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WJEC Immunology, Diseases & Antibiotics Questions

WJEC Immunology, Diseases & Antibiotics Questions · 13 Turn over. Examiner only Arholwr yn unig (314-01) 6. Answer one of the following questions. Any diagrams included in your answer

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WJEC

Immunology, Diseases & Antibiotics

Questions

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Tyrone
Rectangle

3

Turn over.

Examineronly

Arholwryn unig

(314-01)

2. (a) Describe the role of B-lymphocytes in the immune system. [4]

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(b) Edward Jenner pioneered vaccination in Britain. He based his experimental work on thefolk-lore that milkmaids who had contracted cowpox, a mild viral infection caught frominfected cows, did not then contract smallpox.

Jenner deliberately infected an eight year old boy with material from a cowpox sore. Afterbecoming ill with cowpox, the boy recovered. Jenner then infected him with smallpox andthe boy was protected so did not become ill. Despite criticism from the scientificcommunity, this type of vaccination became compulsory in 1853.

(i) Explain why catching cowpox gave protection against smallpox. [2]

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(ii) Comment on the methods, including the ethical aspects, that Jenner used whencarrying out his pioneering work. [2]

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Tyrone
Pencil

4 Examineronly

Arholwryn unig

(c) During the winter months, many elderly and ‘at risk’ patients become very ill withpneumonia (caused by Streptococcus pneumoniae) and also influenza. The National HealthService in Wales recommends that these patients should be protected from these diseases byvaccination.

• Vaccine against influenza needs to be given each year.• Vaccine against pneumonia protects against 96% of the causes of pneumonia and

needs only to be given once in a person’s lifetime.

Explain why vaccination programmes for influenza and pneumonia are different. [3]

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3. (a) Describe the digestion of carbohydrate in the alimentary canal. [5]

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Tyrone
Rectangle

13

Turn over.

Examineronly

Arholwryn unig

(314-01)

6. Answer one of the following questions.Any diagrams included in your answer must be fully annotated.

Either, (a) Describe(i) the Krebs cycle;

(ii) the formation of ATP in the electron transport chain.[Details of glycolysis and the link reaction are not required.]

[12]

Or (b) Write an account to include the causative organism, symptoms, mode oftransmission, treatment and prevention of the disease for(i) cholera;

(ii) salmonellosis.[12]

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Tyrone
Pencil
Tyrone
Rectangle
Tyrone
Rectangle

14 Examineronly

Arholwryn unig

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(314-01)

10 Examineronly

Arholwryn unig

(314-01)

5. (a) There are two main types of immune response. These are labelled Type 1 and Type 2 in thediagram below:

(i) Name response types 1 and 2. [2]

Type 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Type 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(ii) Name the cells X and Y. [2]

X . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(iii) Where in the body are the stem cells shown in the diagram produced? [1]

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(iv) Plasma cells in the type 1 response secrete antibodies. Name the other type of cell (C)in this system and describe its function. [2]

Cell name . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(v) Name the three types of differentiated cell (D, E and F) in the type 2 response. [2]

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(vi) Describe the function of one of the cell types you named in part (v). [1]

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Type 1

Stem cell

Bone marrow

Source:

Mature in:

Lymphocytes:freeantigen

Plasma CellC

X Cell

Type 2

Thymus

Stem cell

Y Cell

D E F

antigenspresented byphagocyte

Tyrone
Pencil

11 Examineronly

Arholwryn unig

(b) AIDS (acquired immune deficiency syndrome) is due to an infection with HIV (HumanImmunodeficiency Virus). The progress of infection has three clinical stages as shown onthe graph below:

(314-01)Turn over.

Using information from the graph and your knowledge of the immune systems, suggestexplanations for the following:

(i) The rise in lymphocytes over the first 6 months. [1]

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(ii) The rapid fall in virus particles in the blood plasma between 6 and 12 months. [1]

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(iii) Individuals with clinical AIDS (Stage C) suffer from infections. [1]

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0 6 12 18 24 3030 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102 108 114 1200

100

200

300

400

500

600

700

800

Time (months after infection)

Con

cent

ratio

n in

blo

od

Stage AHIV positive withno symptoms

Stage BSome symptoms

Stage CClinical AIDSsymptoms appear

Key:No. of HI virus particles

No. of lymphocytes

12 Examineronly

Arholwryn unig

(314-01)

(c) The following is an extract from the web-site, www.wellcome.ac.uk

6. Answer one of the following questions.

Any diagrams included in your answer must be fully annotated.

Either, (a) Describe how the principles of a batch culture fermenter are applied in theindustrial production of penicillin. [10]

Or (b) Briefly describe the main stages of the life cycle of Plasmodium. Explain how aknowledge of the habits and life cycle of the vector may be used to controlmalaria. [10]

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Explain why the discovery described in the last sentence makes it impossible to use the‘vulnerable site’ in vaccines. [1]

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(Total 14 marks)

One of the key problems with HIV vaccine research is that the immune responses

generated do not work against all HIV strains . . . . . The virus is known to have a handful

of vulnerable sites at which antibody binding would block infection. A team at Duke

University Medical Centre, North Carolina, has found that the immune system does

generate antibodies against one of these sites, but these antibodies also recognise

cardiolipin, a phospholipid found in human cell membranes.

Tyrone
Pencil
Tyrone
Rectangle
Tyrone
Rectangle

13 Examineronly

Arholwryn unig

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(314-01)Turn over.

14 Examineronly

Arholwryn unig

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(Total 10 marks)

(314-01)

2 Examineronly

1. The table below shows statements relating to disease and four diseases to which these statementsmay apply.

Complete the table by indicating with a tick (√) to which disease(s) each statement applies. [9]

Disease

Salmonellosis Cholera Influenza Malaria

Statement

caused by a virus

caused by a bacterium

organism has a secondary host inits life cycle

spread by droplet infection

spread related to poor personalhygiene

spread by eating infected eggs

pathogen enters body’s blood cells

vaccine available

toxins affect the gut lining

[Total 9 marks]

(W08-314-01)

Tyrone
Pencil

4 Examineronly

3. Read the following passage and answer the questions that follow.

Tuberculosis (TB) is an infectious disease that is endemic in many countries. The pathogenis a bacterium, Mycobacterium tuberculosis.

One way of contracting the disease is by drinking milk from infected cows, which form areservoir of infection. Dairy herds are regularly tested for the disease. This, together withthe fact that most people are vaccinated against the disease, has restricted its spread.

Before vaccination, a test is carried out to determine whether the individual already hasimmunity to TB. The most common test is the Heaf test in which small needles are pressedonto the skin of the forearm. The needles carry tiny amounts of tuberculin protein, which isderived from the bacteria. If the test is positive (a raised red reaction on the skin) then theindividual has previously been in contact with the bacterium and has already developedimmunity. If no reaction is seen, immunisation is given as the BCG vaccination, the vaccinecontaining a live but weakened form of the pathogen.

People with the disease are treated with antibiotics. If, however, these drugs aremismanaged or misused then multi-drug resistant strains of the bacterium develop.

(a) State what is meant by each of the following:

(i) infectious disease (line 1); [1]

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(ii) endemic (line 1); [1]

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(iii) pathogen (line 1); [1]

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(iv) reservoir (line 4); [1]

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(v) antibiotic (line 13). [2]

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5

10

(W08-314-01)

Tyrone
Pencil

5

Turn over.

Examineronly

(b) (i) Explain why a reaction to the Heaf test indicates that a person already has immunityto TB (line 9). [2]

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(ii) State the type of immunity provided by the BCG vaccination (line 12). [2]

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(iii) Describe the events that take place in the body’s immune system after the vaccinationhas been given. [5]

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(W08-314-01)

3

Turn over.

2. Read the following passage.

The malarial parasite spends most of its life in the human within erythrocytes. One might think that

tucked within erythrocytes, the parasite would be safe from the immune system.

However, the parasite synthesises a protein that appears on the surface of the erythrocyte. These

proteins anchor the erythrocytes to the walls of the blood vessels so they are not swept into and

destroyed by the host spleen. The surface protein also initiates an immune response.

To counter this problem, the parasite periodically alters the structure of the protein so that it is no longer

recognised by the antibodies currently being synthesised.

When the stage that infects the mosquito is present, infected humans release an airborne attractant that

attracts Anopheles mosquitoes to them.

(a) Give the correct biological name for the malarial parasite. [1]

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(b) What benefit does the parasite gain from being within erythrocytes? [1]

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(c) Why would the surface protein stimulate an immune response? [1]

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(d) What method of controlling malaria is affected by the constant changing of these surfaceproteins? [1]

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(e) Suggest an advantage to the parasite of causing the production of attractant in infectedindividuals. [1]

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(Total 5 marks)

(314-01)

Examineronly

Tyrone
Pencil

6 Examineronly

(314-01)

4. Antibiotics work in different ways. Below is a table showing some antibiotics and their effects onbacteria.

Antibiotic Method of action

Penicillin Inhibits formation of the bacterial cell wall by blockingcross-linking of the cell wall structure.

Vancomycin Interferes with cell wall development by blocking theattachment of new cell wall subunits.

Tetracycline Inhibits protein synthesis by binding to one of thesubunits of the bacterial ribosome.

(a) Explain why tetracycline cannot be used to treat viral infections. [1]

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(b) Which antibiotic could be classed as broad spectrum? Explain your answer. [1]

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(c) Which antibiotic would be least effective against Gram -ve infections? Explain your answer.[1]

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(d) Which antibiotic is most likely to be bactericidal? Explain your answer. [1]

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Tyrone
Pencil

7

Turn over.

Examineronly

(314-01)

(e) Resistance to antibiotics is growing worldwide. Suggest how antibiotic resistance has arisenin bacterial populations. [3]

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(f) How is resistance transferred between different species of bacteria? [1]

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(g) Give an example of a pathogen which is now resistant to many antibiotics. [1]

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(Total 9 marks)

10 Examineronly

(314-01)

6. The nude mouse is used in laboratory research and gets its name because it has no hair. Nude micecannot generate mature T lymphocytes, therefore they are unable to carry out many types ofimmune responses. Their ability to maintain human tissue grafts have made them useful tools forinvestigating, for example, human cancers.

(a) Where do T lymphocytes mature? [1]

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(b) What type of diseases are nude mice most likely to suffer from? [1]

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T Lymphocyte

A B C

antigenspresented byphagocyte

D

Tyrone
Pencil

11 Examineronly

(314-01) Turn over.

(c) In the diagram opposite, there are four different cell types produced as a result of the Tlymphocyte binding to antigen.Name three of the cell types produced as a result of the mitosis and differentiation of thelymphocytes and give a function for each. [6]

Name of cell type Function

(Total 8 marks)

4 Examineronly

(W09-314-01)

2. (a) Complete the sentence below which describes antibodies. [1]

Antibodies are glycoproteins that belong to a special group of blood proteins known as

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(b) Complete the table to show two differences between active and passive immunity. [4]

Active immunity Passive immunity

1

2

(c) Complete the table below by stating how each type of immunity is acquired.

Type of immunity How acquired

Natural passive

Artificial passive

Natural active

Artificial active

[4]

Tyrone
Pencil

5 Examineronly

Turn over.(W09-314-01)

(d) The diagram below shows the basic structure of an antibody.

(i) On the diagram name the identical regions labelled X. [1]

(ii) In terms of the structure of the antibody molecule:

I. explain how the antibody is able to recognise and attach to a specific antigen;[1]

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II. describe the production of antibodies in the humoral response. [3]

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(Total 14 marks)

X

hingeregion

lightpolypeptidechain

heavypolypeptidechains

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6 Examineronly

(W09-314-01)

3. The bacterium, Vibrio cholerae, is the causative agent of cholera which is endemic in some areasof the world. The bacterium is a Gram negative aerobic bacillus.Toxins affect the gut lining causing diarrhoea leading to severe dehydration and possibly death.Some people infected with cholera have mild symptoms, or none at all, and are carriers of thedisease.

In 1961, the El Tor strain of V. cholerae, which originally occurred only in Indonesia, began tospread, replacing existing strains in other parts of Asia. The El Tor strain is now widespreadthroughout Asia, the Middle East, Africa and parts of Eastern Europe. It has never establisheditself in Western Europe.

(a) Explain what is meant by the terms [4]

(i) bacillus;

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

(ii) endemic;

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(iii) carrier;

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(iv) toxin.

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(b) Describe two ways in which V. cholerae is transmitted. [2]

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(c) Suggest how carriers of cholera may be identified. [2]

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(d) Suggest two reasons why El Tor has not become established in Western Europe. [2]

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

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

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(W09-314-01) Turn over.

(e) (i) State the normal treatment for cholera. [1]

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(ii) In severe cases of cholera adults may be given antibiotics as a treatment.Explain why the antibiotic, penicillin, is ineffective against a Gram negativebacterium. [1]

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(iii) Suggest why it would be advisable to administer a broad spectrum antibiotic, such astetracycline, instead. [1]

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(iv) Explain why antibiotics should not be used routinely for all cases of cholera. [1]

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(Total 14 marks)

2 Examineronly

(314-01)

1. Fill in the gaps in the following passage with the most appropriate scientific word or words.

Malaria is a major human disease caused by the parasite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . There

are a number of species within which there are many different . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

types of parasite, which makes it difficult to develop a successful vaccine. The life cycle occurs in

the human body and in the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mosquito which acts as a secondary

host and . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The disease is . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . in

some sub-tropical regions. The infection is acquired when an adult mosquito, already infected with

the parasite, inserts its mouthparts into the individual’s skin. The parasite first invades the

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . and then the . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . These

eventually burst releasing parasites and cause severe bouts of fever. Infected blood is taken in by a

feeding mosquito which transmits the parasite to a new host.

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Turn over.(314-01)

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2. The photograph below shows a species of Salmonella bacteria.

These are Gram negative bacteria and are the most common cause of food poisoning(salmonellosis) in humans.

(a) (i) What colour would Gram negative bacteria stain with the Gram stain? [1]

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

(ii) Give two features of a Gram negative, bacterial cell wall. [2]

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(iii) Give one advantage to the bacteria of having this cell wall structure. [1]

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(b) What is the term used for the shape of this bacterium, as shown above? [1]

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(c) What are the symptoms of Salmonella food poisoning and what causes these symptoms? [2]

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(314-01)

7. It was announced in 2002 that the first HIV vaccine to be tested on humans had produceddisappointing results. The results showed that the vaccine was less than 30% effective.

A diagram of the HIV virus which causes AIDS is shown below.

(a) Suggest which two parts of the virus shown above could be used to produce a vaccine.Give a reason for your answer. [2]

Parts of virus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Reason . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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(b) Suggest two reasons why vaccination against HIV is proving to be so problematic. [2]

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(c) Other viral infections have proved difficult to produce an effective vaccine against. Nameone such infection. [1]

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(314-01) Turn over.

(d) Describe the sequence of events which occur in the body following a vaccination andsubsequent exposure to the same infection. [4]

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(e) Vaccination only offers protection if the body is subsequently exposed to the disease. It isnot effective if the person is already infected. What treatment could be used in a case wherethe person is already showing symptoms of a disease, such as tetanus, and explain how suchtreatment would work. [3]

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(Total 12 marks)

12 Examineronly

(314-01)

8. Answer one of the following questions.Any diagrams included in your answer must be fully annotated.

Either, (a) Describe the process of glycolysis (diagrams alone will not be sufficient).State the products of glycolysis and explain what happens to each product inanimal and yeast cells under anaerobic conditions. [10]

Or (b) Explain what is meant by an antibiotic. What processes have led to antibiotic resistance and describe how this resistancehas arisen. [10]

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Tyrone
Pencil
Tyrone
Rectangle
Tyrone
Rectangle

13 Examineronly

(314-01) Turn over.

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