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P44486A©2014 Pearson Education Ltd.

1/1/1/1/

*P44486A0124*

BiologyAdvanced SubsidiaryUnit 1: Lifestyle, Transport, Genes and Health

Wednesday 21 May 2014 – MorningTime: 1 hour 30 minutes 6BI01/01You do not need any other materials.

Instructions

• Use black ink or ball-point pen.

• Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and candidate number.

• Answer all questions.

• Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.

Information

• The total mark for this paper is 80.

• The marks for each question are shown in brackets – use this as a guide as to how much time to spend on each question.• Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar, as

well as the clarity of expression, on these questions.

• Candidates may use a calculator.

Advice

• Read each question carefully before you start to answer it.

• Keep an eye on the time.

• Try to answer every question.

• Check your answers if you have time at the end.

Pearson Edexcel GCE

2

*P44486A0224*

Answer ALL questions.

Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

1 Transcription and translation are processes involved in the synthesis of proteins.

(a) Put a cross in the box to complete each of the following statements.

(i) Individual mononucleotides in a molecule of mRNA are joined together by(1)

A glycosidic bonds

B hydrogen bonds

C peptide bonds

D phosphodiester bonds

(ii) The maximum number of amino acids coded for by a molecule of mRNA that is 600 mononucleotides long is

(1) A 100

B 200

C 300

D 600

(iii) When a gene that contains 22% adenine is transcribed, the mRNA produced will have

(1) A 22% adenine

B 0% cytosine

C 0% thymine

D 28% uracil

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*P44486A0324* Turn over

(b) Describe the structure of a mononucleotide found in RNA.(2)

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*(c) Describe the process of protein synthesis that occurs in the cytoplasm.(5)

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(Total for Question 1 = 10 marks)

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DRAFT

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*P44486A0424*

2 The cell vacuoles of beetroot (Beta vulgaris) contain the red pigment betalain.

A student investigated the effect of ethanol on the permeability of beetroot cell membranes.

In this investigation, 10 identical pieces were cut from one beetroot. One piece of beetroot was left in 10 cm3 of 30% ethanol for 20 minutes at 20 °C.

After 20 minutes, the piece of beetroot was removed and the intensity of the colour of the ethanol solution was measured using a colorimeter.

This was repeated with other pieces of beetroot that were left in ethanol concentrations of 0%, 50%, 70% and 100%, at 20 °C.

The student repeated this investigation with the other five pieces of beetroot at the same temperature of 20 °C. The graph below shows the results of these investigations.

(a) Using the information in the graph, describe the effect of ethanol concentration on the intensity of colour.

(3)

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0.2 –

0.1 –

0 –

Inte

nsity

of c

olou

r in

etha

nol

solu

tion

/ AU

Ethanol concentration (%)

Test 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Test 2

exem

plar

exem

plar

DRAFT

DRAFT

5

*P44486A0524* Turn over

(b) Using the information in the graph and your knowledge of membrane structure, explain the effect of ethanol on the permeability of beetroot cell membranes.

(4)

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(c) Suggest why the results for these two investigations are different.(2)

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3 Metachromatic leukodystrophy (MLD) is an inherited disorder. This disorder, due to brain damage during the first two years of life, can prevent a child learning how to walk and talk.

In one of the first gene therapy treatments approved in Europe, one child from each of three families with a history of MLD, was treated.

As a result of this treatment the children were able to talk at an age when some of their untreated brothers and sisters were unable to talk.

MLD is associated with a recessive allele.

(a) Two parents, who are physically unaffected by the disorder, have already had one child with the disorder.

Using a suitable genetic diagram, calculate the probability that the next child of these parents will also be affected by this disorder.

(4)

probability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Suggest how a newborn baby could be tested for MLD before brain damage develops.(2)

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(c) The gene therapy involved taking bone marrow stem cells from the child to be treated. A virus was then used to transfer DNA with the dominant allele into the stem cells. These modified stem cells were then injected into this child.

(i) Suggest how these modified stem cells can result in the prevention of MLD.(3)

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(ii) Suggest why the development of the treated children was compared with the development of their untreated brothers and sisters.

(2)

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(d) There are some risks associated with somatic gene therapy.

Suggest why the parents of these children gave consent for their children to be involved in the gene therapy treatment for MLD.

(2)

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(Total for Question 3 = 13 marks)

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4 All mammals, such as harp seals, feed their young on milk produced by mammary glands. This continues until the young are old enough to eat the same diet as their parents.

The photograph below shows a female harp seal feeding her pup.

magnification ×0.002

(a) The table below shows the composition of human milk and harp seal milk.

Milk Protein (%) Lipid (%) Lactose (%)

Human 1.4 3.8 7.0Harp seal 13.8 36.5 0.0

(i) Suggest two substances (other than protein, lipid and lactose) that milk should contain for the development of the harp seal pups.

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(ii) Harp seal pups are born in the Arctic where it is extremely cold and there is little shelter.

After nine days of feeding, the mass of a harp seal pup can increase by about 300%.

Using information from the table, suggest why a harp seal pup increases in mass more quickly than a human baby.

(4)

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(b) The composition of human milk can be affected by the diet of the mother.

The table below shows the concentration of eight fatty acids found in milk from two different groups of women.

One group of women were vegans who ate food obtained only from plants. The other control group had a mixed diet of food from plants and animals.

Fatty acidNumber of double

bonds in the hydrocarbon chain

Concentration of fatty acid / mg per g of milk

Vegans Control group

lauric 0 39 33

myristic 0 68 80

palmitic 0 166 276

stearic 0 52 108

palmitoleic 1 12 36

oleic 1 313 353

linoleic 2 317 69

linolenic 3 15 8

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*P44486A01324* Turn over

(i) State the difference between the structure of a saturated fatty acid and an unsaturated fatty acid.

(1)

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(ii) Complete the table below by calculating the total concentration of unsaturated fatty acids in the milk from the women in the vegan and control groups.

(1)

GroupTotal concentration of saturated fatty acids

/ mg per g milk

Total concentration of unsaturated fatty acids

/ mg per g milk

Vegan 325

Control 497

(iii) Using the information given, suggest why there are differences in the concentrations of saturated and unsaturated fatty acids in the milk from the women in the vegan and control groups.

(2)

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(Total for Question 4 = 10 marks)exem

plar

exem

plar

DRAFT

DRAFT

14

*P44486A01424*

5 (a) Read through the following passage about the structure of the heart. Write on the dotted lines the most appropriate word or words to complete the passage.

(5)

The heart muscle in the walls of the heart is called . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . muscle.

The . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . valves control the flow of blood between the chambers of the heart.

The chamber of the heart that receives oxygenated blood from the lungs is named the

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

Deoxygenated blood is transported back to the lungs in the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Backflow of blood into the heart is prevented by . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . valves.

(b) Arteries and capillaries are blood vessel adapted for specific roles in the circulatory system.

Give two differences between the structure of an artery and a capillary.(2)

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

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

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(c) Anticoagulants, such as warfarin, are used to treat cardiovascular disease (CVD).

(i) Explain how anticoagulants can help reduce the effects of CVD.(2)

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exem

plar

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DRAFT

DRAFT

15

*P44486A01524* Turn over

(ii) State one risk associated with the use of anticoagulants.(1)

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(Total for Question 5 = 10 marks)

exem

plar

exem

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DRAFT

DRAFT

16

*P44486A01624*

6 Scientists investigated the BMI (Body Mass Index) of male office workers aged 40 and the type of breakfast they ate most regularly.

BMI is calculated using the formula below.

BMI = mass in kilograms

(height in metres)2

BMI can be used to indicate the category, shown in the table below, to which a person belongs.

Category BMI range

underweight less than 18.5

healthy weight from 18.5 to 25

overweight from 25 to 30

obese over 30

The graph below shows the results of their investigation.

(a) Put a cross in the box to complete each of the following statements.

(i) The graph shows that people who ate(1)

A dairy products have a lower mean BMI than those people who ate bread.

B fruit and vegetables have the lowest mean BMI

C no breakfast have a higher mean BMI than those people who ate meat and eggs

D ready-to-eat cereal have a higher mean BMI than those people who ate cooked cereal

Breakfast type

28.0 –

27.5 –

27.0 –

26.5 –

26.0 –

25.5 –

25.0 –

24.5 –

24.0 –

Mea

n BM

I

– – – – – – – –

No breakfast

Dairy products

Meat and eggs

Fruit and vegetables

Ready-to-eat cereal

Cooked cereal

Bread

exem

plar

exem

plar

DRAFT

DRAFT

17

*P44486A01724* Turn over

(ii) The graph shows that the mean BMI for(1)

A every group sampled in the investigation indicates that they were overweight

B those who ate bread for breakfast indicates that they were a healthy weight

C those who ate cooked cereals for breakfast indicates that they were underweight

D those who ate dairy products for breakfast indicates that they were obese

(iii) The units for mean BMI are(1)

A kg m2

B kg m–2

C m2 kg

D m kg–2

(iv) The scientists ensured that their data were reliable by repeating the investigation with

(1) A a larger sample size

B female office workers aged 40

C more types of breakfast

D male footballers

(b) Suggest how the scientists ensured that their investigation was valid.(2)

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DRAFT

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*P44486A01824*

(c) Some people avoid eating breakfast in an attempt to lose weight.

Using information from the graph, suggest why eating no breakfast is unlikely to lead to weight loss.

(2)

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(d) Cooked cereal, such as porridge, contain a high proportion of dietary fibre. This helps to lower blood cholesterol levels.

Using the information in the graph and your knowledge of blood cholesterol, suggest why a breakfast of cooked cereal could reduce the chances of developing cardiovascular disease (CVD).

(3)

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(Total for Question 6 = 11 marks)

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*P44486A01924* Turn over

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*P44486A02024*

7 Triglycerides are lipids that are an important source of energy for the body. Triglycerides are broken down and reassembled in the body.

(a) The diagram below shows the structure of a triglyceride.

In the space below, draw a diagram to show the molecules produced from the complete hydrolysis of the triglyceride.

(3)

H C O C Fatty acid chain

H

O

H C O C Fatty acid chain

O

H C O C Fatty acid chain

OH

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*P44486A02124* Turn over

(b) Suggest the possible consequence of a very low fat diet for someone who has a very active lifestyle.

(2)

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*(c) Groups of enzymes help the body to break down and process triglycerides. Abnormalities in these enzymes can lead to the build-up of lipids that would have been broken down.

Explain why a gene mutation can result in an enzyme that is unable to break down lipids.(5)

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(Total for Question 7 = 10 marks)

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DRAFT

DRAFT

22

*P44486A02224*

8 Artificial membranes have a variety of medical applications.

It is possible to make an artificial membrane consisting of a phospholipid bilayer only, as shown in the diagram below.

The diagram below represents the relative permeability to oxygen, water and chloride ions (Cl–) of a phospholipid bilayer and a cell surface membrane of an epithelial cell of the trachea.

Using the information in the diagram and your knowledge of membrane structure, suggest an explanation for each of the following.

(a) The permeability to oxygen is the same for a phospholipid bilayer and a cell surface membrane.

(2)

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Phospholipid

Permeability Cell surface membrane of an epithelial cell

OxygenOxygen

Phospholipid bilayerHigh

Zero

Water

Water

Cl– ionsCl– ions

Permeability

exem

plar

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plar

DRAFT

DRAFT

23

*P44486A02324*

(b) The permeability to chloride ions (Cl–) is different in the two membranes.(3)

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(c) The rates of osmosis will be different in the two membranes.(2)

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BiologyAdvanced SubsidiaryUnit 2: Development, Plants and the Environment

Monday 2 June 2014 – AfternoonTime: 1 hour 30 minutes 6BI02/01

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Instructions

Use black ink or ball-point pen. Fill in the boxes at the top of this page with your name,

centre number and candidate number. Answer all questions. Answer the questions in the spaces provided

– there may be more space than you need.

Information

The total mark for this paper is 80. The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question. Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your

written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar, as

well as the clarity of expression, on these questions. Candidates may use a calculator.

Advice

Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.

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Answer ALL questions.

Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an

answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

1 The photograph below shows pollen germinating on the stigma of a tomato flower.

Magnification ×100

(a) Explain how the pollen tubes grow through the style of the flower.(2)

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(b) Place a cross in the box next to the correct word or words to complete each of the following statements.

(i) The tip of the pollen tube breaks through the micropyle to enter the (1)

A egg cell

B embryo sac

C ovary

D style

3

*P44487A0328* Turn over

(ii) During fertilisation, nuclei from the pollen tube fuse with (1)

A the antipodal cells

B the egg cell and the antipodal cells

C the egg cell and the polar nuclei

D the polar nuclei and the antipodal cells

(iii) During fertilisation, the following structures are produced (1)

A diploid zygote and diploid endosperm

B diploid zygote and triploid endosperm

C triploid zygote and diploid endosperm

D triploid zygote and triploid endosperm

(c) Describe how the structure of a pollen grain differs from that of a sperm cell.(2)

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(Total for Question 1 = 7 marks)

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2 In 1886, Sir Francis Galton claimed that the height of a child could be predicted by working out the mean height of its parents.

Scientists have since discovered that the inheritance of height is an example of polygenic inheritance.

(a) Explain what is meant by the term polygenic inheritance.(2)

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(b) Some scientists have suggested that diet may affect the growth of a child.

Explain how the height of an adult human demonstrates how environmental factors interact with genotype.

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(c) The graph below shows the mean height of populations of adult males in Northern and Southern Europe from 1955 to 1980.

(i) Using the information in the graph, describe the changes in mean height for adult European males from 1955 to 1980.

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Northern European

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dult

mal

es /

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(ii) Suggest an explanation for the changes in mean height of these two groups of adult males.

(2)

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(Total for Question 2 = 10 marks)

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*P44487A0828*

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*P44487A0928* Turn over

3 Prokaryotic and eukaryotic organisms can be classified depending on their cellular structure.

(a) Describe three structural differences between prokaryotic and eukaryotic cells.(3)

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(b) In 1977, Carl Woese suggested that there are three domains of living organisms: the Archaea, the Bacteria and the Eukaryota.

He used molecular phylogeny to classify organisms into different domains.

Explain what is meant by the term molecular phylogeny.(3)

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(c) The table below shows some of the cellular features of organisms belonging to the three different domains.

Feature Archaea Bacteria Eukaryota

Cell membrane

Branched hydrocarbon chains attached to glycerol by ether bonds

Unbranched fatty acid chains attached to glycerol by ester bonds

Unbranched fatty acid chains attached to glycerol by ester bonds

Ribosome size 70S 70S 80S

Number of protein molecules in RNA polymerase

10 5 12

Peptidoglycan in cell wall No Yes No

Type of chromosome Circular Circular Linear

(i) Using information from this table, give evidence that supports Woese’s conclusion that the Archaea are distinct from both the Bacteria and the Eukaryota.

(2)

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*P44487A01128* Turn over

(ii) Using information from the table, explain why the Archaea are thought to be more closely related to Eukaryota than to Bacteria.

(2)

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(Total for Question 3 = 10 marks)

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*P44487A01228*

4 The root tip squash procedure can be used to observe cells undergoing mitosis.

(a) Explain the role of mitosis in the development of roots. (2)

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(b) (i) The flow chart below describes the stages involved in staining a root tip squash to show mitosis.

Complete the flow chart by writing the most appropriate word or words on the dotted lines.

(3)

Stage 1

Carefully remove the root tip from an onion that has been grown in water

Stage 2

Place the root tip in . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . acid,

which will . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . the tissue

Stage 3

Rinse in distilled water and then add a few drops

of a stain such as . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Stage 4

Place the stained root tip on a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

and then place a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . on top

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*P44487A01328* Turn over

(ii) Describe one safety precaution that should be taken when carrying out this procedure.

(1)

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*(c) Following mitosis, some cells undergo differentiation to become specialised tissues, such as xylem.

Explain how cells differentiate to become specialised tissues.(4)

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*P44487A01428*

(d) Similar staining techniques can be used to observe cells undergoing meiosis.

(i) Name a process that may be observed in cells undergoing meiosis but not mitosis.

(1)

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(ii) Explain how meiosis can give rise to genetic variation in the gametes produced.

(2)

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(Total for Question 4 = 13 marks)

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*P44487A01528* Turn over

5 The photograph below shows seed pods of a Canola plant (Brassica napus). Canola is a plant grown as a crop because the seeds are rich in oil. The extracted oil is used in cooking and as a sustainable fuel.

Magnification ×0.1

(a) Suggest why the production of oil from Canola seeds can be described as sustainable.

(2)

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(b) Farmers provide the plants with fertiliser containing nitrate ions.

Explain the importance of nitrate ions for the growth of plants.(2)

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*P44487A01628*

(c) Scientists carried out an investigation into the effect of nitrate fertiliser on the yield.

The graph below shows the results of this investigation.

(i) Place a cross in the box next to the correct word or words to complete the following statement.

The mass of nitrate fertiliser added and the percentage of oil produced show(1)

A a negative correlation

B no relationship

C a positive correlation

D a proportional relationship

3.50 –

3.00 –

2.50 –

2.00 –

1.50 –

1.00 –

0.50 –

0.00 ––

0

–

20–

40–

60

–

80

–

100

–

120

–

140

–

160

–

180

– 47

– 46

– 45

– 44

– 43

– 42

– 41

– 40

Nitrate fertiliser / kg ha–1

Seed

yie

ld /

tonn

es h

a–1

Perc

enta

ge o

f oil

(%)

seed yield

percentage oil

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*P44487A01728* Turn over

(ii) Using information in the graph, calculate the percentage change in seed yield when the level of nitrate fertiliser is increased from 0 to 160 kg ha–1.

Show your working.(3)

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(iii) Suggest how the scientist could have ensured that this investigation was valid.

(4)

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(Total for Question 5 = 12 marks)

18

*P44487A01828*

6 The photograph below shows an X-ray of a dachshund. The dachshund is a breed of dog that is at higher risk of paralysis due to spinal injury.

Scientists have successfully used stem cells to reverse this paralysis.

Magnification ×0.02

(a) Suggest why stem cells can be used to reverse this paralysis.(2)

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(b) The trial experiment was carried out on a dog that was paralysed due to a spinal injury and was unable to use its back legs.

The scientists extracted stem cells from the lining of the dog’s nose. These cells were cultured for one month to increase their numbers. The stem cells were then injected into the injury site of this dog.

Suggest why stem cells were taken from this dog and not from another dog.(2)

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19

*P44487A01928* Turn over

(c) A further investigation was carried out on 34 dogs with spinal injuries. Some had stem cells injected into the site of the spinal injury. The others were injected with a fluid containing no stem cells. This fluid is called a neutral fluid.

Neither the scientists nor the owners knew which dogs had been given stem cells and which had been given the neutral fluid.

The dogs that were given stem cells recovered the use of their back legs.

(i) Explain the reason for giving some of the dogs a neutral fluid instead of stem cells.

(2)

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(ii) Suggest why neither the scientists nor the owners knew which dogs had been given stem cells and which had been given the neutral fluid.

(1)

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(Total for Question 6 = 7 marks)

20

*P44487A02028*

BLANK PAGE

21

*P44487A02128* Turn over

7 The photograph below shows a coconut palm tree. These trees often grow on beaches near the sea. They can grow to a height of 25 metres.

The seedpod produced by the coconut tree has a thick fibrous husk that protects the seed from damage when it falls. This husk contains two types of fibre, white coir fibres and brown coir fibres.

Magnification ×0.003

(a) A student determined the mean tensile strength of white and brown coir fibres. The table below shows the mean tensile strength for the fibres and the ranges of the data.

Type of fibreLength of fibre

/ mm

Tensile strength

/ MPa

White coir 5 192 ± 37

White coir 35 162 ± 32

Brown coir 5 343 ± 36

Brown coir 35 186 ± 55

22

*P44487A02228*

(i) Using the data in the table, identify which type of fibre shows the lowest percentage variability in tensile strength.

Place a cross in the box next to the correct conclusion that can be drawn from the results shown in this table

(1)

A long brown fibre

B long white fibre

C short brown fibre

D short white fibre

(ii) The student concluded that brown coir fibres are stronger than white coir fibres.

Use the information in the table to comment on the validity of her conclusion.(4)

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*P44487A02328* Turn over

(b) Fibre cells in coir have a similar structure to sclerenchyma fibres.

(i) Suggest how the structure of the coir fibres makes them light, waterproof and strong.

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(ii) White coir fibres are more flexible than brown coir fibres. Suggest how their structure may account for this difference in flexibility.

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(Total for Question 7 = 9 marks)

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8 The photograph below shows Ethiopian wolves (Canis simensis). They live on isolated mountains at altitudes above 3000 metres. They are one of 19 endemic animal species living in the mountains of Ethiopia.

Magnification ×0.01

(a) Explain what is meant by the term endemic species.(1)

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(b) There are estimated to be only 500 Ethiopian wolves left in the wild, living in six separate populations. There are high levels of genetic diversity between these six populations.

The separate populations are geographically isolated. This prevents interbreeding between populations.

Suggest how this may affect the genetic diversity of each individual population.(2)

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*P44487A02628*

(c) Ethiopian wolves are endangered in the wild.

Some scientists have suggested that moving male wolves from one population to another may help the species survive.

Suggest how this strategy of transferring individuals from one population to another could help the species survive.

(2)

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(d) (i) The table below shows adaptations of the Ethiopian wolf that enable it to survive in its mountain habitat. Place a cross ( ) in the table that correctly describes whether the adaptation is behavioural, anatomical or physiological.

(3)

Adaptation Behavioural Anatomical Physiological

Small sharp teeth widely-spaced to cope with small prey

Narrow snout to fit into small gaps when hunting small prey

Hunting alone, as prey are too small to share with other wolves

*(ii) Suggest how natural selection has led to the evolution of this species of wolf, adapted for life in the mountains of Ethiopia.

(4)

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BiologyAdvancedUnit 4: The Natural Environment and Species SurvivalFriday 13 June 2014 – AfternoonTime: 1 hour 30 minutes 6BI04/01

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Information The total mark for this paper is 90. The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question. Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your

written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar, as

well as the clarity of expression, on these questions. Candidates may use a calculator.

Advice

Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.

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answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

1 (a) The diagram below shows some of the steps in the process of photosynthesis.

(i) Name molecules P and Q in the diagram.(1)

molecule P . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

molecule Q . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Place a cross in the box next to the names of molecules R and S in the diagram.(1)

A ADP and oxidised NADP

B ADP and reduced NADP

C ATP and oxidised NADP

D ATP and reduced NADP

molecule P

light-independent reactions

molecules R and S

molecule Q light-dependent reactions

4

*P42922A0424*

(iii) Describe the role of RUBISCO in the production of GALP in the light-independent reaction.

(4)

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(b) The electronmicrograph below shows a chloroplast.

Magnification ×7500

(i) Place a cross in the box next to the name of the part labelled Z.(1)

A cytoplasm

B matrix

C stroma

D thylakoid

W

Z

Y

5

*P42922A0524* Turn over

(ii) The equation below can be used to calculate the magnification of this chloroplast.

magnification = image length ÷ actual length

Use this equation to calculate the actual length of this chloroplast, between the lines labelled W and Y.

Show your working.(3)

length of chloroplast = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) Describe how the membranes inside the chloroplast are involved in photosynthesis.

(3)

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(Total for Question 1 = 13 marks)

6

*P42922A0624*

2 Anti-viral drugs have been developed to treat patients infected with Human Immunodeficiency Virus (HIV).

The diagram below shows the structure of HIV.

(a) Explain how structure G enables HIV to infect human cells.(3)

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structure G

enzymes

7

*P42922A0724* Turn over

(b) Some anti-viral drugs used to treat patients infected with HIV are inhibitors of enzymes found within HIV.

(i) Describe the structure of an enzyme.(3)

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*(ii) Suggest how these anti-viral drugs would work in the treatment of patients infected with HIV.

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(Total for Question 2 = 11 marks)

8

*P42922A0824*

3 Grey tree frogs are found in the USA.

The photograph below shows a grey tree frog.

Magnification ×1

Cope’s grey tree frog and the eastern grey tree frog are both found in the USA.

These species of grey tree frog are very similar in appearance, but have different mating calls.

A number of scientists believe that the eastern grey tree frog evolved from Cope’s grey tree frog during the last ice age.

These species have different numbers of chromosomes in their nuclei. Cope’s grey tree frog has two copies of each chromosome. The eastern grey tree frog has four copies of each chromosome. As a result, the cells of the eastern grey tree frog are larger.

9

*P42922A0924* Turn over

(a) The genetic relationship between these two species of grey tree frog has been studied using DNA profiling (DNA fingerprinting).

A small sample of DNA was taken from each species of grey tree frog. This DNA was amplified, fragmented and used to produce a DNA profile (DNA fingerprint) for each species.

*(i) Describe how a DNA profile was produced from this small sample of DNA.(6)

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(ii) Suggest how these DNA profiles were compared.(3)

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(b) Scientists in different parts of the USA are investigating the possibility that the difference in cell size is responsible for the different mating calls. This is contributing to an understanding of the evolution of grey tree frogs.

Suggest two ways in which the results of their investigations can be shared. (2)

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(Total for Question 3 = 11 marks)

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4 The human body responds to infection by bacteria in a number of ways.

The non-specific response includes phagocytosis and lysozyme action, which can be followed by the specific immune response. The specific immune response requires antigen presentation by macrophages.

(a) Explain how phagocytosis and lysozyme action lead to antigen presentation by macrophages.(4)

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(b) Explain how macrophages present antigens to T helper cells.(2)

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*P42922A01324* Turn over

(c) There is an ‘evolutionary race’ between some bacteria, such as Mycobacterium tuberculosis (TB), and their hosts.

Suggest how this could affect antigen presentation to T helper cells. Give an explanation for your answer.

(3)

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(Total for Question 4 = 9 marks)

14

*P42922A01424*

5 First generation biofuels are made from sugars and vegetable oils found in food crops.

(a) Some countries are replacing small percentages of petrol and diesel with first generation biofuels to reduce the effect of greenhouse gases on global warming.

(i) Place a cross in the box next to a pair of greenhouse gases.(1)

A carbon dioxide and methane

B carbon dioxide and carbon monoxide

C carbon monoxide and nitrogen

D methane and nitrogen

(ii) Suggest why using first generation biofuels instead of petrol and diesel could reduce global warming.

(3)

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(b) Second generation biofuels are now being developed. These will use non-food parts of crops that contain the polymers cellulose and lignin.

Bacteria can be used to synthesise ethanol from these polymers. However, enzyme treatment is necessary before the bacteria can use these polymers.

(i) Name a part of a plant stem that would contain these polymers.(1)

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(ii) Suggest why cellulose has to be treated with enzymes before the bacteria can use it as an energy source.

(2)

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*P42922A01524* Turn over

(c) The graph below shows how the global production of first generation and second generation biofuels could change in the future.

Using the information in the graph, describe the expected changes in the production of first generation and second generation biofuels. Suggest reasons for these changes.

(4)

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(Total for Question 5 = 11 marks)

Second generation biofuel

First generation biofuel

Year

Volu

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of b

iofu

el

prod

uced

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bitr

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units

2014 2016 2018 2020 2022

30 –

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0–

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*P42922A01624*

6 Glaciers are long, large masses of ice that formed thousands of years ago. As a result of warmer climates, more ice is melting. This is reducing the length of the glaciers. As a result, bare rock that was once covered by the glacier becomes exposed.

The diagram below shows the length of a glacier 100 years ago and the glacier at present. It also shows what is now found in a transect taken from where the front edge of the glacier is at present.

(a) Using the information in the diagram, describe and explain the changes in the distribution of organisms with distance from the front edge of this glacier.

(3)

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Length of glacier 100 years ago

Length of glacier at present Bare rock Algae and

lichens Mosses Grasses Shrubs and trees

End of glacier

End of glacier at present

17

*P42922A01724* Turn over

(b) Epilobium latifolium is a plant that occupies a niche in an area once covered by this glacier. It is a short flowering plant that grows in clumps.

The photograph below shows three clumps of Epilobium latifolium.

Magnification ×0.2

(i) Explain what is meant by the term niche, using the plant Epilobium latifolium as an example.

(3)

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Clump of Epilobium latifolium

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(ii) Describe how to carry out a study of the distribution of Epilobium latifolium from the front edge of this glacier.

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(iii) Suggest one abiotic factor that might affect the abundance of Epilobium latifolium and describe how this factor could be measured.

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(Total for Question 6 = 13 marks)

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*P42922A01924* Turn over

7 Whooping cough is a disease that is particularly serious in young children. Whooping cough is caused by the bacterium Bordetella pertussis. Children may be vaccinated against whooping cough.

In an investigation, a group of rats was vaccinated. Sixty days later these rats were infected with Bordetella pertussis. In this investigation, the levels of two antibodies in the blood of the rats were measured.

The graph below shows the mean levels of antibody A and antibody B.

(a) (i) For antibody A, compare the increase in mean level after the vaccination with the increase in mean level after infection with Bordetella pertussis.

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30 –

20 –

10 –

0 –

antibody A

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

antibody B

Time after vaccination / days

Mea

n le

vel o

f ant

ibod

y in

blo

od

/arb

itrar

y un

its

vaccination infection with Bordetella pertussis

20

*P42922A02024*

(ii) Explain the changes in mean level of antibody A after infection with Bordetella pertussis.

(3)

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(b) (i) Suggest why antibody B was not present in the blood of these rats until after infection with Bordetella pertussis.

(2)

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(ii) Place a cross in the box next to the term that describes the type of immunity that results in the production of antibody B.

(1)

A artificial active

B artificial passive

C natural active

D natural passive

21

*P42922A02124* Turn over

(c) Comment on the reliability of the data shown in the graph.(3)

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(Total for Question 7 = 11 marks)

22

*P42922A02224*

8 Bacteria are involved in the decomposition of organic matter.

(a) Place a cross in the box next to the type of chemical reaction that takes place in decomposition.

(1)

A condensation

B esterification

C hydrolysis

D polymerisation

(b) An investigation was carried out to study the rate of decomposition of leaves from ash trees and beech trees.

Five piles of each type of leaf were placed outside on the ground and each pile was covered with a heavy bucket. Each pile of leaves had a mass of 10 grams.

Every few weeks, one pile of each type of leaf was removed and weighed.

The table below shows the results of this investigation.

Time after falling

from the tree

/ weeks

Mass of pile of ash

leaves

/ g

Mass of pile of beech

leaves

/ g

0 10.0 10.0

4 4.9 9.1

8 2.0 8.4

16 1.1 6.0

32 1.2 2.8

64 0.8 2.4

23

*P42922A02324* Turn over

(i) Place a cross in the box next to the reason for using five piles of ash leaves in this investigation.

(1)

A to calculate a mean

B to give a range of values for the independent variable

C to make the investigation valid

D to produce reliable data

(ii) A student made the following conclusions from these results.

Decomposition of beech leaves is faster than ash leaves. Bacteria are needed for the decomposition of beech and ash leaves. There is a correlation between decomposition and time.

Place a cross in the box next to the number of correct conclusions made by this student.

(1)

A none

B one

C two

D three

(iii) Explain why there is a decrease in mass of the leaves.(4)

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*P42922A02424*

(iv) Suggest what effect an increase in temperature would have on the rate of decomposition of these leaves. Give an explanation for your answer.

(4)

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(Total for Question 8 = 11 marks)

TOTAL FOR PAPER = 90 MARKS

Centre Number Candidate Number

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Paper Reference

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P44489A©2014 Pearson Education Ltd.

1/1/1/1/1/

*P44489A0124*

BiologyAdvancedUnit 5: Energy, Exercise and Coordination

Friday 20 June 2014 – MorningTime: 1 hour 45 minutes 6BI05/01

You must have:

A copy of the scientific article adapted from The Immortal Life of Henrietta Lacks (enclosed)

Instructions

Use black ink or ball-point pen.

Fill in the boxes at the top of this page with your name, centre number and candidate number.

Answer all questions.

Answer the questions in the spaces provided – there may be more space than you need.

Information The total mark for this paper is 90. The marks for each question are shown in brackets

– use this as a guide as to how much time to spend on each question. Questions labelled with an asterisk (*) are ones where the quality of your

written communication will be assessed – you should take particular care with your spelling, punctuation and grammar, as

well as the clarity of expression, on these questions. Candidates may use a calculator.

Advice

Read each question carefully before you start to answer it. Keep an eye on the time. Try to answer every question. Check your answers if you have time at the end.

Pearson

Edexcel GCE

2

*P44489A0224*

Answer ALL questions.

Some questions must be answered with a cross in a box . If you change your mind about an

answer, put a line through the box and then mark your new answer with a cross .

1 (a) The knee and the elbow are both hinge joints.

The diagram below shows an elbow joint.

For each of the following questions, place a cross in the box that identifies the structure.

(i) The tendon attached to the flexor muscle is(1)

A

B

C

D

(ii) A ligament is attached to(1)

A

B

C

D

A

BC

D

Bones of the lower arm

3

*P44489A0324* Turn over

(iii) The structure with cells containing many nuclei is(1)

A

B

C

D

(b) Moderate exercise is good for the health of a person.

(i) Give two reasons why too little exercise may not be good for the health of a person.

(2)

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(ii) Give two reasons why too much exercise may not be good for the health of a person.

(2)

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(Total for Question 1 = 7 marks)

4

*P44489A0424*

2 Scientists have investigated the influence of both nature and nurture on brain development. They used several pairs of identical twins and several pairs of non-identical twins.

(a) In one investigation, each twin was shown a number of human faces and then asked to identify them amongst a group of unfamiliar faces.

The agreement in face identification between each pair of twins was recorded.

The results were used to calculate the mean percentage agreement in face identification for the two types of twin. This is shown in the table below.

Mean percentage agreement in face

identification (%)

identical twins non-identical twins

70 29

(i) From these results, the scientists concluded that face identification has a genetic component.

Explain how these results support this conclusion.(4)

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5

*P44489A0524* Turn over

(ii) This investigation was repeated using written words rather than faces. The mean percentage agreement in word identification for the two types of twin suggested that this involved an environmental component.

Suggest how the results of this investigation might differ from the results shown in the table.

(1)

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(b) Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used in another investigation. Brain activity was recorded whilst carrying out face identification.

Suggest why fMRI was used in this investigation.(4)

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(Total for Question 2 = 9 marks)

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*P44489A0624*

3 The photograph below shows Usain Bolt, an elite sprinter. He won a gold medal in the 100 metre final at the 2012 Olympic Games in a time of 9.63 seconds.

(a) The skeletal muscles of elite sprinters are likely to have many fast twitch muscle fibres. Suggest why these muscles are less red in colour than muscles with many slow twitch muscle fibres.

(2)

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(b) The pH of the blood of a sprinter falls during a race and returns to its original level after the race.

(i) State the homeostatic control mechanism that returns the pH of blood to its original level.

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*P44489A0724* Turn over

*(ii) Explain how the pH of the blood of a sprinter is returned to its original level after a race.

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8

*P44489A0824*

(iii) During the race, heat is generated and is lost from the body through the skin.

Describe how muscle, present in blood vessels in the skin, helps to increase heat loss from the body.

(4)

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(Total for Question 3 = 12 marks)

9

*P44489A0924* Turn over

4 Dark chocolate contains a chemical called epicatechin.

An investigation was carried out to study the effect of epicatechin on mice.

Two groups of one-year-old male mice, group A and group B, were used in this investigation.

The mice in group A were given water containing epicatechin at a concentration of 1 mg per kg of their body mass, twice a day for 15 days. The mice in group B were given water without epicatechin added.

All other variables were kept constant.

(a) Suggest why the mice in group A were given water containing epicatechin at a concentration of 1 mg per kg of their body mass rather than at a concentration of 1 mg per mouse.

(3)

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10

*P44489A01024*

(b) After 15 days, skeletal muscle from the mice in the groups was compared.

(i) Skeletal muscle cells contain mitochondria. The surface areas of the inner and outer membranes of the mitochondria were compared.

The surface area of the inner membrane was divided by the surface area of the outer membrane to obtain a ratio.

The bar chart below shows the ratios for the two groups of mice.

Use the information in the bar chart to describe the effect of epicatechin on the mitochondria.

(2)

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2.0 –

1.9 –

1.8 –

1.7 –

1.6 –A B

Mouse group

Ratio

11

*P44489A01124* Turn over

(ii) The ability of the skeletal muscle to contract was compared. The time taken for the muscle to start to fatigue (fail to contract) was recorded.

The results are shown in the table below.

GroupMean time taken for skeletal muscle to

start to fatigue / seconds

A 164

B 130

Using information from the bar chart and your knowledge of respiration, suggest an explanation for the results shown in the table.

(5)

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(Total for Question 4 = 10 marks)

12

*P44489A01224*

5 Both plants and animals are able to respond to stimuli using photosensitive pigments.

(a) The photosensitive pigment in plants can be involved in a range of responses to environmental cues. This includes flower production in response to day length.

The diagram below shows the results of a study on the effect of day length on flowering in one species of plant.

(i) Place a cross in the box to complete the conclusion made using these results.

The critical amount of daylight needed for the production of flowers is(1)

A between 15 and 18 hours

B between 12 and 15 hours

C between 9 and 12 hours

D between 6 and 9 hours

0 hr 6 hr 12 hr 18 hr 24 hr

Light Dark

0 hr 6 hr 12 hr 18 hr 24 hr

Light Dark

0 hr 6 hr 12 hr 18 hr 24 hr

Light Dark

0 hr 6 hr 12 hr 18 hr 24 hr

Light Dark

Flowers are produced

Yes

Yes

No

No

13

*P44489A01324* Turn over

(ii) The photosensitive pigment involved in making this plant species produce flowers is likely to be

(1) A IAA

B chlorophyll

C FAD

D phytochrome

(iii) Suggest how the plants were grown to ensure this study was valid.(2)

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(iv) Suggest how this study could be changed to produce a more accurate conclusion.

(1)

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(b) For some plant species, day length is not an environmental cue for the production of flowers.

Suggest one environmental cue, other than day length, that could stimulate plants of these species to produce flowers.

(1)

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*P44489A01424*

(c) Rhodospin is found in rod cells in the retina of mammalian eyes.

(i) State the location of rhodopsin within a rod cell.(1)

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(ii) In the table below, place a tick ( ) in the box if the statement applies to the description and place a cross ( ) in the box if the statement does not apply.

(3)

Description

Statement

Opsin binds to the

rod cell membrane

Rhodopsin bleaches ATP used

Rhodopsin responding to light

Rhodopsin being reformed

(Total for Question 5 = 10 marks)

15

*P44489A01524* Turn over

6 The central nervous system (CNS) is made up of the brain and the spinal cord.

(a) The image below of a human head and neck shows part of the CNS.

Using the image and your knowledge, complete the table below.(4)

Labelled structure Name of structure One function

A

Feel emotions

BE

D

C

A

16

*P44489A01624*

(b) Some of the drugs used to treat human disorders are proteins. Some of these proteins can be synthesised by genetically modified bacteria.

The diagram below shows some stages in the production of one of these drugs.

(i) A restriction enzyme is used in Stage 1.

Explain why only one restriction enzyme is used in stage 1.(2)

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Stage 1

A human gene isolated and added to a plasmid and plasmid then

placed into a bacterial cell

Stage 2

After bacterial cell has multiplied many times, chemical added to

switch on human gene

Stage 3

Human protein synthesised from the gene and protein collected and

purified

Stage 4

Purified protein used as a treatment by injecting into a vein

of a patient

17

*P44489A01724* Turn over

(ii) Suggest how the addition of a chemical causes the human gene to be switched on in stage 2.

(3)

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(iii) Describe the structure of an organelle found in a bacterial cell that is involved in synthesising human protein in stage 3.

(1)

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(iv) Suggest two advantages of injecting the protein into a vein rather than an artery in stage 4.

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(Total for Question 6 = 12 marks)

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*P44489A01824*

7 The scientific article you have studied is adapted from the book called The Immortal Life of Henrietta Lacks by Rebecca Skloot. Published by Pan Books in 2011.

(a) Explain what is meant by the term mitosis (paragraph 7).(2)

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(b) The genome makes sure that cells ‘do their jobs, whether that’s controlling your heartbeat or helping your brain understand the words on this page’ (paragraph 10).

Describe how cells in the sino-atrial node (SAN) are involved in controlling heart rate.

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*P44489A01924* Turn over

(c) Henrietta’s cells have ‘been used to study lactose digestion’ (paragraph 16).

Suggest how her cells may have digested lactose.(3)

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(d) ‘Like guinea pigs and mice, Henrietta’s cells have become the standard laboratory workhorse’ (paragraph 16).

Suggest two reasons why it is preferable to use Henrietta’s cells in medical research, rather than using guinea pigs and mice.

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20

*P44489A02024*

*(e) ‘By the end of 1951, the world was in the midst of the biggest polio epidemic in history’ (paragraph 19). This was caused by poliovirus which can lead to paralysis (paragraph 20).

The virus infects motor neurones which can stop skeletal muscles from working.

Suggest how an infection of motor neurones by the virus can stop the transmission of nerve impulses and lead to muscle paralysis.

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21

*P44489A02124* Turn over

(f ) Poliovirus, like Human Immunodeficiency Virus, is a retrovirus. Poliovirus was able to infect HeLa cells (paragraph 25).

Give three similarities between the structure of the genetic material in poliovirus and the genetic material in HeLa cells.

(3)

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(g) Scientists had studied genes by breeding plants ‘then breeding their offspring to see how genetic traits are passed from one generation to the next’ (paragraph 33).

When this was done using a smooth pea and a wrinkled pea, it was found that in the F2 generation (second generation of offspring), 75% were smooth.

In the space below, draw genetic diagrams to describe and explain the genotypes of the parents and their offspring in the previous two generations.

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*P44489A02324* Turn over

(h) Explain what is meant by the term human genome map (paragraph 37).(2)

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(i) Suggest how the ‘p53 tumor suppressor gene’ (paragraph 43) could stop a potential tumour cell forming.

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(j) Using paragraph 46, suggest what the ‘specific DNA sequence from a blood cell’ coded for.

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*P44489A02424*

(k) A human telomere (paragraph 60) contains 10 000 nucleotides. Using information from paragraph 58, state the number of telomere nucleotides lost per cell division.

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Answer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nucleotides

(Total for Question 7 = 30 marks)

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BiologyAdvancedUnit 5: Energy, Exercise and Coordination

June 2014Scientific Article for use with Question 7 6BI05/01Do not return the Insert with the question paper.

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Extracts from ‘The Immortal Life of Henrietta Lacks’

PrologueThe Woman in the photograph

1. There’s a photo on my wall of a woman I’ve never met, its left corner torn and patched together with tape. She looks straight into the camera and smiles, hands on hips, dress suit neatly pressed, lips painted deep red. It’s the late 1940s and she hasn’t yet reached the age of thirty. Her light brown skin is smooth, her eyes still young and playful, oblivious to the tumor growing inside her – a tumor that would leave her five children motherless and change the future of medicine. Beneath the photo, a caption says her name is “Henrietta Lacks, Helen Lane or Helen Larson.”

2. No one knows who took that picture, but it’s appeared hundreds of times in magazines and science textbooks, on blogs and laboratory walls. She’s usually identified as Helen Lane, but often she has no name at all. She’s simply called HeLa, the code name given to the world’s first immortal human cells – her cells, cut from her cervix just months before she died.

3. Her real name is Henrietta Lacks.

4. I’ve spent years staring at that photo, wondering what kind of life she led, what happened to her children, and what she’d think about cells from her cervix living on forever – bought, sold, packaged and shipped by the trillions to laboratories around the world. I’ve tried to imagine how she’d feel knowing that her cells went up in the first space missions to see what would happen to human cells in zero gravity, or that they helped with some of the most important advances in medicine: the polio vaccine, chemotherapy, cloning, gene mapping, in vitro fertilization. I’m pretty sure that she – like most of us – would be shocked to hear that there are trillions more of her cells growing in laboratories now than there ever were in her body.

5. There’s no way of knowing exactly how many of Henrietta’s cells are alive today. One scientist estimates that if you could pile all HeLa cells ever grown onto a scale, they’d weigh more than 50  million metric tons – an inconceivable number, given that an individual cell weighs almost nothing. Another scientist calculated that if you could lay all HeLa cells ever grown end-to-end, they’d wrap around the Earth at least three times, spanning more than 350 million feet. In her prime, Henrietta herself stood only a bit over five feet tall.

6. I first learned about HeLa cells and the woman behind them in 1988, thirty-seven years after her death, when I was sixteen and sitting in a community college biology class. My instructor, Donald Defler, a gnomish balding man, paced at the front of the lecture hall and flipped on an overhead projector. He pointed to two diagrams that appeared on the wall behind him. They were schematics of the cell reproduction cycle, but to me they just looked like a neon-colored mess of arrows, squares, and circles with words I didn’t understand, like “MPF Triggering a Chain Reaction of Protein Activations.”

7. I was a kid who’d failed freshman year at the regular public high school because she never showed up. I’d transferred to an alternative school that offered dream studies instead of biology, so I was taking Defler’s class for high-school credit, which meant that I was sitting in a college lecture hall at sixteen with words like mitosis and kinase inhibitors flying around. I was completely lost.

8. “Do we have to memorize everything on those diagrams?” one student yelled.

9. Yes, Defler said, we had to memorize the diagrams, and yes, they’d be on the test, but that didn’t matter right then. What he wanted us to understand was that cells are amazing things: There are about one hundred trillion of them in our bodies, each so small that several thousand could fit on the period at the end of this sentence. They make up all our tissues – muscle, bone, blood – which in turn make up our organs.

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10. Under the microscope, a cell looks a lot like a fried egg: It has a white (the cytoplasm) that’s full of water and proteins to keep it fed, and a yolk (the nucleus) that holds all the genetic information that makes you you. The cytoplasm buzzes like a New York City street. It’s crammed full of molecules and vessels endlessly shuttling enzymes and sugars from one part of the cell to another, pumping water, nutrients, and oxygen in and out of the cell. All the while, little cytoplasmic factories work 24/7, cranking out sugars, fats, proteins, and energy to keep the whole thing running and feed the nucleus. The nucleus is the brains of the operation; inside every nucleus within each cell in your body, there’s an identical copy of your entire genome. That genome tells cells when to grow and divide and makes sure they do their jobs, whether that’s controlling your heartbeat or helping your brain understand the words on this page.

11. Defler paced the front of the classroom telling us how mitosis – the process of cell division – makes it possible for embryos to grow into babies, and for our bodies to create new cells for healing wounds or replenishing blood we’ve lost. It was beautiful, he said, like a perfectly choreographed dance.

12. All it takes is one small mistake anywhere in the division process for cells to start growing out of control, he told us. Just one enzyme misfiring, just one wrong protein activation, and you could have cancer. Mitosis goes haywire, which is how it spreads.

13. “We learned that by studying cancer cells in culture,” Defler said. He grinned and spun to face the board, where he wrote two words in enormous print: HENRIETTA LACKS.

14. Henrietta died in 1951 from a vicious case of cervical cancer, he told us. But before she died, a surgeon took samples of her tumor and put them in a petri dish. Scientists had been trying to keep human cells alive in culture for decades, but they all eventually died. Henrietta’s were different: they reproduced an entire generation every twenty-four hours, and they never stopped. They became the first immortal human cells ever grown in a laboratory.

15. “Henrietta’s cells have now been living outside her body far longer than they ever lived inside it” Defler said. If we went to almost any cell culture lab in the world and opened its freezers, he told us, we’d probably find millions – if not billions – of Henrietta’s cells in small vials on ice.

16. Her cells were part of research into the genes that cause cancer and those that suppress it; they helped develop drugs for treating herpes, leukemia, influenza, hemophilia, and Parkinson’s disease; and they’ve been used to study lactose digestion, sexually transmitted diseases, appendicitis, human longevity, mosquito mating, and the negative cellular effects of working in sewers. Their chromosomes and proteins have been studied with such detail and precision that scientists know their every quirk. Like guinea pigs and mice, Henrietta’s cells have become the standard laboratory workhorse.

17. “HeLa cells were one of the most important things that happened to medicine in the last hundred years,” Defler said.

The HeLa factory

18. Not long after Henrietta’s death, planning began for a HeLa factory – a massive operation that would grow to produce trillions of HeLa cells each week. It was built for one reason: to help stop polio.

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19. By the end of 1951 the world was in the midst of the biggest polio epidemic in history. Schools closed, parents panicked, and the public grew desperate for a vaccine. In February 1952, Jonas Salk at the University of Pittsburgh announced that he’d developed the world’s first polio vaccine, but he couldn’t begin offering it to children until he’d tested it on a large scale to prove it was safe and effective. And doing that would require culturing cells on an enormous, industrial scale, which no one had done before.

20. The National Foundation for Infantile Paralysis (NFIP) – a charity created by President Franklin Delano Roosevelt, who’d himself been paralyzed by polio – began organizing the largest field trial ever conducted to test the polio vaccine. Salk would inoculate 2 million children and the NFIP would test their blood to see if they’d become immune. But doing this would require millions of neutralization tests, which involved mixing blood serum from newly vaccinated children with live poliovirus and cells in culture. If the vaccine worked, the serum from a vaccinated child’s blood would block the poliovirus and protect the cells. If it didn’t work, the virus would infect the cells, causing damage scientists could see using a microscope.

21. The trouble was, at that point, the cells used in neutralization tests came from monkeys, which were killed in the process. This was a problem, not because of concern for animal welfare – which wasn’t the issue then that it is today – but because monkeys were expensive. Doing millions of neutralization tests using monkey cells would cost millions of dollars. So the NFIP went into overdrive looking for a cultured cell that could grow on a massive scale and would be cheaper than using monkeys.

22. The NFIP turned to Gey and a few other cell culture experts for help, and Gey recognized the opportunity as a gold mine for the field. The NFIP’s March of Dimes was bringing in an average of $50 million in donations each year, and its director wanted to give much of that money to cell culturists so they could find a way to mass-produce cells, which they’d been wanting to do for years anyway.

23. The timing was perfect: by chance, soon after the NFIP contacted Gey for help, he realized that Henrietta’s cells grew unlike any human cells he’d seen.

24. Most cells in culture grew in a single layer in a clot on a glass surface, which meant they ran out of space quickly. Increasing their numbers was labor-intensive: scientists had to repeatedly scrape the cells from one tube and split them into new ones to give them more space. HeLa cells, it turned out, weren’t picky – they didn’t need a glass surface in order to grow. They could grow floating in a culture medium that was constantly stirred by a magnetic device, an important technique Gey developed, now called growing in suspension. This meant that HeLa cells weren’t limited by space in the same way other cells were; they could simply divide until they ran out of culture medium. The bigger the vat of medium, the more the cells grew. This discovery meant that if HeLa was susceptible to poliovirus, which not all cells were, it would solve the mass-production problem and make it possible to test the vaccine without millions of monkey cells.

25. So in April 1952, Gey and one of his colleagues from the NFIP advisory committee – William Scherer, a young postdoctoral fellow at the University of Minnesota – tried infecting Henrietta’s cells with poliovirus. Within days they found that HeLa was, in fact, more susceptible to the virus than any cultured cells had ever been. When they realized this, they knew they’d found exactly what the NFIP was looking for.

26. When the NFIP heard the news that HeLa was susceptible to poliovirus and could grow in large quantities for little money, it immediately contracted William Scherer to oversee development of a HeLa Distribution Centre at the Tuskegee Institute.

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27. At first the Tuskegee Center supplied HeLa cells only to polio-testing labs. But when it became clear that there was no risk of a HeLa shortage, they began sending the cells to any scientist interested in buying them, for ten dollars plus Air Express fees. If researchers wanted to figure out how cells behaved in a certain environment, or reacted to a specific chemical, or produced a certain protein, they turned to Henrietta’s cells. They did that because, despite being cancerous, HeLa still shared many basic characteristics with normal cells: They produced proteins and communicated with one another like normal cells, they divided and generated energy, they expressed genes and regulated them, and they were susceptible to infections, which made them an optimal tool for synthesizing and studying any number of things in culture, including bacteria, hormones, proteins, and especially viruses.

28. Viruses reproduce by injecting bits of their genetic material into a living cell, essentially reprogramming the cell so it reproduces the virus instead of itself. When it came to growing viruses – as with many other things – the fact that HeLa was malignant just made it more useful. HeLa cells grew much faster than normal cells, and therefore produced results faster. HeLa was a workhorse: it was hardy, it was inexpensive, and it was everywhere.

“Strangest hybrid”

29. By the 1960s, scientists joked that HeLa cells were so robust that they could probably survive in sink drains or on door-knobs. They were everywhere. The general public could grow HeLa at home using instructions from a Scientific American do-it-yourself article, and both Russian and American scientists had managed to grow HeLa in space.

30. Henrietta’s cells went up in the second satellite ever in orbit, which was launched by the Russian space program in 1960, and almost immediately afterward, NASA shot several vials of HeLa into space in the Discoverer XVIII satellite. Researchers knew from simulated zero-gravity studies using animals that space travel could cause cardiovascular changes, degradation of bone and muscle, and a loss of red blood cells. They also knew radiation levels were higher beyond the ozone layer. But they didn’t know what effects any of this would have on humans: Would it cause cellular changes, or even cell death?

31. When the first humans went into orbit, Henrietta’s cells went with them so researchers could study the effects of space travel, as well as the nutritional needs of cells in space, and how cancerous and noncancerous cells responded differently to zero gravity. What they found was disturbing: in mission after mission, noncancerous cells grew normally in orbit, but HeLa became more powerful, dividing faster with each trip.

32. In 1960, French researchers had discovered that when cells were infected with certain viruses in culture, the clumped together and sometimes fused. When they fused, the genetic material from the two cells combined, as with sperm meeting egg. The technical name for this was somatic cell fusion, but some researchers called it “cell sex”. It was different from sperm-and-egg sex in several important ways: somatic cells were cells of the body, like skin cells, and their union produced offspring every few hours. Perhaps most important, cell sex was entirely controlled by researchers.

33. Genetically speaking, humans are terrible research subjects. We’re genetically promiscuous – we mate with anyone we choose – and we don’t take kindly to scientists telling us who to reproduce with. Plus, unlike plants and mice, it takes us decades to produce enough offspring to give scientists much meaningful data. Since the mid-1800s, scientists had studied genes by breeding plants and animals in specific ways – a smooth pea with a wrinkled one, a brown mouse with a white one – then breeding their offspring to see how genetic traits passed from one generation to the next. But they couldn’t study human genetics the same way. Cell sex solved that problem, because it meant researchers could combine cells with any traits they wanted and study how those traits were passed along.

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34. In 1965 two British scientists, Henry Harris and John Watkins, took cell sex an important step further. They fused HeLa cells with mouse cells and created the first human-animal hybrids – cells that contained equal amounts of DNA from Henrietta and a mouse. By doing this, they helped make it possible to study what genes do, and how they work.

35. In addition to the HeLa-mouse hybrid, Harris fused HeLa with chicken cells that had lost their ability to reproduce. His hunch was that when those deactivated chicken cells fused with HeLa, something inside HeLa would essentially turn the chicken cell back on. He was right. He didn’t know how it worked yet, but his discovery showed that something in cells regulated genes. And if scientists could figure out how to turn disease genes off, they might be able to create a form of gene therapy.

36. Soon after Harris’s HeLa-chicken study, a pair of researchers at New York University discovered that human-mouse hybrids lost their human chromosomes over time, leaving only the mouse chromosomes. This allowed scientists to begin mapping human genes to specific chromosomes by tracking the order in which genetic traits vanished. If a chromosome disappeared and production of a certain enzyme stopped, researchers knew the gene for that enzyme must be on the most recently vanished chromosome.

37. Scientists in laboratories throughout North America and Europe began fusing cells and using them to map genetic traits to specific chromosomes, creating a precursor to the human genome map we have today. They used hybrids to create the first monoclonal antibodies, special proteins later used to create cancer therapies like Herceptin, and to identify the blood groups that increased the safety of transfusions. They also used them to study the role of immunity in organ transplantation. Hybrids proved it was possible for DNA from two unrelated individuals, even of different species, to survive together inside cells without one rejecting the other, which meant the mechanism for rejecting transplanted organs had to be outside cells.

38. Scientists were ecstatic about hybrids, but throughout the United States and Britain, the public panicked as the media published one sensational headline after the next:

MAN–ANIMAL CELLS ARE BRED IN LAB…THE NEXT STEP COULD BE TREE MEN…

SCIENTISTS CREATE MONSTERS

39. The Times of London called the HeLa-mouse cells the “strangest hybrid form of life ever seen in the lab – or out of it.” A Washington Post editorial said, “We cannot afford any artificially induced mouse-men.” It called the research “horrendous” and said the researchers should leave humans alone and “go back to their yeasts and fungi.” One article ran with an image of a half-human, half-mouse creature with a long, scaly tail; another ran with a cartoon of a hippopotamus-woman reading the newspaper at a bus stop. The British press called the HeLa hybrids an “assault on life,” and portrayed Harris as a mad scientist. And Harris didn’t help the situation: he caused near-pandemonium when he appeared in a BBC documentary saying that the eggs of man and ape could now be joined to create a “mape.”

40. Harris and Watkins wrote letters to editors complaining they’d been quoted out of context, their story sensationalized to “distort, misrepresent and terrify.” They assured the public that they were just creating cells, not “trying to produce centaurs.” But it didn’t help. A public survey about their research was overwhelmingly negative, calling it pointless and dangerous, an example of “men trying to be gods.” And the PR problem for cell culture was only going to get worse from there.

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The secret of immortality

41. More than thirty years after Henrietta’s death, research on HeLa cells finally helped uncover how her cancer started and why her cells never died. In 1984 a German virologist named Harald zur Hausen discovered a new strain of a sexually transmitted virus called Human Papilloma Virus 18 (HPV-18). He believed it and HPV-16, which he’d discovered a year earlier, caused cervical cancer. HeLa cells in his lab tested positive for the HPV-18 strain, but zur Hausen requested a sample of Henrietta’s original biopsy, so he could be sure her cells hadn’t been contaminated with the virus in culture. The sample didn’t just test positive; it showed that Henrietta had been infected with multiple copies of HPV-18, which turned out to be one of the most virulent strains of the virus.

42. There are more than one hundred strains of HPV in existence, thirteen of which cause cervical, anal, oral, and penile cancer – today, around 90 percent of all sexually active adults become infected with at least one strain during their lifetimes. Throughout the eighties, using HeLa and other cells, scientists studied HPV infection and how it causes cancer. They learned that HPV inserts its DNA into the DNA of the host cell, where it produces proteins that lead to cancer. They also found that when they blocked the HPV DNA, cervical cancer cells stopped being cancerous. These discoveries would help lead to an HPV vaccine, and eventually earn zur Hausen a Nobel Prize.

43. Research into HPV eventually uncovered how Henrietta’s cancer started: HPV inserted its DNA into the long arm of her eleventh chromosome and essentially turned off her p53 tumor suppressor gene. What scientists still haven’t figured out is why this produced such monstrously virulent cells both in and out of Henrietta’s body, especially since cervical cancer cells are some of the hardest of all cells to culture.

44. When I talked to Howard Jones fifty years after he found the tumor on Henrietta’s cervix, he was in his early nineties and had seen thousands of cervical cancer cases. But when I asked if he remembered Henrietta, he laughed. “I could never forget that tumor,” he said, “because it was unlike anything I’ve ever seen.”

45. I talked to many scientists about HeLa, and none could explain why Henrietta’s cells grew so powerfully when many others didn’t even survive. Today it’s possible for scientists to immortalize cells by exposing them to certain viruses or chemicals, but very few cells have become immortal on their own as Henrietta’s did.

46. Every decade has had its landmark moments in HeLa research, and the connection between HPV and cervical cancer was only one of several in the eighties. At the beginning of the AIDS epidemic, a group of researchers – including a molecular biologist named Richard Axel, who would go on to win a Nobel Prize – infected HeLa cells with HIV. Normally, HIV can infect only blood cells, but Axel had inserted a specific DNA sequence from a blood cell into HeLa cells, which made it possible for HIV to infect them as well. This allowed scientists to determine what was required for HIV to infect a cell – an important step toward understanding the virus, and potentially stopping it.

47. Axel’s research caught the attention of Jeremy Rifkin, an author and activist who was deeply involved in a growing public debate over whether scientists should alter DNA. Rifkin and many others believed that any manipulation of DNA, even in a controlled laboratory setting, was dangerous because it might lead to genetic mutations and make it possible to engineer “designer babies.” Since there were no laws limiting genetic engineering, Rifkin regularly sued to stop it using any existing laws that might apply.

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48. In 1987 he filed a lawsuit in federal court to halt Axel’s research on the grounds that it violated the 1975 National Environmental Policy Act, because it had never been proven environmentally safe. It was widely known, Rifkin pointed out, that HeLa was “an extraordinarily virulent and infectious line of cells” that could contaminate other cultures. Once Axel infected HeLa cells with HIV, Rifkin said, they could infect other cells and expose lab researchers around the world to HIV, “thus increasing the virus’ host range and potentially leading to the further hazardous dissemination of the AIDS virus genome.”

49. Axel responded to the suit by explaining that cells couldn’t grow outside of tissue culture and that there was a world of difference between culture contamination and HIV infection. Science reported on the lawsuit, writing, “Even Rifkin admits that taken together these events sound more like the plot of a grade-B horror movie than the normal run of affairs in the country’s biomedical research laboratories.” Eventually the suit was dismissed, Axel went on using HeLa for HIV research, and Rifkin’s horror-film scenario didn’t come true.

50. But in the meantime two scientists had developed a theory about HeLa that sounded far more like science fiction than anything Rifkin had come up with: HeLa, they said, was no longer human.

51. Cells change while growing in culture, just as they change in a human body. They’re exposed to chemicals, sunlight, and different environments, all of which can cause DNA changes. Then they pass those changes on to each new generation of cells through cell division, a random process that produces even more changes. Like humans, they evolve.

52. All of this happened to Henrietta’s cells once they were placed in culture. And they passed those changes on to their daughter cells, creating new families of HeLa cells that differed from one another in the same way that second, third, and fourth cousins differ, though they share a common ancestor.

53. By the early nineties, the little sample of Henrietta’s cervix that Mary had put into culture in the Gey lab had given rise to many tons of other cells – all still known as HeLa, but all slightly different from one another, and from Henrietta. Because of this, Leigh Van Valen, an evolutionary biologist at the University of Chicago, wrote, “We here propose, in all seriousness, that [HeLa cells] have become a separate species.”

54. Van Valen explained this idea years later, saying, “HeLa cells are evolving separately from humans, and having a separate evolution is really what a species is all about.” Since the species name Hela was already taken by a type of crab, the researchers proposed that the new HeLa cell species should be called Helacyton gartleri, which combined HeLa with cyton, which is Greek for “cell,” and gartleri, in honor of Stanley Gartler, who’d dropped the “HeLa Bomb” twenty-five years earlier.

55. No one challenged this idea, but no one acted on it either, so Henrietta’s cells remained classified as human. But even today some scientists argue that it’s factually incorrect to say that HeLa cells are related to Henrietta, since their DNA is no longer genetically identical to hers.

56. Robert Stevenson, one of the researchers who devoted much of his career to straightening out the HeLa contamination mess, laughed when he heard that argument. “It’s just ridiculous,” he told me. “Scientists don’t like to think of HeLa cells as being little bits of Henrietta because it’s much easier to do science when you disassociate your materials from the people they come from. But if you could get a sample from Henrietta’s body today and do DNA fingerprinting on it, her DNA would match the DNA in HeLa cells.”

57. Around the time Van Valen suggested HeLa was no longer human, researchers began exploring whether Henrietta’s cells might hold the key to human life extension – perhaps even immortality – and headlines once again claimed that scientists had found the fountain of youth.

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58. In the early 1900s, Carrel’s chicken-heart cells supposedly proved that all cells had the potential for immortality. But normal human cells – either in culture or in the human body – can’t grow indefinitely like cancer cells. They divide only a finite number of times, then stop growing and begin to die. The number of times they can divide is a specific number called the Hayflick Limit, after Leonard Hayflick, who’d published a paper in 1961 showing that normal cells reach their limit when they’ve doubled about fifty times.

59. After years of disbelief and argument from other scientists, Hayflick’s paper on cell limits became one of the most widely cited in his field. It was an epiphany: scientists had been trying for decades to grow immortal cell lines using normal cells instead of malignant ones, but it had never worked. They thought that their technique was the problem, when in fact it was simply that the lifespan of normal cells was preprogrammed. Only cells that had been transformed by a virus or a genetic mutation had the potential to become immortal.

60. Scientists knew from studying HeLa that cancer cells could divide indefinitely, and they’d speculated for years about whether cancer was caused by an error in the mechanism that made cells die when they reached their Hayflick Limit. They also knew that there was a string of DNA at the end of each chromosome called a telomere, which shortened a tiny bit each time a cell divided, like time ticking off a clock. As normal cells go through life, their telomeres shorten with each division until they’re almost gone. Then they stop dividing and begin to die. This process correlates with the age of a person: the older we are, the shorter our telomeres, and the fewer times our cells have left to divide before they die.

61. By the early nineties, a scientist at Yale had used HeLa to discover that human cancer cells contain an enzyme called telomerase that rebuilds their telomeres. The presence of telomerase meant cells could keep regenerating their telomeres indefinitely. This explained the mechanics of HeLa’s immortality: telomerase constantly rewound the ticking clock at the end of Henrietta’s chromosomes so they never grew old and never died. It was this immortality, and the strength with which Henrietta’s cells grew, that made it possible for HeLa to take over so many other cultures – they simply outlived and outgrew any other cells they encountered.

Reference

The Immortal Life of Henrietta Lacks by Rebecca Skloot. Pan Books 2011 ISBN 978-0-330-53344-7exemplar

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Mark Scheme (Results) Summer 2014 GCE Biology (6BI01) Paper 01 Unit 1: Lifestyle, Transport, Genes and Health

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• Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

• When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

• Crossed out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it with an alternative response.

• Mark schemes will indicate within the table where, and which strands of QWC, are being assessed. The strands are as follows:

i) ensure that text is legible and that spelling, punctuation and grammar are accurate so that meaning is clear ii) select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter iii) organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate

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Examiners should look for qualities to reward rather than faults to penalise. This does NOT mean giving credit for incorrect or inadequate answers, but it does mean allowing candidates to be rewarded for answers showing correct application of principles and knowledge. Examiners should therefore read carefully and consider every response: even if it is not what is expected it may be worthy of credit. The mark scheme gives examiners: • an idea of the types of response expected • how individual marks are to be awarded • the total mark for each question • examples of responses that should NOT receive credit. / means that the responses are alternatives and either answer should receive full credit. ( ) means that a phrase/word is not essential for the award of the mark, but helps the examiner to get the sense of the expected answer. Phrases/words in bold indicate that the meaning of the phrase or the actual word is essential to the answer. ecf/TE/cq (error carried forward) means that a wrong answer given in an earlier part of a question is used correctly in answer to a later part of the same question. Candidates must make their meaning clear to the examiner to gain the mark. Make sure that the answer makes sense. Do not give credit for correct words/phrases which are put together in a meaningless manner. Answers must be in the correct context. Quality of Written Communication Questions which involve the writing of continuous prose will expect candidates to: • write legibly, with accurate use of spelling, grammar and punctuation in order to make the meaning clear • select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter • organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate. Full marks will be awarded if the candidate has demonstrated the above abilities. Questions where QWC is likely to be particularly important are indicated (QWC) in the mark scheme, but this does not preclude others.

Question Number Answer Mark

1(a)(i) D phosphodiester bonds ; (1) Question Number Answer Mark

1(a)(ii) B 200 ; (1) Question Number Answer Mark

1(a)(iii) C 0% thymine; (1) Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(b)

1. contains {Ribose / 5C sugar / pentose} AND

phosphate ; 2. reference to (nitrogenous) base / adenine / guanine /

cytosine / uracil / eq ;

IGNORE references to bonds ACCEPT correctly labelled diagram

which might use Pi 1. both components needed for the

mark NOT deoxyribose, sugar with no 5C, phosphate head, P 2. NOT thymine, IGNORE A, G, C, U NOT plural bases if only referring to

one mononucleotide (2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(c) *QWC

(QWC – Spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence) 1. reference to ribosome (attaches to mRNA) ; 2. idea that tRNA carries an amino acid ;

3. idea of {anticodon codon interaction / complementary

base pairing } between tRNA and mRNA ; 4. formation of hydrogen bonds (between the tRNA and

mRNA) ;

5. reference to peptide bond (between amino acids) ;

6. (peptide bond) formed by a condensation reaction ;

7. idea that tRNA released from {mRNA / ribosome} ;

8. idea that ribosome {attaches to / detaches from / eq} {sequence / eq} on mRNA ;

QWC emphasis answer must be in a logical sequence Penalise once for point out of sequence / context IGNORE descriptions of transcription ACCEPT AA for amino acid 1. ACCEPT rough endoplasmic reticulum, RER 2. NOT amino acids unless tRNA plural 3. ACCEPT description of complementary base

pairing 5. ACCEPT peptide link 6. ACCEPT by an enzyme 8. ACCEPT ribosome moves along mRNA, a start codon / AUG, stop codon / UAA / UAG / UGA (5)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2 (a)

1. increasing ethanol concentration increases the intensity (of

colour of the solution) / eq ; 2. idea that increase in intensity is non-linear e.g. greatest

increase between 30 and 70% ethanol / less increase above 70% / less increase below 30% ethanol ;

3. intensity of colour higher in test 2 than test 1 (at all ethanol

concentrations) / eq ; 4. credit correct manipulation of figures e.g. 0.1 increase from 0

to 30% in test 1 ;

1. ACCEPT positive correlation IGNORE descriptions of sequences of changes 2. ACCEPT greatest increase between 50 and

70, no increase above 70 in test 2 ACCEPT comments on gradient e.g. steeper IGNORE rapid / faster / slower 4. ACCEPT subtraction from identified test IGNORE quoted figures, unidentified test (3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2 (b)

1. idea that ethanol causes the membrane to be {disrupted /

eq} ; 2. idea that this is due (phospho)lipids dissolve in ethanol ; 3. idea that (membrane) proteins denatured by ethanol ; 4. comment on the disruption of the vacuole membrane / eq ; 5. idea that {betalain / pigment} can escape from the {cell /

vacuole /eq } when the membrane is disrupted ;

1. IGNORE more permeable, more fluid ACCEPT gaps in the membrane 3. ACCEPT protein changes shape NB this also gains Mp1 5. ACCEPT dye

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2 (c) 1. beetroot cells may have been damaged when cutting / eq ; 2. idea that beetroot pieces not rinsed before being placed in ethanol solution ; 3. idea that colorimeter was not {calibrated / zeroed / eq} (properly) ; 4. idea that test 2 is done some time after test 1 OR beetroot left in solution longer than 20 minutes in test 2 ; 5. idea that different parts of the beetroot may have different pigment concentrations ; 6. smaller volume of ethanol used in test 2 ;

2. ACCEPT blotted IGNORE dried 5. IGNORE different beetroot

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3 (a)

1. genotype AND gametes of parents shown ; 2. genotypes of possible children correctly shown ; 3. genotypes clearly matched to phenotypes of possible

children ; 4. (probability =) ¼ / 25% / 1 in 4 / 0.25 ;

1. gametes can be shown on Punnett Square

3. ACCEPT carrier as phenotype 4. ACCEPT incorrect probability but based on their cross

(4) Question Number Answer Additional Guidance Mark

3 (b)

1. method for obtaining sample from baby described e.g. cheek swab, blood sample, heel prick, biopsy} ; 2. idea of extracting DNA (from cells) ; 3. test for presence of {normal / recessive / mutant /

defective / MLD / eq} {gene / allele} ;

NOT Mp 1 and 2 if chorionic villus, amniocentesis, pre-implantation, etc 2. IGNORE testing DNA 3. ACCEPT even if method incorrect

for Mp 1 (2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3 (c)(i)

1. idea of copy of {normal / functioning / eq} {gene /

allele} now in cells ; 2. reference to transcription or translation of the {gene /

allele} ; 3. idea that (normal) protein produced / cells function

normally / eq ; 4. idea that stem cells produce more cells ;

1. NOT replaces / repairs faulty gene IGNORE dominant ACCEPT correct 4. ACCEPT mitosis, cell division

(3) Question Number Answer Additional Guidance Mark

3 (c) (ii)

1. idea of control (to see if the treatment made a difference) ;

2.idea that other variables controlled e.g. shared genes , environment ;

1. ACCEPT valid comparison IGNORE unqualified comparison 2. ACCEPT similar genes NOT genetically identical

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3 (d)

1. idea that risk from gene therapy very small ; 2. idea that consequences of the disorder more certain

than risks of the therapy ; 3. idea that consequences of the disorder known while

risks of the therapy are not known ; 4. idea that parents do not want their child to suffer the disorder e.g. will do anything to {treat / prevent /

eq} the disorder, there is no other treatment available ;

5. idea that trial may lead to effective treatment e.g.

could benefit others ;

2. ACCEPT more benefits than risks / idea that severity of the disorder makes it worth the risk 4. ACCEPT give the child a better

quality of life / the best possible chance of a normal life / eq

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4 (a) (i)

Any two from: {mineral(s) / named mineral} ;; {vitamin(s) / named vitamin} ;; {carbohydrate / named soluble carbohydrate}; water ; antibodies ;

Allow two named minerals or vitamins allow salt, potassium, sodium, etc IGNORE nitrogen, NB minerals AND named mineral = 1 mark vitamins AND named vitamin = 1 mark NOT sugar, lactose, starch, fibre, glycogen IGNORE amino acids , fats, fatty acids, glycerol, cholesterol

(2) Question Number Answer Additional Guidance Mark

4 (a) (ii)

1. more protein AND more lipid ;

2. idea that protein is needed for making more tissue ; 3. idea that lipids are a source of energy ;

4. idea of greater energy imbalance (for seals) ; 5. idea that excess energy is needed for {weight gain / stored

as fat / eq} ; 6. Credit manipulation of figures e.g. calculation of difference

between human and seal milk ;

1. IGNORE simple quote of figures ACCEPT as separate comments 2. ACCEPT growth 6. e.g. 12.4%, 9.9 / 9.86x more protein, 32.7%, 9.6 / 9.61x more lipid IGNORE about 10x

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4 (b) (i) it contains no double bonds (in the hydrocarbon chain) /

eq ;

ACCEPT no carbon carbon double bonds, no kinked chains NOT carbon oxygen double bonds (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4 (b) (ii)

Group Total concentration of saturated fatty acids

/ mg per g milk

Total concentration of unsaturated fatty acids

/ mg per g milk Vegan 325 657 Control 497 466 ;

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4 (b) (iii)

1. idea that animal products have a higher proportion of

saturated fats than plant material ; 2. credit correct manipulation of figures to illustrate

differences in milk content ;

1. ACCEPT converse / saturated come from {meat / dairy} / unsaturated from plants

2. e.g. 172 mg per g milk more

saturated in control, 191 mg per g milk more unsaturated from vegans

ACCEPT ECF for figure use from 4bii

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5 (a)

1. cardiac / myogenic ; 2. atrioventricular ; 3. left atrium ; 4. pulmonary artery ; 5. semilunar ;

1. IGNORE smooth 2. ACCEPT bicuspid, tricuspid, mitral IGNORE cuspid, AV 3. NOT atrium alone ACCEPT left auricle, left atria

(5)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5 (b)

Arteries Capillaries

1. thick wall / multiple cell layers

1. {thin / thinner / one cell thick} wall / eq ;

2. (lots of) collagen 2. {little / no } collagen / eq ;

3. (lots of) muscle 3. no muscle / eq ;

4. (lots of) elastic tissue 4. no elastic tissue / eq ;

5. no pores 5. pores present / eq ;

6. narrow lumen 6. narrow(er) lumen / lumen one cell wide / eq ;

Answers must be comparative for credit – i.e. 1 mark for each correct row on the table. IGNORE references to surface area, length 1. ACCEPT thinner wall NOT reference to cell wall IGNORE capillaries are one cell thick if not in clear context of 1. or 6. 3. and 4. NOT more or less 5. IGNORE porous , permeable 6. ACCEPT artery lumen wider than the capillary, artery lumen narrower in relation to diameter of vessel

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5 (c) (i)

1. prevent the formation of a {blood clot / thrombus /

embolism / eq} / eq ; 2. idea that it reduces ‘stickiness’ of platelets ; 3. idea that clotting factors {not synthesised / inhibited /

eq} ; 4. idea that (risk of) blood vessels becoming blocked is

reduced OR idea that blood can flow normally in arteries ;

1. IGNORE ‘thin the blood’ ACCEPT prevents blood clotting 2. ACCEPT effectiveness of platelets

reduced 3. ACCEPT named clotting factor e.g. fibrinogen, thromboplastin, prothrombin,

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5 (c) (ii)

(internal) bleeding / haemorrhage / stomach ulcers / eq ;

ACCEPT rashes, nausea, vomiting, hair loss, diarrhoea, irritation to stomach lining

(1)

Question Number Answer Mark

6(a) (i)

D ready-to-eat cereal have a higher BMI than those people who ate cooked cereal; (1)

Question Number Answer Mark

6(a) (ii)

A every group sampled in the investigation indicates that they were overweight; (1)

Question Number Answer Mark

6(a) (iii)

B kgm-2 ; (1)

Question Number Answer Mark

6(a) (iv) A a larger sample size ; (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)

1.(Use subjects with) {same / similar / eq } {levels of activity

/ exercise / eq } ; 2.{same / similar / eq }{volume / mass / energy content } of

breakfast ; 3.{same / similar / eq }{volume / mass / energy content } of

other {meals / drinks} during the day ; 4. same duration of trial / eq ; 5. control of other health factors e.g. smoking , fitness,

stress. 6. same starting {mass / BMI} / eq ; 7. same type of breakfast (for each participant throughout the

Investigation) / eq ; 8. (body) mass measured at same time of day / eq ;

IGNORE gender, age, office workers ACCEPT control of variable for same / similar 2. IGNORE amount, quantity 5. IGNORE pregnancy

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6 (c)

1. those subjects who ate no breakfast had a higher mean BMI

than those who ate { fruit and vegetables / ready-to-eat cereal / cooked cereal / breads / most breakfasts } ;

2. Reference to suitable calculated difference to illustrate point

1 ; 3. idea that {metabolic rate / eq} may be lower for those who

skip breakfast ; 4. appropriate comment on balance between intake and

energy use ;

IGNORE units 1. ACCEPT 3rd highest BMI 2. e.g. 1.5 above cooked cereal, 0.5

above fruit and veg, 0.5 above breads, 0.85 above ready-to-eat cereal

3. ACCEPT converse 4. ACCEPT may eat more during the

day (due to more hunger) / eq

(2) Question Number Answer Additional Guidance Mark

6 (d)

1. People who eat cooked cereals have the lowest BMI of all groups

/ eq ; 2. credit correct manipulation of figures ; 3. idea that lower BMI helps to reduce blood pressure ; 4. idea that dietary fibre can’t be digested ; 5. idea that dietary fibre helps {lower absorption of cholesterol /

increase excretion of cholesterol / eq} ; 6. {lower cholesterol / eq} reduces risk of {atherosclerosis / eq } ;

IGNORE HDL/LDL references 2. e.g. 0.4 above healthy weight 6. ACCEPT converse

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(a)

1. glycerol drawn correctly with three OH groups ; 2. 3 fatty acids ; 3. fatty acid(s) have COOH included at the end ;

Mp1 and 3 ACCEPT OH / HO NOT double bond to OH 2. ACCEPT 3x one fatty acid stated ACCEPT R or zig-zag chain for fatty acid chain (3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(b)

1. idea of energy imbalance ; 2. loss of weight / eq ;

3. reduced metabolic rate / eq ; 4. lack of protein / reduced insulation / eq ;

5. idea that they will need to eat more {carbohydrate /

protein / eq} for energy balance ;

2. ACCEPT lower BMI 3. ACCEPT fatigue 4. ACCEPT muscle wastage, Malnourishment, reduced immune

system

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(c) *QWC

(QWC – Spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence) 1. idea that there is a change in the {DNA sequence / base

sequence of a gene / eq } ; 2. change in amino acid / change in primary structure of

{ protein / enzyme } ; 3. reference to different R groups ; 4. leading to different {type / position / eq} bonding ; 5. idea of change in folding e.g. different 3D structure ; 6. idea of change in {shape / properties} of the active site ; 7. idea of {lipid / substrate / eq} does not fit in the enzyme’s

active site ;

QWC emphasis clarity of expression 1. IGNORE mRNA 4. ACCEPT named bond e.g. hydrogen,

ionic, disulphide NOT peptide 5. ACCEPT change to tertiary structure 7. ACCEPT no enzyme-substrate complex made

(5)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

8 (a)

1. (oxygen) is a {small / non polar} (molecule) ; 2. (oxygen) is able to diffuse (through phospholipid

bilayers) ; 3. cell surface membrane has a phospholipid bilayer ;

1. NOT if large or polar ACCEPT uncharged

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

8 (b)

1. chloride ions are charged ; 2. idea that (chloride ions) are NOT able to diffuse through {a phospholipid bilayer / artificial membrane} ; 3. idea that (chloride ions) need a {carrier / channel /

transport / eq } protein (to move across a membrane) ; 4. reference to {active transport / facilitated diffusion} ; 5. reference to CFTR channel protein (present in epithelial

cells) ;

IGNORE chlorine 1. IGNORE chloride ions are big / polar 3. ACCEPT transmembrane

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

8 (c)

1. the cell membrane is more permeable to water (than the

artificial membrane) ; 2. idea that water can move across the phospholipid bilayer ; 3. idea that water can also move through channel proteins ;

IGNORE references to rates or concentration gradients

1. NOT artificial membrane is impermeable to water 3. ACCEPT transmembrane proteins,

aquaporins

(2)

Further copies of this publication are available from Edexcel Publications, Adamsway, Mansfield, Notts, NG18 4FN Telephone 01623 467467 Fax 01623 450481 Email publication.orders@edexcel.com

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Mark Scheme (Results) Summer 2014 GCE Biology (6BI02) Paper 01 Unit 2: Development, Plants and Environment Version Final

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Edexcel and BTEC Qualifications Edexcel and BTEC qualifications come from Pearson, the world’s leading learning company. We provide a wide range of qualifications including academic, vocational, occupational and specific programmes for employers. For further information visit our qualifications websites at www.edexcel.com or www.btec.co.uk for our BTEC qualifications. Alternatively, you can get in touch with us using the details on our contact us page at www.edexcel.com/contactus. If you have any subject specific questions about this specification that require the help of a subject specialist, you can speak directly to the subject team at Pearson. Their contact details can be found on this link: www.edexcel.com/teachingservices. You can also use our online Ask the Expert service at www.edexcel.com/ask. You will need an Edexcel username and password to access this service. Pearson: helping people progress, everywhere Our aim is to help everyone progress in their lives through education. We believe in every kind of learning, for all kinds of people, wherever they are in the world. We’ve been involved in education for over 150 years, and by working across 70 countries, in 100 languages, we have built an international reputation for our commitment to high standards and raising achievement through innovation in education. Find out more about how we can help you and your students at: www.pearson.com/uk Summer 2014 Publications Code US038127 All the material in this publication is copyright © Pearson Education Ltd 2014

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

General Marking Guidance

All candidates must receive the same treatment. Examiners must mark the first candidate in exactly the same way as they mark the last.

Mark schemes should be applied positively. Candidates must be rewarded for what they have shown they can do rather than penalised for omissions.

Examiners should mark according to the mark scheme NOT according to their perception of where the grade boundaries may lie.

There is no ceiling on achievement. All marks on the mark scheme should be used appropriately.

All the marks on the mark scheme are designed to be awarded. Examiners should always award full marks if deserved, i.e. if the answer matches the mark scheme. Examiners should also be prepared to award zero marks if the candidate’s response is NOT worthy of credit according to the mark scheme.

Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

Crossed out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it with an alternative response.

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Using the Mark Scheme

Examiners should look for qualities to reward rather than faults to penalise. This does NOT mean giving credit for incorrect or inadequate answers, but it does mean allowing candidates to be rewarded for answers showing correct application of principles and knowledge. Examiners should therefore read carefully and consider every response: even if it is NOT what is expected it may be worthy of credit. The mark scheme gives examiners: an idea of the types of response expected how individual marks are to be awarded the total mark for each question examples of responses that should NOT receive credit. / means that the responses are alternatives and either answer should receive full credit. ( ) means that a phrase/word is NOT essential for the award of the mark, but helps the examiner to get the sense of the expected answer. Phrases/words in bold indicate that the meaning of the phrase or the actual word is essential to the answer. ecf/TE/cq (error carried forward) means that a wrong answer given in an earlier part of a question is used correctly in answer to a later part of the same question. Candidates must make their meaning clear to the examiner to gain the mark. Make sure that the answer makes sense. Do NOT give credit for correct words/phrases which are put together in a meaningless manner. Answers must be in the correct context. Quality of Written Communication Questions which involve the writing of continuous prose will expect candidates to: write legibly, with accurate use of spelling, grammar and punctuation in order to make the meaning clear select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate. Full marks will be awarded if the candidate has demonstrated the above abilities. Questions where QWC is likely to be particularly important are indicated (QWC) in the mark scheme, but this does NOT preclude others.

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Question Number Answer Additional guidance Mark

1(a)

1. idea of enzymes being {produced / released / secreted /

eq} ;

2. idea of these enzymes being used to {digest / break down / eq} (tissues of style) ;

3. idea of forming a pathway ;

2. ACCEPT digest it

(2) Question Number Answer Mark

1(b) (i) B embryo sac ; (1)

Question Number Answer Mark

1(b) (ii) C the egg cell and the polar nuclei ; (1)

Question Number Answer Mark

1(b) (iii) B diploid zygote and triploid endosperm ; (1)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

1(c)

1. pollen grain does not possess flagellum / eq ;

2. pollen grain does not have an acrosome ;

3. idea of {more / 2 / 3} nuclei in pollen grain ;

4. idea of difference in outer boundary e.g. exine in pollen grains ;

ALLOW converse points 1. ACCEPT tail or undulipodium 2. IGNORE lysosome 4. ACCEPT cell wall

(2)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

2(a) 1. idea of more than one gene for a single characteristic ;

2. at different loci / eq ; 3. idea of giving rise to continuous variation ;

1. IGNORE alleles ACCEPT ‘a phenotype’ if specific

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

2(b)

1. malnutrition / lack of { nutrients / a named nutrient e.g.

protein, calcium / eq } ;

2. idea of nutrient required for specified growth e.g. muscle, bone ;

3. idea of other relevant environmental factor that affects

expression of genotype for height e.g. health ;

4. idea of an environmental factor determining achievement of (genetic) potential ;

1. ACCEPT deficiency 3. ACCEPT disease

(3)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

2(c)(i)

1. increased for { all / both Northern and Southern }

Europeans / eq ; 2. greater increase for Southern Europeans than Northern

Europeans / faster rate of increase for Southern Europeans ;

3. idea of greatest increase for Southern Europeans from 1970 to 1975 ;

4. idea of fall in height for Northern Europeans between

1970 and 1975 ; 5. manipulation of data to either show the increase of both

or to show that the increase was greater for Southern Europeans than Northern Europeans ;

1. ACCEPT separate comments for

North and South 2. ACCEPT converse Mp2 can also gain Mp1 if height

referred to 5. ACCEPT as mm Increase increase

as % Southern 4.3 - 4.4

cm

2.5-2.6%

Northern 2.3cm 1.29 or 1.3%

Difference between N and S Europeans

2 / 2.1 cm more for SE

(3)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

2(c)(ii)

1. idea of change in diet or differences in diets between

Northern and Southern Europeans ;

2. difference in diet described, eg more protein ; 3. idea of improved health care or better sanitation ;

4. less effects of disease on growth / eq ; 5. differences due to migration / eq ;

6. idea of changes to gene pool as a result of migration ;

4. ACCEPT idea of vaccinations

(2)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

3(a)

1. presence of { membrane bound / named membrane bound } organelle in eukaryotic cells / eq ;

2. presence of { plasmids / slime capsule / pili / eq} in prokaryotic cells ;

3. size of ribosomes i.e. larger in eukaryotic cells / 70S in prokaryotes and 80S in eukaryotes / eq ;

4. DNA in a nucleus in eukaryotic cells /eq ;

5. { DNA / chromosome } linear in eukaryotic cells and circular in prokaryotic cells / eq ;

6. relevant comment regarding cell walls e.g. cell walls always present in prokaryotic cells, only in some eukaryotic cells;

ACCEPT converse where appropriate 1. ACCEPT reference to a named

organelle such as mitochondria or nucleus present in eukaryotic cells and NOT in prokaryotic cells

2. ACCEPT reference to

mesosomes 6. cell walls in prokaryotic cells

contain{ peptidoglycan / murein} and in eukaryotic cells they contain {cellulose /chitin }

(3)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

3(b )

1. idea of molecular { differences / similarities } ; 2. in { DNA / RNA } ; 3. in proteins / proteomics ; 4. idea of (evolutionary) relationships between organisms ;

2. ACCEPT base sequences 3. ACCEPT amino acid sequences 4. ACCEPT idea of closely related

species

(3)

Question Number Answer Additional guidance Mark

3(c)(i)

1. idea of cell membrane being different ; 2. idea of different number of protein molecules ;

1. ACCEPT description of

difference e.g. ether bonds, branched hydrocarbons

2. ACCEPT NOT same number,

they have 10 protein molecules

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

3(c)(ii)

1. number of protein molecules is closer to Eukaryota than

to Bacteria / eq ; 2. no peptidoglycan in cell wall ;

(2)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

4(a)

1. idea of increasing cell number ;

2. idea of replacing {damaged / dead } cells

OR

idea of repairing (damaged) tissue ;

3. to produce genetically identical cells ;

1. ACCEPT ‘production of new

cells’ and cells divide multiply or replicate

2. NOT growth or repair of cells

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

4(b)(i)

Stage 2. { hydrochloric / acetic / ethanoic } AND { macerate / soften / separate / break up / eq } ; Stage 3. Toluidine (blue) / orcein / Feulgen / Schiff's (reagent) ; Stage 4. Slide AND { coverslip / cover slide } ;

Stage 2. ACCEPT HCl, ACCEPT break down Stage 3. ACCEPT ethanoic /acetic / proprionic orcein. ACCEPT unambiguous spellings that couldn’t be anything other than the name of a stain

(3)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

4(b)(ii)

1. { safety goggles / safety glasses / gloves } when

handling { acid / stain }

2. care (with scalpel) when cutting root tip

3. care with slide when squashing root tip ;

IGNORE lab coats protecting clothes

(1)

Question Number Answer Additional guidance Mark

4(c)

(QWC– Spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence) 1. idea of chemical stimulus e.g. signal protein, growth

substance ;

2. idea of some genes {active / inactive / eq} ;

3. idea of transcription of active genes ;

4. mRNA translated / { polypeptide / protein } made / eq ;

5. idea of cell {structure / function} determined / cell

modified e.g. lignin synthesised ;

QWC emphasis is logical sequence 1. ACCEPT hormone 2. ACCEPT genes switched on /

off 3. ACCEPT mRNA synthesised

(4)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

4(d)(i)

chiasmata / pairing of homologous chromosomes / synapsis / formation of bivalents ;

IGNORE non-observable processes that are different ACCEPT crossing over ACCEPT spelling of chiasmata as chaismata or phonetically correct

(1)

Question Number Answer Additional guidance Mark

4(d)(ii)

1. crossing over and { independent/ random} assortment ;

2. description of crossing over as swapping over sections of { chromatid / DNA } ;

3. description of independent assortment of maternal and paternal chromosomes ;

4. consequence described e.g. produces recombinants or new combinations of alleles ;

1. this mark can be awarded if there are no correct details provided for either process

(2)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

5(a)

1. renewable / eq ; 2. resources can be made available for future generations /

will not run out / eq ;

3. more (Canola) plants can be grown / eq ;

2. ACCEPT not finite

ACCEPT references to either oil or plants not running out

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

5(b)

1. amino acids OR proteins ;

2. idea of used in synthesis of { nucleic acids / DNA / ATP} ; 3. idea of how this organic compound is used in growth;

2. ACCEPT RNA, NAD, NADP,

ADP, chlorophyll 3. (amino acids) for the synthesis

of proteins, (proteins) as enzymes, (nucleic acids) for cell division, (ATP) as an energy source

(2)

Question Number Answer Mark

5(c) (i) A a negative correlation ; (1)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

5(c)(ii)

1. correct values from graph, i.e. 2.40 and 3.30 ; 2. difference divided by 2.4, e.g. (0.9 ÷ 2.4)x 100 ; 3. 37.5 (%) ;

Correct answer gains 3 marks 1. 2.4 and 3.3 2. (3.30-2.40)x100/2.40 ACCEPT (difference ÷ original value)x 100 if incorrect values selected from graph

(3)

Question Number Answer Additional guidance Mark

5(c)(iii)

1. idea of using genetically similar plants e.g. raised from seeds

from same plant, clones ; 2. idea of repeats {at each level of nitrate fertiliser / used to

produce mean data / to identify outliers or anomalies} ;

3. environmental variable related to soil controlled e.g. soil pH, concentration of other mineral ions ;

4. another environmental variable controlled e.g. temperature,

light (intensity), water ;

5. idea of control described, e.g. no nitrate/ soil with no extra nitrate ;

6. idea of same method of extraction of oil used ;

IGNORE reference to time as the investigation is measuring seed production 1. ACCEPT cuttings 3. ACCEPT same area, location

(4)

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Question Number Answer Additional guidance Mark

6(a)

1. reference to stem cells being {totipotent / pluripotent} ;

2. can specialise or differentiate / can give rise to

{differentiated / specialised} cells ; 3. idea that these can replace damaged cells (in spinal cord

of Dachshund) / new nervous tissue can be formed / eq ; 4. capable of continuous division / no Hayflick limit ;

1. IGNORE unspecialised 2. IGNORE stem cells ‘turn into’

or ‘become’ 3. ACCEPT new nerve cells

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

6(b)

1. cells genetically identical / same genotype / eq ;

2. no rejection / avoids immune response / eq ;

3. idea of no disease transmission ;

IGNORE tumours, cancer 1. ACCEPT reference to same

tissue type or same antigens – NOT the same DNA

2. NOT reduced risk of rejection

ACCEPT idea of no need for immunosuppressant drugs

3. ACCEPT – reduced risk of

infection

(2)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

6(c)(i)

1. reference to placebo

OR idea of being used as a control ;

2. to compare with stem cell treatment / eq ;

1. IGNORE placebo effect

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

6(c)(ii)

1. to remove bias / eq

2. idea of making it a double blind trial ;

(1)

Question Number Answer Mark

7(a)(i) C short brown fibre (1)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

7(a)(ii)

1. conclusion {valid / eq} for 5mm coir fibres / eq ;

2. (valid) because {ranges/ data} do not overlap (for 5mm

fibres) eq ; 3. not valid for 35mm coir fibres / eq ;

4. (not valid) because {no significant difference / there is

overlap of data / eq} ( for 35mm fibres) ; 5. (not valid) because 5mm white fibres are stronger than

35mm brown fibres / eq ;

6. manipulation of data to support {overlap / no overlap / difference} ;

ACCEPT reference to short for 5mm and long for 35 mm fibres. 6.

5mm white coir

35mm white coir

5mm brown coir

151 MPa

181 MPa

35mm brown coir

white fibres 6 MPa more

brown fibres 24 MPa more

(4)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number

Answer

Additional guidance

Mark

7(b)(i)

1. they are light because of {lack of cytoplasm / hollow / no

cell contents / eq} ;

2. strong due to presence of {lignin / thickened cell walls} ;

3. waterproof due to lignin ;

(3)

Question Number Answer Additional guidance Mark

7(b)(ii) less { lignin / lignified} / thinner cell walls ; IGNORE no lignin (1)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

8(a)

idea of found in only one specific geographical location ;

ACCEPT reference to {one / the} area / place IGNORE habitat or environment

(1)

Question Number Answer Additional guidance Mark

8(b)

1. idea that genetic diversity {will be low / decreases /

stays the same } OR

idea of smaller gene pool ;

2. closely related wolves mating / inbreeding / eq ;

3. risk of inbreeding depression / more chance of homozygous recessive genotypes / eq ;

4. risk of genetic drift / eq ;

2. NOT inTERbreeding

Do not give this mark for “inbreeding depression”

3. ACCEPT greater risk of genetic

disorders 4. ACCEPT reference to loss of

alleles

(2)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

8(c)

1. idea that this increases the gene pool ;

2. idea that this increases potential for the

species to { adapt / survive } ;

3. description of how this will increase survival e.g. better hunters, disease resistance ;

1. ACCEPT introduction of genetically different individuals, { new / different } alleles introduced into population 2. ACCEPT population but not individuals

(2)

Question Number Answer Additional guidance Mark

8(d)(i)

Adaptation for the Ethiopian wolf

Behavioural Anatomical Physiological

Small sharp teeth widely spaced to cope with small prey

x

Narrow snout to fit into small gaps when hunting small prey

x

Hunting alone, as prey too small to share with other wolves x

ACCEPT in the cells indicated a cross or tick

(3)

1406_6BI02_01 Pre-Stand Version 1.3

Question Number Answer Additional guidance Mark

8(d)(ii)

(QWC– Spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence) 1. genetic variation in population / variation due to mutation /

eq ;

2. description of selection pressure ; 3. idea that some individuals possessed { advantageous /

beneficial / eq } characteristics ; 4. (therefore) survived to adulthood / survived to breed ; 5. passing on {advantageous alleles / eq} (to offspring) / eq ; 6. change in allele frequency (over generations) / eq ; 7. idea of {geographical / reproductive} isolation ;

QWC emphasis is clarity of expression 2. ACCEPT small prey 5. NOT just passing on a characteristic or genes

(4)

Further copies of this publication are available from Edexcel Publications, Adamsway, Mansfield, NOTts, NG18 4FN Telephone 01623 467467 Fax 01623 450481 Email publication.orders@edexcel.com Order Code US038127 For more information on Edexcel qualifications, please visit our website www.edexcel.com Pearson Education Limited. Registered company number 872828 with its registered office at Edinburgh Gate, Harlow, Essex CM20 2JE

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Mark Scheme (Results) Summer 2014 GCE Biology (6BI04) Paper 01 Unit 4: Natural Environment

Edexcel and BTEC Qualifications Edexcel and BTEC qualifications come from Pearson, the world’s leading learning company. We provide a wide range of qualifications including academic, vocational, occupational and specific programmes for employers. For further information visit our qualifications websites at www.edexcel.com or www.btec.co.uk for our BTEC qualifications. Alternatively, you can get in touch with us using the details on our contact us page at www.edexcel.com/contactus. If you have any subject specific questions about this specification that require the help of a subject specialist, you can speak directly to the subject team at Pearson. Their contact details can be found on this link: www.edexcel.com/teachingservices. You can also use our online Ask the Expert service at www.edexcel.com/ask. You will need an Edexcel username and password to access this service. Pearson: helping people progress, everywhere Our aim is to help everyone progress in their lives through education. We believe in every kind of learning, for all kinds of people, wherever they are in the world. We’ve been involved in education for over 150 years, and by working across 70 countries, in 100 languages, we have built an international reputation for our commitment to high standards and raising achievement through innovation in education. Find out more about how we can help you and your students at: www.pearson.com/uk

Summer 2014 Publications Code UA038134 All the material in this publication is copyright © Pearson Education Ltd 2014

General Marking Guidance

• All candidates must receive the same treatment. Examiners must mark the first candidate in exactly the same way as they mark the last.

• Mark schemes should be applied positively. Candidates must be rewarded for what they have shown they can do rather than penalised for omissions.

• Examiners should mark according to the mark scheme not according to their perception of where the grade boundaries may lie.

• There is no ceiling on achievement. All marks on the mark scheme should be used appropriately.

• All the marks on the mark scheme are designed to be awarded. Examiners should always award full marks if deserved, i.e. if the answer matches the mark scheme. Examiners should also be prepared to award zero marks if the candidate’s response is not worthy of credit according to the mark scheme.

• Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

• When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

• Crossed out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it with an alternative response.

• Mark schemes will indicate within the table where, and which strands of QWC, are being assessed. The strands are as follows:

i) ensure that text is legible and that spelling, punctuation and grammar are accurate so that meaning is clear ii) select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter iii) organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate

Using the Mark Scheme Examiners should look for qualities to reward rather than faults to penalise. This does NOT mean giving credit for incorrect or inadequate answers, but it does mean allowing candidates to be rewarded for answers showing correct application of principles and knowledge. Examiners should therefore read carefully and consider every response: even if it is not what is expected it may be worthy of credit. The mark scheme gives examiners: • an idea of the types of response expected • how individual marks are to be awarded • the total mark for each question • examples of responses that should NOT receive credit. / means that the responses are alternatives and either answer should receive full credit. ( ) means that a phrase/word is not essential for the award of the mark, but helps the examiner to get the sense of the expected answer. Phrases/words in bold indicate that the meaning of the phrase or the actual word is essential to the answer. ecf/TE/cq (error carried forward) means that a wrong answer given in an earlier part of a question is used correctly in answer to a later part of the same question. Candidates must make their meaning clear to the examiner to gain the mark. Make sure that the answer makes sense. Do not give credit for correct words/phrases which are put together in a meaningless manner. Answers must be in the correct context. Quality of Written Communication Questions which involve the writing of continuous prose will expect candidates to: • write legibly, with accurate use of spelling, grammar and punctuation in order to make the meaning clear • select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter • organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate. Full marks will be awarded if the candidate has demonstrated the above abilities. Questions where QWC is likely to be particularly important are indicated (QWC) in the mark scheme, but this does not preclude others.

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(a)(i) 1. Molecule P - water / H2O ;

2. Molecule Q - oxygen / O2 ;

(1)

Question Number Answer Mark

1(a)(ii) D ATP and reduced NADP ; (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(a)(iii)

1. reference to RUBISCO as an {enzyme / catalyst} ;

2. in the Calvin cycle ;

3. involved in {carbon fixation / bonding of CO2 to RuBP /

reaction between CO2 and RuBP / eq} ;

4. to form GP / eq ;

5. GP converted to GALP / eq ;

6. using ATP and {reduced NADP / NADPH} (CO2 to

GALP / GP to GALP) ;

1. ACCEPT catalyses 3. ACCEPT formation of 6C intermediate from RuBP 5. ACCEPT reduced to NB Award formation of GALP from reaction between CO2 and RuBP if mp 4 not awarded

(4)

Question Number

Answer Mark

1(b)(i)

C stroma

(1) COMP

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(b)(ii)

1. (image length) 76 / 76.5 / 77 (mm) ;

2. (correct calculation = length /7500) / eq ;

3. (correct units for given answer) µm / eq ;

length answer in µm

answer in mm

answer in cm

answer in m

7.6 (cm) 76 (mm) 76000 (µm)

10 10.1 10.13

0.01 0.0101 0.01013

0.001 0.00101 0.001013

0.00001 0.0000101 0.00001013

7.65 76.5 76500

10 10.2

0.01 0.0102

0.001 0.00102

0.00001 0.0000102

7.7 77 77000

10 10.3 10.27

0.01 0.0103 0.01027

0.001 0.00103 0.001027

0.00001 0.0000103 0.00001027

Correct answer with units = 3 marks 2. CE applies 3. CE applies ACCEPT as standard form

(3) EP

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(b)(iii) 1. idea of compartmentalisation (from stroma) ;

2. site of light-dependent reaction ;

3. credit named molecules {within / on / eq} membrane ;

4. idea of {ATPase / eq } in (thylakoid) membranes ;

5. idea that (thylakoid) membranes provide a space for accumulation of H+ ;

6. reference to photophosphorylation ;

1. ACCEPT description of separation 3. e.g. photosynthetic pigments / chlorophyll / carotenoids / photosystems / electron carrier proteins IGNORE electron acceptors 4. ACCEPT {ATP synthase / synthetase}, NADP reductase 6. ACCEPT chemiosmosis

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2(a)

1. (structure G is {glycoprotein / gp120} ;

2. used for {attachment / eq} to CD4 (molecules /

receptors /antigens) ;

3. on T helper {cells / lymphocytes} ;

1. IGNORE gp 41 and gp 160 and other wrong numbers 3. ACCEPT macrophages / dendritic cells / CD4 cells

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2(b)(i)

1. they are globular proteins ;

2. it has an active site ;

3. idea of {charged R groups on outside of molecules / composed of many small R groups} ;

2. idea of active site R groups enable binding of substrate 3. idea of hydrophilic on the outside

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

*2(b)(ii)

(QWC – spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence)

1. idea that drugs would prevent viral replication ;

2. idea that T (helper) {cells / lymphocytes} will not be { killed / burst / destroyed}(by virus particles leaving cell) ;

3. idea of {inhibition / eq} of reverse transcriptase ;

4. idea that (viral) DNA could not be made;

5. from the (viral) RNA ;

6. idea of {inhibition / eq} of integrase ;

7. idea that (viral) DNA cannot integrate into (host) {DNA / genome} / eq ;

QWC emphasis on clarity of expression

1. ACCEPT description of virus formation

3. ACCEPT drugs prevent action of reverse transcriptase

4. reject idea that RNA is {turned into / converted into} DNA

6. ACCEPT drugs prevent action of integrase 7. ACCEPT idea that drugs would prevent {latency / formation of provirus / eq} ;

(5)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

*3(a)(i) (QWC – spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence)

1. multiple copies of DNA made / eq ;

2. using {PCR / polymerase chain reaction} ;

3. credit any correct detail of PCR ;

4. reference to restriction {enzymes / endonucleases}

to produce DNA {fragments / eq} ;

5. reference to (gel) electrophoresis ;

6. idea of {loading / eq} the DNA onto the {gel / named gel} ;

7. idea that an {electric current / charge} is applied ;

8. reference to use of {dye / fluorescent tag / UV light /

Southern blotting / gene probes / radioactive labelling / eq};

QWC emphasis on spelling 1. IGNORE refs to amplification, large amounts 3. e.g. step 1: 90 to 95 oC, step 2: 50 to 65 oC, step 3: 70 to 80 oC, use of {primers / DNA polymerase / nucleotides}, many repetitions 6. e.g. agarose, agar 7. ACCEPT apply potential difference

(6)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3(a)(ii)

1. idea of comparing total number of {bands / eq} ;

2. idea of comparing position of {bands / eq} ;

3. idea of comparing {size / width} of {bands / eq} ;

ACCEPT idea of comparing bands for 1 mark if mps 1, 2 or 3 cannot be awarded ACCEPT bars / blocks

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3(b)

1. {scientific / peer reviewed} {papers / journals /

magazines / article} ;

2. (scientific) {conferences / lecture / forums} ;

3. media reports ;

3. e.g. TV, radio, newspaper, internet

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(a)

1. idea that {bacteria / pathogen / virus / eq} have to be taken into macrophage / eq ;

2. idea of fusion of {phagosome / eq} with lysosome ;

3. idea that {bacteria/ pathogen / virus / eq} are

{digested / broken down / eq} (by enzyme) ;

4. credit named enzyme other than lysozyme ;

5. idea that part of the {bacteria/ pathogen / virus / eq} has to be on {membrane / (outer) surface} (of the macrophage) ;

1. IGNORE phagocytosis unqualified 2. ACCEPT phagocytic vesicle 3. IGNORE destroy / killed 4. e.g. protease. 5. ACCEPT antigen / protein

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(b)

1. idea of macrophage {binding/ eq} to T (helper) {cell /

lymphocyte} ; 2. reference to {MHC / major histocompatibility complex }

(on macrophage) ;

3. reference to CD4 (receptor on T cell) ;

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(c)

1. idea that a mutation has occurred (in the DNA) ;

2. idea that there is a change in {antigen /outer surface

/ cell wall / slime layer} (of bacteria) ;

3. idea that memory (T) cells will not recognise the (new) antigen ;

4. idea that another (primary) immune response needed e.g. (new) antigen needs to be presented (to the T helper cell) ;

5. to activate (another) population of T (helper) cells / eq ;

6. idea that {phagocytes / macrophages} unable to {recognise / engulf / phagocytose / digest / destroy / eq} the {Mycobacterium tuberculosis / bacteria} ;

7. idea that antigen presentation is not possible ;

1. NOT a mutation of the antigen

(3)

Question Number Answer Mark

5(a)(i) A carbon dioxide and methane

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(a)(ii)

1. idea that {using / burning} {fossil fuels / petrol / diesel}

releases carbon dioxide ;

2. reference to {carbon dioxide / CO2} as a greenhouse gas ;

3. idea that carbon dioxide is taken in for {photosynthesis / light-independent reaction / carbon fixation / eq} (during production of plants for biofuels) ;

4. idea of no net change of carbon dioxide in the atmosphere when biofuels are burnt / eq ;

1. NOT methane Ignore burning biofuels releases carbon dioxide 4. ACCEPT biofuels are carbon neutral

(3) Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(b)(i)

(plant) fibres / woody parts / xylem (vessels / tissue) / sclerenchyma (fibres / tissue) / lignified tissue / eq ;

ACCEPT vascular bundles / tissue

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(b)(ii)

1. idea that bacteria cannot breakdown cellulose fast

enough ;

2. idea that {enzymes / cellulase} needed to break down cellulose into (β) glucose ;

3. by hydrolysing (1,4) glycosidic bonds / eq ;

4. idea of {respiration / fermentation} of {glucose / eq} (by bacteria) ;

2. NOT hydrogen bonds 3. ACCEPT breaking

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(c) 1. idea that production of first generation biofuel

increases until 2016 and then level off ;

2. idea that production of second generation biofuel will continue to increase ;

For second generation biofuels: 3. idea that second generation biofuels do not affect food

supply ;

4. idea that made using the non-edible components ;

5. cheaper ;

6. idea that people are becoming more responsible for their environment ;

Piece mp 1 and2 together ACCEPT the converse of mps 3, 4 and 5 in context of first generation biofuel production 4. ACCEPT (cellulose and) lignin idea of less waste

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(a)

1. idea that as the {distance from the front edge of the glacier

/ time} increases, the {complexity / biodiversity / size / eq } of the organisms increases ;

2. reference to (primary) succession ;

3. idea that {algae / lichens / pioneer species} are (the first)

organisms to colonise bare rock / eq;

4. idea that {algae / lichen / pioneer species} improve conditions for plants ;

5. idea of competition (limiting species present) ;

1. ACCEPT idea that climax community only reached at distance from glacier edge 2. NOT secondary succession 4. including e.g. change rock into soil / increase humus content of soil / increase water content 5. e.g. newer species outcompete previous species

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(i)

1. the {role / interaction / eq} of an { Epilobium

latifolium / organism / species} within its { ecosystem / habitat / environment } ;

2. (Epilobium latifolium) is a producer ;

3. idea that Epilobium latifolium provides {food / energy} for other organisms (herbivores / primary consumers / decomposers) ;

4. idea that Epilobium latifolium improves soil e.g. holds

soil structure together, increases nutrients ;

5. idea that Epilobium latifolium provides {shelter / (micro) habitat} for organisms ;

1. IGNORE community 3. NOT prey 4. IGNORE food in soil ACCEPT adds organic matter, humus 5. ACCEPT named organism e.g. insects

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(ii)

1. idea of using a transect (from front edge of glacier);

2. credit method of sampling (along transect) ;

3. credit appropriate method of selecting sample sites (along transect) ;

4. description of estimate of abundance e.g. number of plants, percentage cover

5. idea of using more than one transect ;

6. credit appropriate method of recording quantitative data ;

2. e.g. clumps touching transect, quadrat (on transect), number of plants along perpendicular 3. e.g. set distance, regular, systematic, flip-flop quadrats NOT random 5. IGNORE references to repeating investigation 6. e.g. tally chart, table, graph

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(iii)

1. credit appropriate named abiotic factor;

2. credit appropriate method of measurement of factor ;

3. credit appropriate description of where reading should be taken ;

4. idea of taking several readings and getting an average / eq ;

1. e.g. light, soil pH, water content, mineral content, temperature, salinity, wind IGNORE CO2 , O2, rainfall, humidity 2.CE applied e.g. light {probe / sensor / meter / data logger}, {water gauge / drying out soil samples} 3. CE applied e.g. reading taken at height of plant, soil sample around roots, quadrat

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(a)(i)

1. levels of antibody rise sooner after infection / eq ;

2. levels of antibody rise faster after infection / eq ;

3. levels of antibody rise higher after infection / eq ;

4. credit comparative manipulation of data ;

do not piece together ACCEPT converse for mps 1, 2 and 3 in context of vaccination 4. e.g. increase after infection is {10 (au) more / 1.83 times more} peak after infection is 13 (au) higher rate of increase after infection is 1.27 au day-1 faster

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(a)(ii)

1. secondary (immune) response ;

2. reference to memory cells ;

3. idea that (on infection / second exposure) memory cells

are {activated / cloned / stimulated / eq};

4. idea that (in secondary response) antibodies are released from plasma cells ;

1. ACCEPT secondary immunity

3. ACCEPT B memory cells differentiate into plasma cells

(3)

Question Number

Answer Additional Guidance Mark

7(b)(i)

1. idea that antibodies will only be present if antigen present ; 2. idea that antigen B is not present in vaccine ;

3. vaccination failed to stimulate immune response / eq ;

(2) Question Number

Answer Mark

7(b)(ii) C natural active

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(c)

1. idea that {a comment cannot be made / caution in interpreting results should be taken / eq} ;

2. no indication of number of rats used / eq ;

3. no data points / eq ;

4. no error bars (on graph) / no indication of variability / eq ;

5. no statistical evidence / eq ;

6. idea that no indication of {experimental details / control variables / control group / eq} ;

7. idea that mean has been used therefore there must have been some repeats / eq ;

1. IGNORE not reliable or is reliable 2. IGNORE no repeats / sample was small ACCEPT number of repeats not known / sample size not known

(3)

Question Number

Answer Mark

8(a)

C hydrolysis (1)

Question Number

Answer Mark

8(b)(i)

B to give a range of values for the independent variable (1)

Question Number

Answer Mark

8(b)(ii) B one

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

8(b)(iii)

1. idea that {bacteria / fungi / decomposers / eq} release

enzymes (for decomposition) ;

2. idea of the formation of {monomers / glucose / amino acids / small molecules} / eq ;

3. that {are soluble / dissolve} ;

4. idea that some (soluble) molecules {soak into the ground / taken up (by organisms) ;

5. idea of {respiration / fermentation} of {glucose / eq} (by

decomposers);

6. carbon dioxide released / eq ;

7. idea of water loss ;

8. idea of {worm / appropriate named organism} activity;

1. ACCEPT external digestion / extracellular digestion 7. e.g. evaporation of water / leaves drying out 8. e.g. animals eat the leaves, leaves pulled into soil

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

8(b)(iv)

1. idea that an increase in temperature would increase the

rate of decomposition (up to an optimum temperature) ;

2. reference to enzymes (in decomposition) ;

3. idea that increased {heat / kinetic} energy results increase in {number of collisions / energy of collisions (between enzymes and substrate) / enzyme-substrate complexes} ;

4. idea that increased temperature increases rate at which

bacteria increase ;

5. idea that above a certain temperature rate of decomposition would {decrease / stop} ;

6. idea that at higher temperatures enzymes become

denatured OR bacteria killed ;

6. NOT enzymes start to denature NB need the term 'denaturing' or its derivative

(4)

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Mark Scheme (Results) Summer 2014 GCE Biology (6BI05) Paper 05 Unit 5: Energy, exercise and coordination

Edexcel and BTEC Qualifications Edexcel and BTEC qualifications come from Pearson, the world’s leading learning company. We provide a wide range of qualifications including academic, vocational, occupational and specific programmes for employers. For further information visit our qualifications websites at www.edexcel.com or www.btec.co.uk for our BTEC qualifications. Alternatively, you can get in touch with us using the details on our contact us page at www.edexcel.com/contactus. If you have any subject specific questions about this specification that require the help of a subject specialist, you can speak directly to the subject team at Pearson. Their contact details can be found on this link: www.edexcel.com/teachingservices. You can also use our online Ask the Expert service at www.edexcel.com/ask. You will need an Edexcel username and password to access this service. Pearson: helping people progress, everywhere Our aim is to help everyone progress in their lives through education. We believe in every kind of learning, for all kinds of people, wherever they are in the world. We’ve been involved in education for over 150 years, and by working across 70 countries, in 100 languages, we have built an international reputation for our commitment to high standards and raising achievement through innovation in education. Find out more about how we can help you and your students at: www.pearson.com/uk Summer 2014 Publications Code UA038140 All the material in this publication is copyright © Pearson Education Ltd 2014

General Marking Guidance

• All candidates must receive the same treatment. Examiners must mark the first candidate in exactly the same way as they mark the last.

• Mark schemes should be applied positively. Candidates must be rewarded for what they have shown they can do rather than penalised for omissions.

• Examiners should mark according to the mark scheme not according to their perception of where the grade boundaries may lie.

• There is no ceiling on achievement. All marks on the mark scheme should be used appropriately.

• All the marks on the mark scheme are designed to be awarded. Examiners should always award full marks if deserved, i.e. if the answer matches the mark scheme. Examiners should also be prepared to award zero marks if the candidate’s response is not worthy of credit according to the mark scheme.

• Where some judgement is required, mark schemes will provide the principles by which marks will be awarded and exemplification may be limited.

• When examiners are in doubt regarding the application of the mark scheme to a candidate’s response, the team leader must be consulted.

• Crossed out work should be marked UNLESS the candidate has replaced it with an alternative response.

Using the Mark Scheme Examiners should look for qualities to reward rather than faults to penalise. This does NOT mean giving credit for incorrect or inadequate answers, but it does mean allowing candidates to be rewarded for answers showing correct application of principles and knowledge. Examiners should therefore read carefully and consider every response: even if it is not what is expected it may be worthy of credit. The mark scheme gives examiners: • an idea of the types of response expected • how individual marks are to be awarded • the total mark for each question • examples of responses that should NOT receive credit. / means that the responses are alternatives and either answer should receive full credit. ( ) means that a phrase/word is not essential for the award of the mark, but helps the examiner to get the sense of the expected answer. Phrases/words in bold indicate that the meaning of the phrase or the actual word is essential to the answer. ecf/TE/cq (error carried forward) means that a wrong answer given in an earlier part of a question is used correctly in answer to a later part of the same question. Candidates must make their meaning clear to the examiner to gain the mark. Make sure that the answer makes sense. Do not give credit for correct words/phrases which are put together in a meaningless manner. Answers must be in the correct context. Quality of Written Communication Questions which involve the writing of continuous prose will expect candidates to: • write legibly, with accurate use of spelling, grammar and punctuation in order to make the meaning clear • select and use a form and style of writing appropriate to purpose and to complex subject matter • organise information clearly and coherently, using specialist vocabulary when appropriate. Full marks will be awarded if the candidate has demonstrated the above abilities. Questions where QWC is likely to be particularly important are indicated (QWC) in the mark scheme, but this does not preclude others.

Question Number Answer Mark

1(a)(i) A ; (1) Question Number Answer Mark

1(a)(ii)

C ; (1)

Question Number Answer Mark

1(a)(iii)

B ; (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(b)(i)

1. increased risk of obesity / eq ;

2. (coronary) heart disease / CHD / eq ;

3. diabetes / eq ;

4. high blood pressure / strokes ;

5. osteoporosis ;

1 ACCEPT overweight 2 ACCEPT build-up of cholesterol in {arteries / blood vessels}, CVD, atheroma 5 ACCEPT decrease in bone density

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

1(b)(ii)

1. wear and tear on joints / eq ;

2. suppression of immune system / susceptibility to { respiratory tract infections / eq} / eq ;

1 ACCEPT damage to joints, ligaments, osteoarthritis, arthritis, wearing away of cartilage, stress fractures, named e.g. tennis elbow, RSI must be qualified 2 ACCEPT URT for upper respiratory tract, infections of the airways, reduced numbers of white blood cells IGNORE asthma

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2(a)(i)

1. identical twins (agreement) is greater / eq ;

2. credit correct manipulation of the data e. g. {41%

more / 2.4x as much / 141% higher / eq} agreement than non-identical twins ;

3. idea that alleles are involved ;

4. idea that non-identical have genetic differences ;

5. idea that because less than 100% then some other

factor is involved ;

ACCEPT converse where appropriate 2. ACCEPT 41% difference 3. ACCEPT gene alternatives 3 and 4 IGNORE genes / DNA unqualified 4. ACCEPT identical twins are genetically the same

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2(a)(ii)

idea that there is less of a gap between the results ;

ACCEPT expressed as numbers, results similar (to each other), identical twin result is lower, non-identical higher

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

2(b)

1. idea that active areas have more {oxygen /

oxygenated blood} ;

2. active areas involved in face recognition will be identified / eq ;

3. idea of level of brain activity between identical twins and non identical twins is compared ;

4. to offer supportive evidence / improve validity of study ;

5. idea that fMRI shows brain activity in real time ;

6. idea of high resolution ;

7. comment on safety / eq ;

3. areas more active / more oxygenated blood flowing to areas in identical twins compared with non-identical twins 3. idea of {more / eq} areas showing activity in common in identical twins than non-identical 5. IGNORE 3D image 6. ACCEPT more detail 7. fMRI does not use X rays

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3(a) 1. idea that (some ) have less myoglobin present ;

2. less blood / fewer red blood cells / less haemoglobin ;

3. as fewer capillaries present / eq ;

4. idea that respiration is (mainly) anaerobic ;

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3(b)(i) negative feedback ;

ACCEPT -ve feedback, biofeedback is negative

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

*3(b)(ii) (QWC – spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence)

1. idea that low pH is due to acid in the blood ;

2. lactate taken to liver / eq ;

3. reference to oxygen debt / EPOC ;

4. used to convert lactate back to pyruvate ;

5. with production of reduced NAD / eq ;

6. {lactate / pyruvate} converted to glucose / glycogen ;

7. pyruvate into mitochondria ;

8. idea of chemoreceptors detecting change in pH ;

9. idea of response e.g. increased { nerve impulse rate from medulla / breathing rate / heart rate} ;

10.(dissolved) CO2 from blood (diffuses) into alveoli / eq ;

QWC emphasis is spelling ACCEPT lactic acid for lactate throughout and pyruvic acid for pyruvate 1. Accept for acid: lactic acid/lactate/(dissolved) CO2 5. ACCEPT NADH2 and NADH + H+ 7. ACCEPT lactate, matrix as equivalent to mitochondria

(5)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

3(b)(iii)

1. reference to arterioles ;

2. muscles contracting to restrict diameter / eq ( in shunts) ;

3. muscles relaxing to increase diameter / eq (of

arterioles) ;

4. to redirect blood {away from deeper arterioles / into surface arterioles} / eq ;

5. to increase blood flow { into capillaries / towards

surface } / eq ;

6. (so more heat lost) through radiation ;

IGNORE ref to relaxation of hair erector muscles 2. ACCEPT vasoconstriction 3. ACCEPT muscles relax to dilate arteriole ; 3. ACCEPT vasodilation 4. ACCEPT shunt vessels 5. More blood enters = to increase blood flow

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(a)

1. mice of different mass / eq ; 2. idea of concentration is a controlled variable ;

3. idea of increases validity of investigation or conclusions ;

4. maybe harmful in high doses / eq ;

ACCEPT converse statement where appropriate 1. IGNORE ref to diff sizes unqualified 2. to overcome effect of {lighter mice receiving proportionately a higher dose / heavier mice receiving proportionately a lower dose} / to keep concentration per kg of mouse constant ; 3. ACCEPT so comparisons can be made 4. ACCEPT concentration for dose

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(b)(i)

1. increases the ratio;

2. by { 0.3 / 17.6%} ;

3. inner membrane is larger / eq ;

1. ACCEPT ratio is higher 2. ACCEPT 18% 3. ACCEPT increases the surface area of inner membrane ACCEPT converse IGNORE it is smaller

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

4(b)(ii)

1. idea that fatigue may be due to less ATP ;

2. inner membrane is the site of {electron transport chain / oxidative phosphorylation / eq} ;

3. {more inner membrane / greater inner surface area} then more electron transport chain / eq ;

4. more ATP made / eq ;

5. detail of ATP synthesis e.g. ref to chemiosmosis, H+ down electrochemical gradient through ATP synthase ;

6. (so) delays onset of fatigue / eq ; 7. by 34 seconds in {group A / those fed

epicatechin} ;

ACCEPT converse where appropriate 1. ACCEPT running out, running short 2+3 ACCEPT crista for inner membrane 3. ACCEPT more aerobic respiration 4. ACCEPT idea that more ATP present/available 5. This mp is independent of quantity 6. ACCEPT ref to muscles can contract for longer 7. gains Mp6 as well if states comparison e.g. 34s longer to fatigue

(5)

Question Number Answer Mark

5(a)(i)

B (between 12 and 15 hours) ; (1)

Question Number Answer Mark

5(a)(ii)

D (phytochrome) ; (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(a)(iii)

any two of the following standardised: water / eq mineral ion concentrations / eq light intensity / eq wavelength of light CO2 concentration, temperature pH soil type ;

IGNORE seed ACCEPT named mineral ion

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(a)(iv)

idea of using shorter time intervals e.g. 1 hour intervals ;

ACCEPT a description e.g. repeat with 12 hours of light, 13 hours, etc Ignore ref to more data collected unqualified

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(b)

any one from: temperature water availability the {wavelength / quality} of light intensity of light {edaphic / named edaphic} factor ;

IGNORE ref to pollinators

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(c)(i)

outer segment / internal membranes / inner membranes / vesicles ;

IGNORE ref to top, end, outer layer (1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

5(c)(ii)

Description

Statement

Opsin binds to the rod

cell membrane

Rhodopsin bleaches

ATP used

Rhodopsin responding to light

Rhodopsin being reset

Any two correct for 1 mark ;

IGNORE blank boxes IGNORE hybrid tick/crosses ()

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(a)

Labelled structure

Name of structure

One function

A Medulla (oblongata) ;

Controls {breathing / heart / eq} ;

C ; Cerebral hemisphere/ cerebrum /

frontal cortex ;

Feel emotions

For A ACCEPT involuntary muscles or named e.g. swallowing, vomiting, sneezing IGNORE brain stem For cerebrum, reject cerebellum For cerebrum, accept frontal lobe/prefrontal / cerebral cortex

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(i)

1. idea that cuts at a specific sequence of bases ; 2. idea of (generates) sticky ends ; 3. so easier to join together / eq ;

1. ACCEPT DNA sequence 3. ACCEPT to produce {same / complementary / eq} sticky ends (in plasmid and (human) gene)

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(ii)

1. the chemical could be a {transcription factor / hormone} ; 2. idea of interaction at (bacterial) cell (surface) membrane ; 3. idea of transcription factor being activated ;

(e.g. transcription initiation complex formed, binds to transcription factor) or counters inhibitor ;

4. ref to promoter region ; 5. idea of transcription occurs e.g. RNA

polymerase binds, mRNA produced ;

2. ACCEPT binds to cell surface membrane/passes through 3. ACCEPT triggers secondary messenger to be released {into cytoplasm/from (inner side of) membrane} 5. NOT DNA polymerase

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(iii)

(ribosome has) larger and smaller subunit / (ribosomal) protein and rRNA ;

ACCEPT ref to 2 subunits ACCEPT 30S and 50S subunits

(1)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

6(b)(iv)

1. larger lumen so easier to put into blood / eq ;

2. (less muscle / thinner wall) so easier to

penetrate / eq ;

3. (blood) pressure less so less damage to vein / eq ;

4. idea that vein is easier to find;

ACCEPT converse when appropriate IGNORE ref to ‘going to the heart’ 3. ACCEPT (blood) pressure less so less blood loss 4. ACCEPT nearer the skin surface/easier to access

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(a)

1. involves prophase, metaphase, anaphase and telophase ;

2. idea that produces two nuclei ;

3. idea that these are genetically identical to

original ;

IGNORE ref to 46 chromosomes unqualified IGNORE ref to body cells/somatic cells unqualified 1. NOT if cytokinesis or interphase included as part of mitosis 2. ACCEPT produces two cells 3. ACCEPT parental ACCEPT clones (of parent) IGNORE repair, growth, asexual reproduction

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(b)

1. (SAN) is myogenic / description given ;

2. electrical activity from SAN causes atria to

contract / eq ; 3. idea that activity of SAN can be changed by

nerve impulses e.g controlled by medulla ;

4. credit detail of nervous control e.g. more impulses from accelerator increases heart rate ;

4. ACCEPT more { impulses from sympathetic / noradrenaline} increases heart rate more {impulses from vagus / more impulses from parasympathetic / acetylcholine} decreases heart rate

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(c)

1. idea that lactase gene {activated /

transcribed} ; 2. (synthesis of) lactase / eq ;

3. hydrolysis of lactose / glycosidic bonds broken

;

4. to produce glucose AND galactose ;

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(d)

1. idea that a better model than guinea pigs or

mice ;

2. idea of animal rights ;

3. easy to culture / eq ;

4. (HeLa cells) susceptible to disease / HPV / eq ;

1. ACCEPT ref to only HeLa {cells/DNA} are human 2. ACCEPT {fewer / no} ethical issues welfare of animals 3. ACCEPT cheaper (as continual supply)

(2)

Question

Number Answer Additional Guidance Mark

* 7(e)

(QWC – spelling of technical terms must be correct and the answer must be organised in a logical sequence)

1. idea that {motor neurone / cell body / nucleus} is destroyed ;

2. depolarisation does not occur in the neurone / (insufficient so ) no action potential set up in the neurone ;

3. detail of (depolarisation / action potential) not occurring in neurone e.g. Idea Na+ does not diffuse into neurone ;

4. {neurotransmitter / named neurotransmitter}

not{released / produced / eq} at junction with muscle / eq ;

5. detail of lack of neurotransmitter release e.g. vesicles (containing neurotransmitter) do not {move / fuse} with {presynaptic membrane / eq} / eq ;

6. Ca2+ not released into muscle cytoplasm ;

7. Ca2+ not released from sarcoplasmic reticulum ;

8. no Ca2+ to {activate / eq} troponin ;

9. idea that muscle does not contract ;

QWC emphasis is clarity of expression 1. Accept idea of damage to myelin sheath/Schwann cells 3. ACCEPT Na+ / cation channels {non-functional / eq} 4. ACCEPT {neurotransmitter / named neurotransmitter} not{released / produced / eq} at {motor neurone presynaptic membrane / motor end plate} 6. ACCEPT Ca2+ not released into sarcoplasm

(6)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(f)

1. contains basis / eq ;

2. contain phosphate (groups) ;

3. have a pentose sugar ;

4. reference to phosphodiester bonds ;

5. idea of discrete strands ;

NB If candidates consider viral genetic material in terms of DNA produced from RNA then still works 1. ACCEPT both have (4) bases / nucleotides 3. ACCEPT 5C sugar 4. ACCEPT phosphoester 5. ACCEPT linear

(3)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(g)

1. smooth shown as dominant / wrinkled shown as recessive e.g. use of upper and lower case ;

Parental generation:

2. both types shown as homozygous ; F1:

3. all shown as heterozygous ; F2:

4. genetic diagram to show that 75% are smooth / 25% are wrinkled ;

these could be gleaned from gametes 4. diagram should show genotypes

(4)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(h)

1. all the {DNA / eq} found in {a human / the

human species / eq} ;

2. idea of genes {on different chromosomes / different positions on same chromosome} ;

1. ACCEPT all the bases / introns and exons for DNA eq ACCEPT population for species 2. ACCEPT locus/loci for position

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(i)

1. product (of p53 gene) {stops / eq}

development of tumour cells / eq OR product {stops / regulates} progression {of cell cycle / towards mitosis} ;

2. acts as an inhibitor of {transcription /

protein synthesis / eq} / eq ;

3. idea that {DNA / eq} repair ;

4. idea that leads to apoptosis ;

1. ACCEPT product stops tumour cells growing/ dividing 1. ACCEPT keeps it in interphase / named mitotic stage / interferes with mitosis progress 4. ACCEPT shortens telomeres

(2)

Question Number Answer Additional Guidance Mark

7(j)

1. protein / glycoprotein ;

2. reference to this being CD4 ;

3. found on cell (surface) membrane / eq ;

4. that acts as a {receptor / named receptor}

for HIV / eq ;

1. IGNORE ref to haemoglobin 4. ACCEPT receptor for gp120

(2)

Question Number Answer Mark

7(k)

200 (nucleotides) ; Clerical (1)

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