Matura CKE Czerwiec 2016 – Biologia Rozszerzona

Na schemacie przedstawiono budowę typowej komórki bakterii.
Na podstawie: P.C. Turner, A.G. McLennan, A.D. Bates, M.R.H. White, Krótkie wykłady. Biologia molekularna, Warszawa 2005.

Lektyny to białka występujące w komórkach różnych organizmów, np. roślin i grzybów. Wiele lektyn działa toksycznie na komórki i hamuje ich namnażanie. Ich właściwości są przedmiotem badań w terapii nowotworów. Jedną z najlepiej poznanych toksycznych lektyn jest rycyna, która ma właściwości enzymatyczne (RNA-glikozydazy) i powoduje dezaktywację rybosomów.
Wśród lektyn pochodzenia roślinnego są też takie, które wykazują stosunkowo niską cytotoksyczność i jednocześnie wysoką aktywność immunostymulującą, np. lektyny uzyskane z jemioły. Powodują one wzrost liczby i aktywację limfocytów T, aktywację makrofagów, indukują produkcję cytokin przez limfocyty Th i namnażanie limfocytów B, a ponadto pobudzają rozwój grasicy.
Preparaty z jemioły zostały dopuszczone do stosowania terapeutycznego i podaje się je jako leki wspomagające nie tylko pomocniczo w terapii nowotworów, lecz także nosicielom HIV oraz chorym na AIDS.
Na podstawie: G. Końska i wsp., Możliwości zastosowania lektyn w diagnostyce i terapii. Cz. II. Zastosowanie terapeutyczne, „Przegląd Lekarski” 2008/65/5.

Enzym ureaza, który występuje m.in. w nasionach dyni, przeprowadza następującą reakcję:
$\text{H}_2\text{N-CO-NH}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NH}_3 + \text{CO}_2$
Powstający w ten sposób amoniak powoduje alkalizację (wzrost zasadowości) środowiska reakcji. Ureaza podana dożylnie jest śmiertelna dla człowieka nawet w niskich dawkach, ale nasiona dyni można jeść bezpiecznie.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym przesącz z nasion dyni rozgniecionych w wodzie rozdzielono w równych ilościach do trzech probówek (I–III) i do każdej z nich dodano taką samą ilość mocznika. Stopień alkalizacji roztworu w probówkach mierzono za pomocą fenoloftaleiny, która w środowisku zasadowym przyjmuje barwę różową – tym intensywniejszą, im wyższe jest pH roztworu. Każdą probówkę inkubowano w innej temperaturze: I – 10 $^\circ\text{C}$, II – 35 $^\circ\text{C}$, III – 70 $^\circ\text{C}$.
Po kilku minutach zaobserwowano zmianę zabarwienia roztworów w I i II probówce, natomiast w probówce III roztwór się nie zabarwił.
Na podstawie: www.biocen.edu.pl/volvox/Protocols/PDFs/Urease_pl

Zadanie 4. (0–2)
Poniżej przedstawiono trzy sumaryczne reakcje opisujące asymilację dwutlenku węgla przez różne grupy organizmów autotroficznych.
I. $6\text{H}_2\text{O} + 6\text{CO}_2 \xrightarrow{\text{energia z utleniania } \text{NH}_4^+ \text{ do } \text{NO}_2^-} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
II. $6\text{H}_2\text{O} + 6\text{CO}_2 \xrightarrow{\text{światło}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
III. $12\text{H}_2\text{S} + 6\text{CO}_2 \xrightarrow{\text{światło}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 12\text{S} + 6\text{H}_2\text{O}$
Podaj, która z powyższych reakcji jest charakterystyczna dla chemosyntezy, a która – dla fotosyntezy przeprowadzonej przez niektóre bakterie siarkowe, np. purpurowe. W każdym przypadku uzasadnij swój wybór.
Chemosynteza ........................., ponieważ
Fotosynteza u niektórych bakterii siarkowych ........................., ponieważ

Grzyby pleśniowe bardzo często tworzą naloty pleśni na wilgotnych produktach spożywczych pozostawionych w temp. ok. 20 $^\circ\text{C}$.
Aby wykazać wpływ niskiej temperatury na rozwój grzybów pleśniowych, do doświadczenia przygotowano: kromkę spleśniałego chleba, kilka kromek świeżego (wilgotnego) chleba oraz plastikowe torebki. Do trzech szczelnie zamykanych torebek włożono po kromce świeżego chleba oraz po kawałku chleba spleśniałego i zamknięto je na kilka dni w lodówce, w temp. 4 $^\circ\text{C}$.

Acyklowir (ACV) to jeden z leków przeciwwirusowych. Jest on pochodną deoksyguanozyny, w której zmodyfikowana została reszta cukrowa. Uzyskany w ten sposób analog nukleozydowy jest specyficznym inhibitorem replikacji wirusa opryszczki, ospy wietrznej i półpaśca.
W zainfekowanej wirusem komórce acyklowir (ACV) uzyskuje aktywność wtedy, gdy w wyniku trzech kolejnych etapów fosforylacji zostanie przekształcony do postaci trifosforanu. W genomie wirusa, który stanowi liniowy, dwuniciowy DNA, znajduje się gen kodujący enzym kinazę tymidynową, która umożliwia pierwszą fosforylację ACV, natomiast kolejne fosforylacje tego związku są katalizowane przez enzymy zainfekowanej komórki, aż do powstania trifosforanu. W ten sposób ACV wprowadzany jest do puli nukleotydów, jako substrat dla polimerazy DNA wirusa, w wyniku czego staje się konkurentem deoksyguanozynotrifosforanu. Gdy trifosforan ACV zostanie włączony do nowo zreplikowanego łańcucha wirusowego DNA, zaczyna działać jako sygnał kończący replikację, gdyż pozbawiony jest grupy 3'OH.
Stwierdzono, że komórkowa polimeraza DNA nie jest wrażliwa na trifosforan acyklowiru.
Na podstawie J. Nicklin, K. Graeme-Cook, R. Killington: Krótkie wykłady. Mikrobiologia. Warszawa 2008.

Zadanie 7. (0–1)
Fotoperiodyzm jest wynikiem ewolucyjnego przystosowania się roślin do życia w warunkach panujących na określonych szerokościach geograficznych. Tytoń (Nicotiana L.) jest rośliną dnia krótkiego. Na rysunkach A i B przedstawiono dwie rośliny tytoniu, uprawiane przez taki sam okres, ale w różnych warunkach oświetlenia.
Na podstawie: http://www.canstockphoto.pl/ilustracje/nikotyna.html#file_view.php?id=7103423
Określ warunki oświetlenia (długość dnia), w jakich rozwijał się tytoń przedstawiony na rysunku B. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do warunków, w jakich zakwita ta roślina.

Ziemniak to bylina, której owocami są jagody. W celach spożywczych użytkowane są wyłącznie bulwy wypełnione skrobią. Na rysunku przedstawiono roślinę ziemniaka oraz rozwój nowych roślin ziemniaka z bulwy.
Na podstawie: S. Gertlerowa, L. Ogrzebacz: Sprawdzanie i utrwalanie wiadomości z botaniki, Warszawa 1986.

Podczas kiełkowania nasion zachodzi wiele przemian metabolicznych zapewniających prawidłowy wzrost i rozwój siewki. W tabeli przedstawiono skład chemiczny substancji zapasowych nasion (% suchej masy) niektórych roślin.

Nasiona	Substancje zapasowe w % suchej masy
	węglowodany	lipidy	białka
pszenica	75	2	12
owies	66	8	13
fasola	56	1	23
groch	56	6	24
soja	26	17	37
len	24	36	24
rzepak	19	48	21
słonecznik	1	49	25

Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 2002.

Rozwój żab najczęściej odbywa się w wodzie, gdzie składany jest skrzek, z którego rozwijają się kijanki. Początkowo odżywiają się one glonami i szczątkami roślinnymi, ale z biegiem czasu stają się mięsożercami. Kijanki stanowią pokarm dla wielu drapieżników. Czynnikiem bezpośrednio decydującym o rozpoczęciu metamorfozy kijanek są hormony tarczycy indukujące zmiany metamorficzne w ich tkankach. Dorosłe osobniki wiodące wodno-lądowy tryb życia odżywiają się ślimakami i owadami, same są natomiast pokarmem dla drapieżnych ptaków i ssaków.
Na schemacie przedstawiono kolejne etapy rozwoju żaby trawnej.
Na podstawie: S. i K. Gertlerowie, Sprawdzanie i utrwalanie wiadomości z zoologii, Warszawa 1986.

Na rysunkach (I i II) przedstawiono dwa planktonożerne kręgowce żyjące w oceanach.
Źródło: http://dinoanimals.pl/wp-content/uploads/2013/07/Wieloryb-grenlandzki7.jpg
http://pl.wikipedia.org/wiki/Rekin_wielorybi

Krew do wątroby doprowadzana jest na dwa sposoby:
$\bullet$ żyłą wrotną wątroby (układ wrotny), którą płynie krew ze śledziony, żołądka, trzustki, dwunastnicy i jelit,
$\bullet$ tętnicą wątrobową.
W tabeli przedstawiono porównanie dostarczanej krwi do wątroby przez żyłę wrotną i tętnicę wątrobową.

Naczynie krwionośne	Udział krwi dostarczanej do wątroby [%]	Stopień utlenowania krwi [%]
żyła wrotna wątroby	75	85
tętnica wątrobowa	25	95

Na podstawie: Fizjologia człowieka. Podręcznik dla studentów medycyny, pod red. S.J. Konturka, Wrocław 2007.

Na rysunkach przedstawiono mechanizm transportu dwutlenku węgla z tkanek do płuc.
Hb – hemoglobina
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.

Na schemacie przedstawiono przemiany biochemiczne zachodzące w komórkach trzech różnych narządów biegacza podczas sprintu – bardzo intensywnego biegu na krótkich dystansach (do 400 m).
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.

Zadanie 15. (0–1)
Na rysunkach A i B przedstawiono dwa hipotetyczne połączenia między neuronami przez liczne synapsy.
Podaj, na którym z rysunków – A czy B – zilustrowano prawidłowe połączenie dwóch neuronów przez synapsy. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając budowę neuronu i kierunek przepływu impulsu nerwowego.
Prawidłowe połączenie neuronów zilustrowano na rysunku ........................., ponieważ

Ślimak to część ucha zawierająca czuciowy narząd spiralny – narząd Cortiego, wrażliwy na fale dźwiękowe. Informacje z tego narządu odbiera nerw słuchowy, który jest częścią nerwu przedsionkowo-ślimakowego, przekazującego je do mózgowia.

Zadanie 17. (0–1)
W komórkach mysich kubków smakowych reagujących na smak słodki wykryto trzy rodzaje białek receptorowych, oznaczonych jako: T1R1, T1R2 i T1R3. Aby sprawdzić, które z tych receptorów są odpowiedzialne za odczuwanie słodkiego smaku, przeprowadzono doświadczenie na myszach genetycznie zmodyfikowanych.
Każdej z czterech badanych grup myszy wyciszono inne geny, co ujawniało się obecnością odpowiednio różnych rodzajów białek receptorowych. Badanym myszom podawano roztwory sacharozy o różnym stężeniu i obserwowano częstość ich lizania. Wyniki eksperymentu przedstawiono na wykresie. Krzywe dotyczą myszy z obecnością określonych receptorów.
Źródło: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.
Na podstawie wyników eksperymentu sformułuj wniosek dotyczący zależności między obecnością odpowiednich białek receptorowych a odczuwaniem słodkiego smaku.

Przeciwciała są białkami składającymi się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwóch lekkich i dwóch ciężkich), a geny, które je kodują, mają specyficzną strukturę. Fragmenty pojedynczych polipeptydów tworzących przeciwciało zakodowane są w kilku różnych genach, np. w przypadku łańcuchów lekkich są to geny V, J i C. W komórkach linii zarodkowej geny V i J występują w wielu powtórzeniach, przy czym każde z nich różni się nieco od pozostałych. W dojrzałych limfocytach geny V i J występują pojedynczo lub w niewielkiej liczbie powtórzeń. Taki sposób zapisu powoduje, że w organizmie może zostać wytworzonych ponad 100 milionów różnych przeciwciał. Proces wykorzystania tak zapisanej informacji przez limfocyty nazywany jest rearanżacją genów.
Na schemacie przedstawiono procesy prowadzące do wytworzenia przeciwciał.
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009, P.M. Lydyard, A. Whelan, M.W. Fanger, Krótkie wykłady. Immunologia, wyd. II, Warszawa 2005.

Barwa sierści u owczarków belgijskich jest zależna od autosomalnego genu występującego w populacji w czterech allelach, które w poniższej tabeli zostały uszeregowane wraz z ich malejącą dominacją.

Allel	Allele nad którymi dominuje (dominacja zupełna)	Warunkowany fenotyp
Aw	ay, at, a	wilczasty
ay	at, a	płowy
at	a	czarny podpalany
a	–	czarny

Na podstawie: www.belgi.pl/genetyka-umaszczen

Zadanie 20. (0–2)
Geny A, B, C i D znajdują się w jednym chromosomie. Na podstawie badań stwierdzono, że % crossing-over między tymi genami jest następujący:
między genami: A i B – 45%
A i D – 5%
C i D – 15%
B i C – 25%
1. Zapisz parę genów najsilniej ze sobą sprzężonych. ..................
2. Podaj kolejność wymienionych genów w chromosomie. ..................

Bliźnięta mogą być albo jednojajowe (monozygotyczne), albo dwujajowe (dizygotyczne).

W czasie obserwacji populacji dzikich kaczek policzono i zapisano, ile wśród nich jest piskląt pokrytych puchem, ile jest osobników młodych mających już pióra konturowe oraz ile jest osobników dorosłych o pełnym upierzeniu.

Zadanie 23. (0–1)
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, takie jak: 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.biotechnolog.pl/rosliny-transgeniczne-gmo-przyklady-modyfikacji
Wybierz jedną z podanych w tekście cech roślin transgenicznych i określ korzyści, jakie może przynieść dla gospodarki człowieka uprawa roślin mających tę cechę.