Matura CKE Maj 2011 – Biologia Rozszerzona

Badano produkty suchej destylacji dwóch próbek materiału pochodzenia roślinnego. W próbce I stwierdzono obecność pary wodnej, siarkowodoru, amoniaku i dwutlenku węgla, a w próbce II tylko obecność pary wodnej i dwutlenku węgla.
Zaznacz nazwę grupy związków organicznych, które występowały w próbce I, a nie było ich w próbce II.

W organizmie człowieka większość komórek oddycha tlenowo. Jednak w niektórych komórkach, np. w erytrocytach, zachodzi oddychanie beztlenowe.
Uwzględniając budowę i funkcję erytrocytu, wyjaśnij, dlaczego nie zachodzi w nim oddychanie tlenowe.

Udział siateczki śródplazmatycznej gładkiej i szorstkiej w budowie komórki eukariotycznej zależy od rodzaju procesów metabolicznych zachodzących w komórce.
Zaznacz w tabeli literą G procesy zachodzące z udziałem siateczki śródplazmatycznej gładkiej i literą S procesy zachodzące z udziałem siateczki śródplazmatycznej szorstkiej.

Lp	Procesy zachodzące w komórce	G/S
1.	Synteza testosteronu w komórkach jąder	.........................
2.	Gromadzenie jonów wapnia w komórkach mięśnia sercowego	.........................
3.	Synteza enzymów w komórkach trzustki	.........................
4.	Zobojętnianie trucizn w komórkach wątroby	.........................

Jądro komórkowe zawiera jąderko, którego funkcją jest synteza rRNA i formowanie podjednostek tworzących rybosomy. Dojrzałe plemniki mają haploidalne jądro komórkowe, bez jąderka, z silnie skondensowaną chromatyną.
Uwzględniając funkcję plemników, wyjaśnij, dlaczego w ich jądrach komórkowych nie występują jąderka.

Na rysunkach przedstawiono dwa zestawy doświadczalne, które przygotowali uczniowie w celu zbadania zjawiska osmozy. Dwa lejki napełnili 50% roztworem glukozy i szczelnie zamknęli celofanem. Dwie zlewki wypełnili zimną wodą. Do drugiej zlewki dodali dwie łyżki mąki ziemniaczanej (skrobi) i zawartość intensywne wymieszali. W zlewkach umieścili lejki z roztworem glukozy, zaznaczając poziom cieczy w rurkach. Po kilku minutach zaobserwowali, że w obydwu zestawach doświadczalnych poziom roztworu glukozy w rurkach lejków podnosił się w podobnym tempie.

Aktywność enzymów może być hamowana przez cząsteczki zwane inhibitorami. Na schemacie przedstawiono dwa rodzaje hamowania aktywności enzymów.
Na podstawie: Biologia. Jedność i różnorodność, pod. red. M. Maćkowiak, A. Michalak, PWN, Warszawa 2008
Na podstawie schematu opisz, na czym polega hamowanie:
kompetycyjne (A)
niekompetycyjne (B)

W peroksysomach znajdują się enzymy, które biorą udział w reakcjach utleniania związków organicznych tlenem cząsteczkowym. Produktem wielu z tych reakcji jest szkodliwy dla komórki, bardzo reaktywny nadtlenek wodoru (H$_2$O$_2$). Zabezpieczeniem przed H$_2$O$_2$ jest obecność w peroksysomach enzymu katalazy, który rozkłada nadtlenek wodoru na wodę i tlen cząsteczkowy.
Uczniowie postanowili sprawdzić, czy w tkankach roślinnych występuje enzym katalaza. W tym celu w dwóch probówkach A i B umieścili równe objętości soku ze startego surowego ziemniaka. Sok w probówce A zagotowali i ostudzili, a następnie do obydwu probówek dodali taką samą ilość roztworu H$_2$O$_2$ (wody utlenionej).

Informacja do zadań 9. i 10.
W tabeli przedstawiono wyniki badania zależności aktywności kinazy pirogronianowej (kluczowego enzymu w procesie glikolizy) od pH w komórkach mięśni szkieletowych oraz ściany żołądka pewnego kręgowca.

Wartość pH	Aktywność kinazy pirogronianowej (j. umowne/g tkanki)
	w mięśniach szkieletowych	w tkankach ściany żołądka
6,0	67	41
6,5	159	121
7,0	168	135
7,5	153	111
8,0	126	86

Na uproszczonym schemacie przedstawiono struktury A i B występujące w komórce roślinnej oraz procesy zachodzące w tych strukturach.
Podaj nazwy tych struktur oraz nazwy procesów, które w nich zachodzą.
A. Struktura .................. Proces ..................
B. Struktura .................. Proces ..................

Na schemacie przedstawiono cykl rozwojowy taśmy morskiej należącej do zielenic. W cyklu tym występuje diploidalny sporofit oraz haploidalny gametofit, które mają podobną budowę morfologiczną.
Źródło: M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski, Biologia. Podręcznik dla klasy I LO, Warszawa 1995

Informacja do zadań 13. i 14.
Na rysunkach poniżej przedstawiono przedstawicieli różnych grup systematycznych stawonogów.
Uwaga: nie zachowano proporcji wielkości stawonogów.

Tlenek węgla(II) – czad jest gazem śmiertelnie trującym dla człowieka, natomiast owady mogą prawidłowo funkcjonować także wówczas, gdy w otaczającym je powietrzu znajduje się aż 50% czadu, o ile zawiera ono odpowiednią ilość tlenu.
Wyjaśnij, dlaczego czad nie jest gazem trującym dla owadów.

Przeprowadzono doświadczenia na karasiach i stwierdzono, że obniżenie temperatury wody z $25 ^\circ\text{C}$ do $15 ^\circ\text{C}$ spowodowało zmniejszenie ilości pokarmu pobieranego przez te ryby o połowę.
Wyjaśnij, dlaczego wraz z obniżeniem temperatury wody nastąpił spadek ilości pokarmu pobieranego przez karasie.

Na wykresie przedstawiono wyniki badań zużycia tlenu przez papużkę falistą w zależności od prędkości lotu.
Na podstawie: K. Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt. Adaptacja do środowiska, PWN, Warszawa 1997
Podaj optymalną, pod względem kosztów energetycznych, prędkość lotu badanego ptaka. Odpowiedź uzasadnij.

Płuca ssaków mają budowę pęcherzykowatą, a płuca ptaków charakteryzują się budową kapilarną (rurkowatą). Ponadto w układzie oddechowym ptaków występują worki powietrzne.
Wyjaśnij, w jaki sposób są wentylowane płuca tych zwierząt.
Ptaki
Ssaki

W funkcjonowaniu układu krwionośnego ważną rolę odgrywają wątroba i śledziona.
Zaznacz poniżej funkcje śledziony.
A. Magazynowanie krwi i uwalnianie jej w momentach większego zapotrzebowania.
B. Wytwarzanie hormonu przyspieszającego produkcję czerwonych krwinek.
C. Synteza cholesterolu.
D. Namnażanie limfocytów.
E. Wytwarzanie fibrynogenu osocza krwi.
.................., ..................

Proces krzepnięcia krwi składa się z wielu etapów prowadzących do wytworzenia skrzepu. Głównym składnikiem skrzepu są włókna nierozpuszczalnego białka fibryny powstające z rozpuszczonego w osoczu fibrynogenu. Innymi składnikami osocza, biorącymi udział w procesach krzepnięcia krwi, są protrombina oraz jony wapnia.
Na podstawie schematu wyjaśnij, w jaki sposób na proces krzepnięcia krwi wpływa zbyt niski poziom wapnia w organizmie.

Znajomość mechanizmów obronnych organizmu pozwala na ich wykorzystywanie do wzmocnienia jego odporności, np. przez stosowanie szczepień ochronnych. W niektórych sytuacjach zachodzi jednak konieczność osłabienia układu immunologicznego organizmu.
Podaj przykład sytuacji, w której istnieje konieczność osłabienia układu odpornościowego człowieka, oraz powód takiego postępowania.

Na schematach I i II przedstawiono reakcję rośliny na działanie bodźca fotoperiodycznego. Jest to roślina dnia krótkiego, którą hodowano w warunkach dnia długiego, co powodowało, że roślina nie kwitła. W celu określenia miejsca percepcji bodźca fotoperiodycznego przeprowadzono doświadczenie, w którym okresowo zasłaniano liście (schemat I) lub wierzchołek pędu (schemat II) tej rośliny. Przebieg i wyniki doświadczenia zilustrowano na poniższych schematach.
Na podstawie: A. Szweykowska, Fizjologia roślin, Wyd. Naukowe UAM, Poznań 2000
Na podstawie wyników doświadczenia ustal, czy miejscem percepcji bodźca fotoperiodycznego są liście, czy wierzchołek pędu rośliny. Odpowiedź uzasadnij.

Zaznacz zdania, które poprawnie opisują proces replikacji cząsteczki DNA.
A. Podczas replikacji DNA dwuniciowa helisa rozplata się i każda pojedyncza nić służy jako matryca do syntezy komplementarnej nici potomnej.
B. Syntezę nowych nici DNA przeprowadza enzym polimeraza DNA, którego cząsteczki są wbudowywane w powstającą nić DNA.
C. Kierunek syntezy obydwu potomnych nici DNA (nici prowadzącej i nici opóźnionej) jest zgodny z kierunkiem przesuwania się widełek replikacyjnych i synteza odbywa się w sposób ciągły.
D. Replikacja DNA ma charakter semikonserwatywny, ponieważ w skład każdej potomnej cząsteczki DNA wchodzi jedna oryginalna nić macierzysta i jedna nowo zsyntetyzowana.
.................., ..................

Na chromosomie Y w rejonie określanym jako AZFc jest zlokalizowany gen, którego mutacja objawia się oligospermią, czyli produkcją niewielkiej liczby plemników.
Podaj prawdopodobieństwo wystąpienia oligospermii u chłopca, którego ojciec posiada zmutowany allel tego genu. Odpowiedź uzasadnij.
Prawdopodobieństwo (w %) ..................
Uzasadnienie

Rodzice mają dwójkę potomstwa i spodziewają się kolejnego dziecka. Badania wykazały, że matka ma grupę krwi B, ojciec – grupę krwi A, starsze dziecko również grupę krwi A, a młodsze – ma grupę krwi 0.

Terapię genową można stosować jako metodę leczenia chorych na nowotwory. W zwalczaniu czerniaka próbuje się wykorzystać następującą metodę: przygotowuje się genetycznie zmienione komórki nowotworu pacjenta, a następnie wprowadza się je do jego organizmu.

Na schemacie przedstawiono proces zróżnicowanego składania genów.
Na podstawie: E. Pyłka-Gutowska, E. Jastrzębska, Biologia 3, Kielce 2003

Poniższe opisy dotyczą różnych rodzajów zmienności.
A. Prowadzi do powstania nowych alleli genów, które nie występowały w układzie rodzicielskim, a także może prowadzić do powstania zmian w strukturze lub ilości chromosomów.
B. Warunki zewnętrzne (temperatura, światło, czy rodzaj pokarmu) mogą modyfikować efekty genów, przez co mogą wpływać decydująco na właściwości fenotypowe organizmu.
C. W wyniku segregacji chromosomów w mejozie lub losowego łączenia się gamet powstają nowe kombinacje genów, co warunkuje różnorodność fenotypową potomstwa.

Rekin i delfin charakteryzują się podobnym kształtem ciała, mimo że należą do różnych grup systematycznych.
Podaj nazwę procesu ewolucyjnego, którego skutkiem jest przedstawione podobieństwo, i wyjaśnij, jaka jest przyczyna tego procesu.

Opanowanie środowiska lądowego przez rośliny odbywało się w procesie ewolucji stopniowo i było wynikiem ich przystosowań w budowie morfologicznej i anatomicznej.
Do każdego czynnika środowiska lądowego dobierz jedno odpowiednie przystosowanie w budowie roślin.
Czynniki środowiska lądowego:
1. Mniejsza dostępność wody.
2. Mniejsza gęstość powietrza niż wody.
Przystosowania w budowie roślin:
A. Tkanki wzmacniające – kolenchyma oraz sklerenchyma.
B. Skórka z aparatami szparkowymi.
C. Łyko przewodzące produkty asymilacji.
D. Duża powierzchnia asymilacyjna liści.
1. .................. 2. ..................

Pingwiny magellańskie (Spheniscus magellanicus) poruszają się zarówno w wodzie, jak i na lądzie. Badano populację tego gatunku zamieszkującą obszar w pobliżu niewielkiego półwyspu. W punkcie X znajdowało się miejsce gniazdowania, a w zatoce w pobliżu punktu Y miejsce największej obfitości pokarmu. Okazało się, że pingwiny znacznie częściej wybierają drogę wodną, pomimo że mają do pokonania znacznie większy dystans i pływanie wymaga większego nakładu energii.
Na podstawie: R. P. Wilson, Magellanic Penguins Spheniscus magellanicus commuting through San Julian Bay; do current trends induce tidal tactics?, Journal of Avian Biology, 2003
Dlaczego pingwiny częściej wybierają drogę morską niż lądową? Podaj dwie przyczyny takiego zachowania.
1.
2.

Niszę ekologiczną gatunku określają dwie grupy czynników: biotyczne i abiotyczne. Czynniki ograniczające zawężają niszę ekologiczną gatunku. Kiedy eksperymentalnie uprawiano oddzielnie dwa gatunki przytulii – hercyńską i szorstkoowockową na glebie kwaśnej i zasadowej, każdy z nich dobrze rósł na obu typach gleb. Wysianie ich na wspólnym stanowisku spowodowało, że na glebie kwaśnej przytulia hercyńska wypierała szorstkoowockową, natomiast na glebie zasadowej szorstkoowockowa eliminowała hercyńską.

Wróble i bociany są ptakami siedlisk rolniczych. Wróbel jest głównie ziarnojadem, natomiast pokarmem bociana są drobne kręgowce i owady. Jedną z przyczyn spadku liczebności wróbla może być spadek dostępności miejsc lęgowych. Wróble czasem zakładają swoje gniazda w dolnych partiach dużych gniazd bociana białego.
Podaj nazwę przedstawionej zależności międzygatunkowej ..................

Na poniższym schemacie przedstawiono zmiany liczebności ptaków w Europie w latach 1980–2002.
Na podstawie: R. Laskowski, Ekotoksykologia, www.eko.uj.edu.pl

Jedną z podstawowych metod stosowanych obecnie w badaniach molekularnych i inżynierii genetycznej jest PCR (łańcuchowa reakcja polimerazy). Jest to reakcja umożliwiająca powielenie (amplifikację) w krótkim czasie fragmentu genomowego DNA w miliardach kopii. Metoda ta pozwala na analizę bardzo małych, wręcz śladowych ilości DNA.
Podaj dwa przykłady praktycznego zastosowania PCR.
1.
2.