Matura CKE Czerwiec 2015 – Biologia Rozszerzona

Na schemacie przedstawiono transport glukozy do wnętrza komórki. Glukoza pokonuje barierę w postaci błony komórkowej dzięki transportowi zintegrowanemu (sprzężonemu) z transportem jonów sodu. W błonie komórkowej, oprócz białka transportującego glukozę, znajduje się tzw. pompa sodowo-potasowa, której rolą jest usuwanie z komórki jonów sodu przy jednoczesnym pobieraniu jonów potasu. Na każde trzy jony sodu usunięte z komórki przypadają dwa pobrane jony potasu – powoduje to nierównomierny rozkład stężeń jonów po obu stronach błony komórkowej.
Na podstawie: Biologia. Jedność i różnorodność, pod red. M. Maćkowiak, A. Michalak, Warszawa 2008.

Rybosomy są kompleksami złożonymymi z rRNA i białek. Składają się one z dwóch podjednostek – dużej i małej, które łączą się podczas przeprowadzania translacji. Mechanizm działania niektórych antybiotyków polega na wiązaniu się z rybosomami. Przykładowo: gentamycyna wiąże się trwale do miejsca A w rybosomie – miejsca, gdzie zazwyczaj przyłączają się kolejne aminoacylo-tRNA transportujące do rybosomu kolejne aminokwasy. W komórkach prokariotycznych rybosomy powstają w cytoplazmie, a w komórkach eukariotycznych podjednostki rybosomów powstają na terenie jądra komórkowego.
Na podstawie: Biologia, pod red. A. Czubaja, Warszawa 1999.

Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy we krwi kręgowców. Połączenie się insuliny z receptorami błonowymi komórek wątroby i mięśni skutkuje zwiększeniem liczby białek transportujących glukozę do komórek. Ponadto insulina zwiększa wychwytywanie aminokwasów przez komórki oraz pobudza transkrypcję i translację. Insuliny różnych gatunków zwierząt i człowieka różnią się nieznacznie składem aminokwasów. Różnice te na ogół nie wpływają na ich aktywność biologiczną, gdy są one podawane człowiekowi. Jednak rezultatem dłuższego podawania człowiekowi obcej insuliny (np. wołowej) jest powstawanie przeciwciał hamujących jej działanie. Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej. Obecnie do jej produkcji wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się odpowiednio przygotowane geny ludzkie warunkujące wytwarzanie insuliny.
Na podstawie: W. Traczyk, A.Trzebski, Fizjologia czlowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2007.
Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki insuliny.
Źródło: http://www.interactive-biology.com/3730/the-basics-of-protein-structure-and-function/

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było sprawdzenie oporności pewnego gatunku bakterii na penicyliny. Dwa szczepy tej bakterii (I i II) wysiano równomiernie na osobnych szalkach i następnie rozłożono na nie krążki bibuły nasączonej antybiotykami w jednakowych dawkach. Każdy ze szczepów inkubowano w tych samych optymalnych, dla tego gatunku bakterii, warunkach. Na poniższych rysunkach zaprezentowano wyniki hodowli obydwu szczepów bakterii po 48 godzinach, w obecności pięciu różnych antybiotyków (A–E). Zaciemnione pola wokół białych krążków z antybiotykami wskazują zahamowanie wzrostu bakterii.

Na schemacie przedstawiono cykl rozwojowy paprotki zwyczajnej (Polypodium vulgare).
Na podstawie: M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1992.

Nasiona większości roślin zawierają duże ilości substancji zapasowych, które w okresie kiełkowania umożliwiają zarodkowi wzrost i rozwój w siewkę, do czasu osiągnięcia zdolności samodzielnego wytwarzania asymilatów. Bielmo rozwija się z zapłodnionej komórki centralnej woreczka zalążkowego. Niekiedy zamiast bielma, lub obok niego, funkcję tkanki odżywczej pełni zachowany ośrodek zalążka – obielmo.
Na schematach przedstawiono budowę dwóch nasion: A i B.
Na podstawie: A. Szweykowska, J. Szweykowski, Botanika. Morfologia, t. I, Warszawa 2008.

Owadomorki są grzybami, które odbywają cały swój cykl rozwojowy w ciele owadów. Charakterystyczną cechą tych grzybów jest zdolność do wytwarzania aktywnie odrzucanych zarodników konidialnych, które są pokryte lepką wydzieliną. Kiełkująca z zarodnika, który przykleił się do oskórka owada, strzępka infekcyjna wydziela enzym trawiący chitynę i dzięki temu przedostaje się do wnętrza owada, gdzie odżywia się jego tkankami i się rozrasta. Strzępki, które przerosły ciało ofiary, wyrzucają tysiące zarodników. W niesprzyjających warunkach owadomorki, po połączeniu fragmentów strzępek (gametangiów), wykształcają przetrwalne struktury – zygospory (zarodniki przetrwalne). Rozwój owadomorków jest w pełni zsynchronizowany z pojawianiem się poszczególnych pokoleń owadów żywicieli i poszczególnych form rozwojowych owadów. Większość tych grzybów atakuje wybrane gatunki owadów, często – tylko ich wybrane formy rozwojowe.
Na podstawie: www. greenclean.pl/owadomorki

Na wykresach przedstawiono krzywe dysocjacji hemocyjaniny (w hemolimfie) i mioglobiny (w mięśniach tarki) mięczaka Cryptochiton.
Na podstawie: K. Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt. Adaptacja do środowiska, Warszawa 2008.

Insektycydy to substancje z grupy pestycydów używane do zwalczania szkodliwych owadów w uprawach rolnych, lasach, magazynach z żywnością, a także w mieszkaniach. W tabeli przedstawiono zmiany na przestrzeni lat 1910–1990 liczby gatunków owadów odpornych na przynajmniej jeden insektycyd.

Lata	Liczba gatunków odpornych na przynajmniej jeden insektycyd
1910	0
1930	20
1950	25
1960	100
1970	200
1980	400
1990	490

Na podstawie: A. Mackenzie, A. Ball, S. Virdee, Krótkie wykłady. Ekologia, Warszawa 2003.

Postać dorosła niepylaka apollo odżywia się nektarem roślin łąkowych, a gąsienice żerują na światłożądnym rozchodniku wielkim. W Polsce niepylak apollo występuje tylko wyspowo na terenie Tatr i Pienin, gdzie wyginął na większości stanowisk w XX wieku. Jest to związane przede wszystkim z masowym zalesianiem halizn i nieużytków oraz z zaprzestaniem wypasu owiec, a także z rozwojem przemysłu i infrastruktury rejonów górskich.
Na podstawie: http://apollo.natura2000.pl/Cykl życiowy niepylaka apollo

Na schemacie przedstawiono działanie przeciwprądowego mechanizmu wymiany gazowej (zasady przeciwprądu) w skrzelach ryb kostnoszkieletowych. Liczby określają ciśnienie parcjalne tlenu (w mm Hg) w wodzie przepływającej przez skrzela i we krwi naczyń włosowatych.
Na podstawie: K. Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt. Adaptacja do środowiska, Warszawa 2008.

Żmija zygzakowata jest jednym z nielicznych gadów, którego zasięg występowania przekracza koło podbiegunowe. Środowisko życia żmii zygzakowatej to, przede wszystkim, podmokłe fragmenty lasów, torfowiska, wilgotne łąki, obrzeża bagien i moczarów. W siedliskach tych muszą się znajdować miejsca dobrze naświetlone, ponieważ żmija, tak jak większość zmiennocieplnych gadów, musi w ciągu dnia wygrzewać się na słońcu. Żmije są rozdzielnopłciowe i jajożyworodne. Jesienią przechodzą w stan hibernacji, polegający na znacznym spowolnieniu procesów życiowych i obniżeniu temperatury ciała, w którym trwają aż do wiosny. Wytwarzany przez żmiję jad służy, przede wszystkim, do zabijania ofiar w celu zdobycia pokarmu, który stanowią ryjówki, krety, myszy i nornice. Jad żmii może być niebezpieczny dla człowieka i dlatego człowiekowi ukąszonemu przez żmiję podaje się surowicę odpornościową przeciw jadowi żmii.
Na podstawie: Encyklopedia szkolna. Biologia, pod red. A. Urbanka, Warszawa 1999.

Pierzenie się ptaków to inaczej wymiana piór. Pingwin białooki (Pygoscelis adeliae) z Antarktydy przed pierzeniem gromadzi białko przez zwiększenie masy mięśniowej, a także zwiększa zapasy tłuszczu podskórnego. Jego pokarmem są ryby, głowonogi i skorupiaki morskie. Po zrzuceniu upierzenia, które spełnia rolę izolującą, przez dwa tygodnie nie może pływać i przebywa na lądzie do czasu powstania nowego upierzenia.
Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Karibu to wspólna nazwa północnoamerykańskich podgatunków renifera, zamieszkujących przede wszystkim tundrę. Ich podstawowym pokarmem są mchy, porosty, trawy, karłowate brzozy i płożące wierzby. Niekiedy renifery ogryzają zasobne w związki wapnia i fosforu poroże, zrzucone przez innego osobnika. Takie zachowanie karibu występuje często na terenach, na których gleby są ubogie w niektóre składniki mineralne.

Na schemacie przedstawiono w sposób uproszczony układ naczyń krwionośnych wątroby.
Na podstawie: Biologia, pod red. A. Czubaja, Warszawa 1999.
Oznacz za pomocą strzałek kierunek przepływu krwi w każdym z trzech naczyń krwionośnych opisanych na schemacie, a także zapisz poniżej nazwę naczynia krwionośnego dostarczającego tlen do wątroby.


Nazwa naczynia krwionośnego dostarczającego tlen do wątroby: ..................

Żylaki kończyn dolnych to trwałe poszerzenia żył powierzchownych z ich jednoczesnym wydłużeniem i poskręcaniem. Jest to związane z nieprawidłowym przepływem krwi w tych naczyniach.
Na schemacie przedstawiono mechanizm przepływu krwi w naczyniach żylnych kończyn dolnych człowieka.
Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Badania epidemiologiczne wykazują, że stężenie witaminy $\text{D}_{3}$ lub jej metabolitów u większości dorosłych ludzi jest poniżej prawidłowego poziomu. Witamina ta powstaje w skórze z prowitaminy D pod wpływem promienia ultrafioletowego (UV). Niedobór witaminy $\text{D}_{3}$ lub zaburzenia jej przemian, mogą być przyczyną wielu chorób, takich jak: choroby nowotworowe, sercowo-naczyniowe, krzywica u dzieci, czy osteoporoza polegająca na postępującym ubytku masy kostnej. Przy odpowiedniej ilości tej witaminy w organizmie pula wchłanianych z pokarmów jonów wapniowych wynosi od 30% do 80%, natomiast przy niskim poziomie witaminy $\text{D}_{3}$ jest to jedynie 10–15%, co prowadzi do niedoboru tego pierwiastka w organizmie. Poziom jonów wapniowych we krwi jest regulowany przez hormony – kalcytoninę i parathormon.

Najczęstszą przyczyną rodzinnej hipercholesterolemii (FH) jest uszkodzenie zlokalizowanego na chromosomie 19 genu kodującego receptor dla lipoproteiny niskiej gęstości (LDL). Receptor ten znajduje się na powierzchni komórek wątroby i wychwytuje ze krwi cząsteczki LDL, z których odbiera transportowany przez nie cholesterol. Wynikiem mutacji jest podwyższony poziom cholesterolu we krwi, co może być przyczyną wczesnej miażdżycy (nawet w wieku dziecięcym), choroby wieńcowej i zawału serca. Na FH chorują mężczyźni i kobiety – niezależnie, czy są homo- czy heterozygotami pod względem zmutowanego genu.
Na podstawie: pl.wikipedia.org/wiki/Hipercholesterolemia_rodzinna

Na schemacie przedstawiono kodony występujące we fragmencie cząsteczki mRNA, która powstała po transkrypcji odcinka eksonu pewnego genu.

Szczepionki DNA zawierają najczęściej koliste cząsteczki plazmidów, na których kodowane są antygeny organizmów, przeciwko którym skierowana jest szczepionka. Dzięki promotorom wirusowym informacja genetyczna zawarta na plazmidzie ulega ekspresji w komórkach ludzkich i organizm może wytworzyć pamięć immunologiczną. Szczepionki DNA nie są skuteczne, jeżeli zostaną zaprojektowane dla antygenów naturalnie zawierających reszty cukrowe.
Na podstawie: J. Stojak, Ze szczepionką za pan brat, „Biologia w Szkole” nr 3., Warszawa 2013.

W zależności od wpływu na rozkład cechy w populacji wyróżniamy trzy rodzaje doboru naturalnego:
I. dobór stabilizujący
II. dobór kierunkowy
III. dobór różnicujący.

Celem modyfikacji prowadzonych na roślinach użytkowych jest uzyskanie dzięki nim jak największych korzyści, np. ekonomicznych. Niektóre nowo wytworzone odmiany roślin transgenicznych są już odporne na niekorzystne warunki środowiska, np. mróz czy wysokie temperatury, susza czy zasolenie gleby, które do tej pory stanowiły dla zwykłych roślin czynniki ograniczające. Wytworzono też rośliny potrafiące akumulować pierwiastki metali ciężkich z gleby, co daje możliwość ich usuwania ze środowiska.
Na podstawie: http://www.aptekazsercem.pl/artykuly/18-roliny-transgeniczne-html
Wybierz jedną z podanych w tekście cech roślin transgenicznych i określ, jakie korzyści dla gospodarki człowieka może przynieść uprawa roślin mających tę cechę.