Matura CKE Czerwiec 2019 – Biologia Rozszerzona

Oksydaza polifenolowa jest enzymem, który u roślin odpowiada za brązowienie tkanek po ich mechanicznym uszkodzeniu. Katalizuje ona reakcje, których przebieg wymaga obecności tlenu i pH w zakresie 6–7. Opracowano kilka sposobów powstrzymywania reakcji enzymatycznego brązowienia pokrojonych warzyw i owoców, m.in. przez blanszowanie, polegające na krótkim ogrzaniu produktów spożywczych w temperaturze 75–100 °C, albo przez dodanie kwasu cytrynowego lub substancji wiążących wodę.
Na podstawie: R. Dębowska, Oksydazy polifenolowe roślin wyższych, „Postępy Biochemii”, t. 48, 1/2002; www.food-info.net/pl/colour/enzymaticbrowning, www.worthingtonbiochem.com/ty/default
Wyjaśnij, dlaczego brązowienie warzyw jest powstrzymywane przez
1. blanszowanie:
2. spryskiwanie ich sokiem z cytryny:

Na schemacie przedstawiono strukturę i funkcjonowanie łańcucha oddechowego.
Na podstawie: https://d1yboe6750e2cu.cloudfront.net/i/0fef08daa1f60f450ef6969da514d770456bedf8

Przeprowadzono doświadczenie dotyczące warunków przebiegu fotosyntezy u moczarki kanadyjskiej. W tym celu przygotowano cztery zestawy doświadczalne A–D:
• Jednakowej długości pędy moczarki kanadyjskiej umieszczono w zlewkach z wodnym roztworem sody oczyszczonej, które następnie przykryto szklanym lejkiem. Na szczycie każdego lejka umieszczono szklaną probówkę wypełnioną wodą.
• Wszystkie zestawy oświetlano światłem o takim samym natężeniu, ale w każdym zestawie utrzymywano inną temperaturę wody.
Na rysunkach przedstawiono wyniki przeprowadzonego doświadczenia uzyskane w zestawach A–D.
Na podstawie: http://www.proprofs.com/quiz-school/story.php?title=le-hw4111b

Mchy pokrywają glebę dużymi, zwartymi darniami.
Na zdjęciu przedstawiono fragment pewnej komórki mchu złotowłosa strojnego. Literami oznaczono:
m – mitochondria, v – wakuole, c – chloroplasty, g – krople tłuszczu zawarte w cytoplazmie.
Przeprowadzono obserwację, której celem było określenie odporności złotowłosa strojnego na niską temperaturę. Wiosną i zimą zmierzono zawartość chlorofilu i aktywność fotosyntetyczną tkanki, której komórkę przedstawiono na powyższym zdjęciu.
Wyniki badania podano w tabeli.

Pora roku	Temperatura powietrza [°C]	Zawartość chlorofilu [µg/g świeżej masy]	Aktywność fotosyntetyczna [µmol $O_2$/g świeżej masy]
wiosna	+2	2,53	125,12
zima	–5	2,17	115,13

Na podstawie: N. Ljube, M. Wrischer, T. Prebeg, Z. Devide. Structural changes [...] of the moss Polytrichum formosum [...], „Acta Bot. Croat.” 64, 2005.

Pnącza to rośliny wspinające się na inne rośliny lub podpory. We florze Polski przykładem pnączy jest bluszcz pospolity, który występuje na terenie całego kraju. Ta roślina wytwarza dwa rodzaje korzeni:
• Korzenie rosnące w ziemi, które zaopatrują roślinę w wodę i składniki mineralne.
• Korzenie czepne, wytwarzane na pnących się pędach, zwłaszcza po stronie zwróconej ku podporze. Te korzenie wrastają w szpary kory drzew, nie sięgając jednak ich żywych tkanek, i wytwarzają substancje śluzowe, które po wyschnięciu zapewniają trwałe przytwierdzenie do podpory.
Bluszcz ma błyszczące, ciemnozielone, skórzaste, osadzone na ogonkach liście, pod spodem – jaśniejsze, matowe, z aparatami szparkowymi umieszczonymi tylko po tej stronie. W sprzyjających warunkach bluszcz może kwitnąć i owocować. Obupłciowe kwiaty bluszczu są przedprątne – pręciki dojrzewają i wysypują pyłek przed osiągnięciem dojrzałości przez słupek. Owoce, czarne pestkowce, z 2–5 jednonasiennymi pestkami i żywiczną owocnią dojrzewają w kwietniu – maju następnego roku i są pożywieniem dla wielu ptaków.
Na podstawie: D.J. Metcalfe, Hedera helix, „Journal of Ecology” 3, 2005; http://drzewa.nk4.netmark.pl/atlas/bluszcz/bluszcz_pospolity/bluszcz_pospolity.php

Na schemacie przedstawiono wyniki pięciu wariantów (A–E) doświadczenia, w którym badano wpływ fotoperiodu na zakwitanie dwóch gatunków roślin: dalii – rośliny dnia krótkiego oraz kosaćca – rośliny dnia długiego.
Podczas doświadczenia przerywano okres ciemności krótkim oświetlaniem roślin błyskami światła białego (wariant C) lub oświetlaniem roślin błyskami światła czerwonego (R, wariant D), albo oświetlaniem roślin błyskami światła czerwonego i następującymi po nich błyskami światła dalekiej czerwieni (FR, wariant E).
Na podstawie: Ł. Kowalewska, A. Mostowska, Dzień i noc w życiu roślin, „Kosmos” 3/64, 2015.

Na rysunku przedstawiono budowę układu protonefrydialnego u przedstawiciela wolnożyjących płazińców. Aparat filtracyjny tego układu tworzy komórka płomykowa połączona żeberkowato z komórką kanalikową.
Na podstawie: N.A. Campbell i inni, Biologia, Poznań 2012.
U dwóch gatunków wypławków słodkowodnych, o podobnej wielkości i budowie, stwierdzono zróżnicowanie liczby komórek układu protonefrydialnego (komórek płomykowych). Jeden z badanych gatunków wypławków – wielooczka czarna – zasiedla wody słodkie stojące oraz rzeki o słabym nurcie. Żyje w wodzie o nieco wyższym stężeniu soli niż stężenie preferowane przez drugi gatunek – wypławka alpejskiego – występującego w chłodnych źródłach i strumieniach o niższym zasoleniu.

Na diagramie przedstawiono procentową zawartość trzech głównych azotowych produktów przemiany materii w moczu wydalanym przez gady, które w różnym stopniu są związane ze środowiskiem wodnym.
Na podstawie: T. Umiński, Biologia, Warszawa 1993.

Gniazdo łabędzia niemego (Cygnus olor), mające postać dużego kopca składającego się z fragmentów roślin, najczęściej umiejscowione jest w trzcinowisku. Bezpośrednio po wykluciu pisklęta dobrze pływają i towarzyszą rodzicom podczas żerowania. Pisklęta i młode łabędzie są szarobrązowe, jednak zdarzają się osobniki białe, tzw. odmiany polskiej, stanowiącej w naszym kraju zaledwie 3–5% populacji.
Przyczyną nietypowego ubarwienia piskląt jest recesywny allel b genu sprzężonego z płcią. Ujawnia się on głównie u samic, gdyż u ptaków samice są heterogametyczne (ZW), a samce – homogametyczne (ZZ). Poza białym puchem piskląt łabędzie odmiany polskiej wyróżniają się cielistoróżową skórą pokrywającą nogi i okolicę dzioba, która u form typowych jest czarna.
Łabędzie, podobnie jak inne ptaki wodne, mają silnie rozwinięty gruczoł kuprowy położony nad nasadą ogona i wytwarzający wydzielinę służącą do natłuszczania piór.
Na podstawie: M. Karetta, Atlas ptaków, cz.1., Bielsko-Biała 2010.

Walenie to ssaki pochodzące od lądowych parzystokopytnych, które wtórnie przystosowały się do życia w wodzie.
Mają torpedowate ciało, a wiele gatunków osiąga bardzo duże rozmiary. Skóra waleni jest naga, a funkcję termoizolacyjną pełni u nich gruba warstwa tłuszczu podskórnego. Kończyny przednie uległy przekształceniu w płetwy, a tylne – zanikły, chociaż u niektórych gatunków wewnątrz ciała znajdują się szczątki ich szkieletu. Kości o budowie gąbczastej są przesycone tłuszczem. Ogon jest zakończony poziomo ułożoną płetwą ogonową, niezawierającą kości ani chrząstek, a na grzbiecie znajduje się różnej wielkości płetwa grzbietowa, która również jest pozbawiona szkieletu.
Objętość płuc waleni jest niewielka w stosunku do masy ich ciała, a tlen niezbędny do oddychania w czasie zanurzenia jest magazynowany w mięśniach.
Na podstawie: Encyklopedia szkolna. Biologia, pod red. A. Urbanka, Warszawa 1999.

Fibroblasty to komórki tkanki łącznej właściwej. Aktywne metabolicznie fibroblasty mogą być rozpoznane dzięki obecności szorstkiej siateczki śródplazmatycznej. Nieaktywne fibroblasty, zwane także fibrocytami, są mniejsze i mają zredukowaną siateczkę śródplazmatyczną. Fibroblasty wytwarzają m.in. kolagen i mają zdolność do podziałów mitotycznych, których częstość zwiększa się podczas regeneracji tkanki łącznej.
Wykonano doświadczenie, w którym badano wpływ płytkowego czynnika wzrostu (PDGF), wytwarzanego przez płytki krwi, na podział komórek fibroblastów. W tym celu przygotowano hodowlę ludzkich fibroblastów, które w swojej błonie komórkowej mają receptory dla PDGF. Uzyskane fibroblasty rozdzielono do dwóch wyjałowionych naczyń zawierających odpowiednie podłoże hodowlane z solami mineralnymi, aminokwasami, glukozą i antybiotykiem. Przygotowano z nich dwa zestawy doświadczalne:
• zestaw 1. – zawierający podłoże hodowlane i fibroblasty,
• zestaw 2. – zawierający podłoże hodowlane i fibroblasty oraz czynnik wzrostu (PDGF).
Oba naczynia umieszczono w inkubatorze o temperaturze 37 °C. Podziały fibroblastów zaobserwowano jedynie w naczyniu 2.
Na podstawie: N.A. Campbell i inni, Biologia, Poznań 2012.

Witamina $D_3$ (cholekalcyferol) w organizmie człowieka jest wytwarzana w skórze z 7-dehydrocholesterolu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego B (UVB) o długości fali 290–315 nm. Ten proces zazwyczaj nie pokrywa zapotrzebowania organizmu na tę witaminę, dlatego też ważnym jej źródłem jest pokarm.
Cholekalcyferol jest nieaktywny i wymaga hydroksylacji na 1. i 25. atomie węgla, co prowadzi do powstania aktywnej formy witaminy $D_3$ – kalcytriolu. Pierwszy etap jej aktywacji zachodzi w hepatocytach, natomiast drugi – w nerkach, pod wpływem parathormonu.
Kontrola metabolizmu witaminy $D_3$ następuje głównie w nerkach, gdzie niskie stężenia wapnia i fosforu oraz wysokie stężenie parathormonu (PTH) w surowicy pobudzają syntezę kalcytriolu. Aktywna witamina $D_3$ odgrywa ważną rolę m.in. w procesach wchłaniania wapnia z przewodu pokarmowego.
Na podstawie: R. Bednarski, R. Donderski, J. Manitius, Rola witaminy $D_3$ w patogenezie nadciśnienia tętniczego, „Polski Merkuriusz Lekarski”, 136/2007.

Przyjmowanie pokarmów i gospodarka zasobami energetycznymi pozostają pod kontrolą układu nerwowego i hormonalnego. Szczególne znaczenie mają tu dwa antagonistycznie działające ośrodki pokarmowe: ośrodek głodu i ośrodek sytości zlokalizowane w podwzgórzu – części mózgowia. Na czynności ośrodków głodu i sytości wpływa wiele różnych sygnałów, m.in. obniżenie poziomu glukozy we krwi pobudza ośrodek głodu, a wzrost poziomu glukozy we krwi pobudza ośrodek sytości.
Na schemacie przedstawiono powiązania między niektórymi narządami człowieka. Linią przerywaną zaznaczono działanie hormonów, a linią ciągłą – bezpośredni wpływ układu nerwowego.
Na podstawie: L.A. Frohman, L.L. Bernardis, Effect of hypothalamic stimulation on plasma glucose, insulin, and glucagon levels, „American Journal of Physiology”, t. 221, 1971.

W równikowym lesie deszczowym i na piaszczystej pustyni może panować ta sama temperatura, ale wilgotność powietrza będzie skrajnie różna: np. w lesie deszczowym bardzo wysoka, a na pustyni – bardzo niska. W obu ekosystemach warunki termiczne nie są komfortowe dla człowieka przede wszystkim z powodu zbyt wysokiej temperatury. Jednym ze sposobów termoregulacji u człowieka jest chłodzenie organizmu na skutek pocenia się.
Wyjaśnij, dlaczego chłodzenie organizmu poprzez pocenie się jest znacznie mniej wydajne u człowieka przybywającego w równikowym lesie deszczowym niż u człowieka znajdującego się na piaszczystej pustyni, w tych samych warunkach temperatury i przy niewielkim ruchu powietrza.

Do zakażenia człowieka wścieklizną dochodzi wskutek kontaktu ze śliną zakażonego zwierzęcia, np. podczas pogryzienia przez takie zwierzę. Pacjentom głęboko pokąsanym przez zwierzę chore (lub podejrzane o zakażenie wścieklizną) jak najszybciej podaje się surowicę odpornościową zawierającą immunoglobuliny skierowane przeciw antygenom wirusa wścieklizny, a następnie wykonuje się serię trzech szczepień zawierających inaktywowane cząstki wirusa.
Na podstawie: J.D. Ostrowska, T. Hermanowska-Szpakowicz, Wścieklizna i jej profilaktyka u ludzi, „Medycyna Wet”, 53 (3) 1991; www.mp.pl/szczepienia

Rodzaj receptora w błonie postsynaptycznej decyduje, czy odpowiedzią komórki nerwowej na związanie określonego neuroprzekaźnika będzie przewodzenie, czy – hamowanie przewodzenia impulsu nerwowego.
Na rysunku przedstawiono sposób przekazywania impulsu nerwowego przez synapsę, w której neuroprzekaźnikiem jest kwas $\gamma$-aminomasłowy (GABA).
Na podstawie: E.M. Jorgensen, GABA, Howard Hughes Medical Institute and Department of Biology, University of Utah, Salt Lake City, 2005; http://www.wormbook.org/chapters/www_gaba/gaba.pdf
Określ, czy efektem działania neuroprzekaźnika w synapsie przedstawionej na schemacie będzie hamowanie przewodzenia impulsu nerwowego, czy – powstanie potencjału czynnościowego. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając mechanizm powstawania impulsu nerwowego.
Rozstrzygnięcie: .........................
Uzasadnienie:

Na rysunkach przedstawiono oko ośmiornicy i oko kręgowca.
Na podstawie: A. Jerzmanowski, K. Staroń, C. Korczak, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1992.

W procesie replikacji DNA bierze udział m.in. prymaza – enzym, który katalizuje syntezę starterów będących krótkimi odcinkami RNA, komplementarnymi do matrycowego DNA. Łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR) naśladuje replikację DNA i służy do powielania fragmentu DNA bez udziału komórek – w probówce.
Na poniższym schemacie przedstawiono proces dobudowywania komplementarnej nici w czasie replikacji DNA w komórce.
Na podstawie: http://faculty.samford.edu/~djohnso2/44962w/405/06/CELL4e-Fig-06-04-0.jpg

Poniżej przedstawiono schematycznie dwa przykłady zestawów alleli trzech genów i ich położenie w chromosomach homologicznych. W wyniku rekombinacji, zachodzącej podczas mejozy, mogą powstawać różne układy alleli tych genów.

Osoby chorujące na hipercholesterolemię rodzinną mają w surowicy krwi wysoki poziom lipoprotein o niskiej gęstości, czyli tzw. „złego cholesterolu” (LDL). Najczęstszą przyczyną tej choroby jest mutacja w kodującym receptor LDL genie, który jest zlokalizowany na krótkim ramieniu chromosomu 19. Ta mutacja powoduje niewłaściwe działanie receptorów LDL, które występują głównie na powierzchni komórek wątroby, co prowadzi do podwyższenia poziomu cholesterolu we krwi już w dzieciństwie. U chorych może dojść do rozwoju choroby wieńcowej i zawałów serca w bardzo młodym wieku.
Hipercholesterolemia rodzinna dziedziczy się w taki sposób, że ryzyko jej pojawienia się u dzieci, których jedno z rodziców jest chore, a drugie – zdrowe, wynosi 50% lub 100%, w zależności od tego, czy osoba chora jest heterozygotą czy homozygotą.
Obecnie prowadzi się badania nad leczeniem hipercholesterolemii rodzinnej poprzez wprowadzanie do wątroby pacjenta hepatocytów, które najpierw od niego pobrano, a następnie hodowano je w warunkach laboratoryjnych, i za pomocą rekombinowanych retrowirusów wprowadzono do nich prawidłowy gen kodujący receptor LDL.
Na podstawie: G. Drewa, T. Ferenc, Genetyka medyczna, Wrocław 2015; www.hipercholesterolemia.com.pl/Hipercholesterolemia_rodzinna,10,56

Fauna Australii różni się zasadniczo od fauny innych rejonów świata: 87% gatunków ssaków, 93% gatunków gadów i 94% gatunków płazów żyjących w Australii jest endemitami, czyli gatunkami występującymi wyłącznie na tym kontynencie.
Dziobak (Ornithorhynchus anatinus) to endemiczny ssak australijski z rzędu stekowców. Organizmy przypominające współczesne dziobaki występowały już ponad 110 mln lat temu. Dziobak ma wiele cech, które nie występują u ssaków łożyskowych, a są obecne u gadów.
Na podstawie: A.D. Chapman, Numbers of Living Species in Australia and the Word, Canberra 2009.

Poniżej opisano pewien biom.
Podczas zimy gleba tego biomu pokryta jest śniegiem, latem – nasiąknięta wodą. Występują tu liczne sadzawki i rozlewiska. Pod powierzchnią gleby występuje warstwa wiecznej zmarzliny. Biocenozy są złożone z niewielkiej liczby gatunków występujących w dużych liczebnościach. Krótki sezon wegetacyjny jest wykorzystywany do intensywnego rozrodu. Na tych terenach występują ekosystemy bezleśne. Większość gatunków roślin to byliny, zakwitające w ciągu kilku dni od rozpoczęcia roztopów.
Do największych roślinożerców tej strefy należą duże ssaki: karibu, wół piżmowy i renifer, które charakteryzuje niski, w porównaniu ze ssakami innych stref, stosunek powierzchni ciała do jego objętości. Pospolite tu owady, takie jak komary i meszki, mają czarno ubarwione ciało. Tereny te zamieszkuje też okresowo wiele ptaków wędrownych, które pozostają tam do zakończenia okresu lęgowego.
Na podstawie: P. Golinowski, Biologia od A do Z, Warszawa 2012; Encyklopedia audiowizualna Britannica, Poznań 2006.

Współcześnie podejmuje się wiele działań mających nie dopuścić do wyginięcia dawnych odmian roślin użytkowych, np. drzew owocowych. Są one zagrożone wyginięciem w związku z rozwojem rolnictwa intensywnego, w którym dominują nowe odmiany roślin dające wysokie plony. Ochrona zasobów genowych roślin użytkowych, oprócz nadrzędnego zadania zachowania różnorodności biologicznej, ma również znaczenie praktyczne.
Na podstawie: G. Hodun, W. Podyma, Zachowanie zagrożonych zasobów genetycznych roślin w rolnictwie, Warszawa 2009.
Oceń, czy poniższe argumenty dotyczące praktycznego znaczenia zachowania dawnych odmian drzew owocowych w sadownictwie są uzasadnione naukowo. Zaznacz T (tak), jeżeli argument ma uzasadnienie naukowe, albo N (nie) – jeśli go nie ma.

1.	Dawne odmiany drzew owocowych nie są modyfikowane genetycznie, dlatego jedzenie ich owoców korzystniej wpływa na zdrowie ludzi niż jedzenie owoców nowych odmian, zawierających obce geny.	P	F
2.	Dawne odmiany drzew owocowych mogą być bardziej odporne na niektóre choroby i szkodniki, dzięki czemu mogą posłużyć do wyhodowania nowych odmian lub służyć jako podkładki do szczepienia.	P	F
3.	Drzewa owocowe dawnych odmian mają smaczniejsze owoce o lepszych właściwościach użytkowych.	P	F