matèria que compon els éssers vius està formada per combinacions d'un conjunt limitat d'elements químics de la taula periòdica, anomenats bioelements. Aquests es divideixen en dues grans categories segons la seva proporció ponderal:

• Bioelements primaris: Constitueixen aproximadament el 96% de la massa biològica. Són el carboni (C), l'hidrogen (H), l'oxigen (O), el nitrogen (N), el fòsfor (P) i el sofre (S). Destaquen per formar enllaços covalents estables i constituir l'esquelet fonamental de les biomolècules orgàniques.
• Bioelements secundaris: Representen el 4% restant del pes sec (com ara sodi, potassi, calci, magnesi i clor), indispensables per a la fisiologia cel·lular, la transmissió de l'impuls nerviós i la catàlisi enzimàtica.

2. Concepte i propietats dels glúcids

Els glúcids són biomolècules orgàniques formades per carboni, hidrogen i oxigen en una proporció aproximada segons la fórmula empírica general $(\text{CH}_2\text{O})_n$. Des del punt de vista químic es defineixen com a polihidroxialdehids o polihidroxicetones, ja que consten d'una cadena carbonada amb diversos grups hidroxil ($-\text{OH}$) i un únic grup funcional carbonil, que pot ser un aldehid ($-\text{CHO}$) o una cetona ($-\text{CO}-$).

3. Els monosacàrids i la seva classificació

Els monosacàrids són els monòmers o unitats estructurals bàsiques dels glúcids; tenen entre 3 i 7 àtoms de carboni i no es poden hidrolitzar en glúcids més senzills. Físicament es caracteritzen per ser sòlids cristal·lins, blanquinosos, d'un marcat gust dolç i altament solubles en aigua a causa de la polaritat dels seus enllaços.

La glucosa és la biomolècula energètica predilecta de neurones i eritròcits, mentre que la galactosa es sintetitza a les glàndules mamàries per formar lactosa. Per la seva banda, la fructosa, present en la mel i les fruites, constitueix el substrat energètic dels espermatozoides.

4. Estereoisomeria i activitat òptica

L'aparició de propietats estereoquímiques s'origina per la presència d'un o més carbonis asimètrics o quirals (àtoms de carboni units a quatre substituents químics diferents):

• Enantiòmers: Són molècules que constitueixen imatges especulars no superposables. Per conveni, pertanyen a la sèrie D si el grup hidroxil ($-\text{OH}$) del carboni asimètric més allunyat del carbonil queda a la dreta en la projecció de Fischer, o a la sèrie L si es projecta a l'esquerra. En els sistemes biològics predominen de manera gairebé exclusiva els D-enantiòmers.
• Epímers: Diastereoisòmers que es diferencien en l'orientació espacial de l'hidroxil d'un sol carboni quiral (per exemple, la D-glucosa i la D-galactosa només divergeixen en el C-4).
• Activitat òptica: Capacitat de desviar el pla de llum polaritzada. Si el giren cap a la dreta s'anomenen dextrogirs (+); si ho fan cap a l'esquerra, levogirs (-). Cal no confondre la propietat òptica (+/-) amb la configuració estructural D/L.

5. Ciclació intramolecular: estructures de Haworth

En medi aquós, les pentoses i les hexoses abandonen la conformació lineal oberta i es tanquen espontàniament formant anells termodinàmicament estables. Aquesta reacció intramolecular es produeix entre el carbonil i un dels grups hidroxil de la mateixa cadena:

1. Enllaç hemiacetal o hemicetal: Unió entre el carbonil d'una aldosa i un hidroxil (hemiacetal) o el carbonil d'una cetosa i un hidroxil (hemicetal).
2. Formació de l'anell: Segons la mida de l'anell obtingut, rep el nom de piranosa (anell hexagonal de 6 vèrtexs) o furanosa (anell pentagonal de 5 vèrtexs).
3. Aparició del carboni anomèric: L'antic carboni carbonílic es converteix en un nou centre quiral. Això genera dos nous estereoisòmers anomenats anòmers: l'anòmer α (grup $-\text{OH}$ anomèric situat cap avall en la projecció de Haworth) i l'anòmer β (grup $-\text{OH}$ dirigit cap amunt).

Idees clau

• Els bioelements primaris (C, H, O, N, P, S) sumen el 96% de la matèria viva i vertebren les biomolècules.
• Els monosacàrids són polihidroxialdehids o polihidroxicetones no hidrolitzables que manifesten caràcter reductor enfront del reactiu de Fehling.
• La presència de carbonis asimètrics genera estereoisomeria (formes D i L, enantiòmers i epímers) i capacitat de desviar la llum polaritzada.
• En dissolució, pentoses i hexoses formen anells de piranosa o furanosa mitjançant enllaços hemiacetal o hemicetal, creant els anòmers alfa i beta.

Posa a prova el que has après

1. Quin conjunt de bioelements primaris constitueix aproximadament el 96% de la matèria viva? — C, H, O, N, P, S
2. Com es defineix la relació estructural entre la D-glucosa i la D-galactosa? — Epímers al carboni 4
3. Quin tipus d'anell forma la fructosa quan forma part de la sacarosa? — Furanosa de cinc vèrtexs
4. En la representació de Haworth de la D-glucosa, com s'identifica l'anòmer beta? — Hidroxil anomèric cap amunt