Matura CKE Maj 2014 – Biologia Rozszerzona

Zadanie 1. (2 pkt)
Wapń jest ważnym składnikiem organizmu człowieka. W osoczu krwi powinno znajdować się około $2,2-2,6 \text{ mmol/l}$ jonów tego pierwiastka, niezbędnego do wielu procesów wewnątrzkomórkowych. Obniżenie poziomu jonów wapnia we krwi skutkuje uruchomieniem jego zasobów zgromadzonych w kościach.

Zadanie 4. (1 pkt)
Komórki poszczególnych tkanek w obrębie jednego narządu różnią się budową, co wiąże się z funkcjami, które pełnią, np. charakterystyczną cechą budowy komórek zewnątrzwydzielniczych trzustki jest występowanie w nich silnie rozbudowanej szorstkiej siateczki śródplazmatycznej.
Wykaż związek między funkcją komórek zewnątrzwydzielniczych trzustki a występowaniem w nich dobrze rozwiniętej szorstkiej siateczki śródplazmatycznej.

Zadanie 5. (2 pkt)
Cytoszkielet komórki zwierzęcej jest utworzony przez sieć włókien białkowych o różnej grubości (mikrofilamenty, filamenty pośrednie oraz mikrotubule), spełniających różne funkcje.
Zaznacz dwie funkcje, które w komórce pełnią mikrotubule.
1. .........................
2. .........................

Zadanie 6. (2 pkt)
Na rysunkach przedstawiono różne etapy podziału mitotycznego jądra komórki roślinnej.
Na podstawie: Biologia, pod red. A. Czubaja, Warszawa 2000.

Zadanie 7. (2 pkt)
Na schemacie przedstawiono rolę mitozy i mejozy w cyklu życiowym organizmu zwierzęcego.
Na podstawie: H. Wiśniewski, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1999.

Zadanie 8. (2 pkt)
Na dwóch grupach roślin (1 i 2) przeprowadzono doświadczenie, mające na celu wykazanie, że $\text{CO}_2$ jest konieczny do procesu fotosyntezy. Przebieg doświadczenia przedstawiono na rysunku (zaprezentowano tylko pojedyncze rośliny z każdej grupy).
Na podstawie: J. Müller, L. Palka, Obserwacje i doświadczenia w nauczaniu biologii, Warszawa 1988.

Zadanie 9. (1 pkt)
Siarkowe bakterie zielone to organizmy przystosowane do warunków beztlenowych (nie tolerują w ogóle obecności tlenu), panujących w osadach dennych jezior i innych środowiskach niezawierających tlenu. W ich komórkach występuje bakteriochlorofil, a źródłem wodoru do procesu fotosyntezy jest nie woda, ale siarkowodór.
Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 2002.
Wskaż związek między źródłem wodoru wykorzystywanym w procesie fotosyntezy a przystosowaniem zielonych bakterii siarkowych do życia w środowisku, w którym one występują.

Zadanie 10. (1 pkt)
Współczynnik oddechowy WO (RQ) to iloraz objętości dwutlenku węgla wydalonego przez organizm i objętości zużytego tlenu. W przypadku zużywania węglowodanów jako źródła energii współczynnik przyjmuje wartość równą jedności, dla białek – około $0,9$, a dla tłuszczów – około $0,7$. U pewnego gatunku owada, którego larwy są roślinożerne, mierzono zmiany wartości WO podczas procesu przeobrażania. Stwierdzono, że przed przejściem w stadium poczwarki, kiedy larwy stały się nieruchliwe i nie pobierały pokarmu, ich współczynnik oddechowy zmniejszył się z $0,99$ do $0,85$.
Na podstawie przedstawionych informacji podaj przypuszczalne wyjaśnienie spadku wartości współczynnika WO u badanego owada.

Zadanie 11. (2 pkt)
Warunki wysokogórskie, charakteryzujące się szczególnie niskim ciśnieniem atmosferycznym i obniżonym ciśnieniem parcjalnym tlenu, są przyczyną występowania tzw. „górskiego typu adaptacyjnego” u ludzi stale mieszkających na tych obszarach. Występują u tych osób charakterystyczne cechy morfologiczno-fizjologiczne, których przykłady zamieszczono poniżej.
Cechy adaptacyjne ludzi żyjących w warunkach wysokogórskich w porównaniu z cechami ludzi mieszkających na nizinach to:
A. większy udział szpiku czerwonego w kościach,
B. większe stężenie hemoglobiny w erytrocytach,
C. zwiększona częstotliwość oddechów,
D. większa pojemność płuc,
E. szybsze tętno.
Na podstawie: Biologia. Podręcznik dla studentów medycyny, pod red. W. N. Jarygina, Warszawa 1991.
Spośród wymienionych cech (A–E) wybierz jedną związaną z funkcjonowaniem układu krwionośnego i jedną związaną z funkcjonowaniem układu oddechowego. Uzasadnij znaczenie adaptacyjne każdej z tych cech do życia ludzi w warunkach wysokogórskich.
1. Cecha: .........................
Uzasadnienie:
2. Cecha: .........................
Uzasadnienie:

Zadanie 12. (2 pkt)
Regulacja metabolizmu związana jest m.in. z regulacją działania enzymów – ich aktywacją lub hamowaniem. Wiele enzymów, aby pełnić funkcje katalityczne, wymaga przyłączenia cząsteczek, zwanych kofaktorami. Mogą nimi być małe jednostki niebiałkowe, np. jony metali, lub złożone niebiałkowe cząsteczki organiczne, nazwane koenzymami, np. $\text{NAD}^+$ czy $\text{FAD}$.
Na schematach przedstawiono różne sposoby (A–D) hamowania (inhibicji) pracy enzymu.
Na podstawie: J. Kączkowski, Biochemia roślin, Warszawa 1992.

Zadanie 13. (2 pkt)
Receptory w jamie ustnej człowieka są przystosowane do wyczuwania między innymi czterech podstawowych rodzajów smaku: słodkiego, słonego, kwaśnego i gorzkiego.
W tabeli zamieszczono informacje o stopniu wrażliwości kubków smakowych człowieka na wybrane substancje chemiczne, które mogą znaleźć się w pożywieniu.

Rodzaje substancji	Próg wrażliwości kubków smakowych – ilość danej substancji w g/dm$^3$
gorzkie	$0,0003 \text{ g/dm}^3$
kwaśne	$0,02 \text{ g/dm}^3$
słone	$0,5 \text{ g/dm}^3$
słodkie	$4 \text{ g/dm}^3$

Na podstawie: M. Noske, Smak pełen tajemnic, „Wiedza i Życie” nr 12, 2011.

Zadanie 15. (2 pkt)
Zdolność odbioru sygnałów z otoczenia i odpowiedzi na te sygnały jest cechą organizmów. W organizmach wielokomórkowych istnieją złożone mechanizmy służące do tworzenia, przesyłania i odbioru sygnałów umożliwiających kontrolę nad powstawaniem i pracą wszystkich komórek.
Na schematach A i B przedstawiono dwa mechanizmy przekazywania sygnałów w organizmie wielokomórkowym.
Na podstawie: B. Alberts, D. Bray, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter, Podstawy biologii komórki, Warszawa 1999.
Na podstawie schematów podaj jedną różnicę i jedno podobieństwo między nerwowym a hormonalnym mechanizmem pobudzania komórek docelowych.
Różnica:
Podobieństwo:

Zadanie 16. (2 pkt)
Człowiek jest przedstawicielem strunowców (Chordata), lecz większość cech świadczących o przynależności do tego typu zwierząt występuje u człowieka jedynie w okresie zarodkowym.
Wymień dwie cechy charakterystyczne dla budowy strunowców, pojawiające się podczas rozwoju zarodkowego człowieka.
1.
2.

Zadanie 17. (2 pkt)
Na rysunkach przedstawiono przedstawicieli różnych gromad kręgowców.
Uwaga: Nie zachowano proporcji wielkości zwierząt.

Zadanie 18. (1 pkt)
W tabeli przedstawiono dane dotyczące średniej zawartości mioglobiny w mięśniach szkieletowych wybranych ssaków lądowych oraz tych ssaków wodnych, które całe życie lub jego większość spędzają w toni wodnej, aktywnie pływając i nurkując.

Ssak	Zawartość mioglobiny [g/kg masy mięśniowej]
szczur	$3,0$
człowiek	$6,0$
pies	$6,7$
delfin butlonosy	$32,5$
morświn	$41,0$
foka pospolita	$52,1$

Na podstawie: K. Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt. Adaptacje do środowiska, Warszawa 1997.
Wyjaśnij, uwzględniając rolę mioglobiny, związek dużej zawartości mioglobiny w mięśniach wymienionych ssaków wodnych ze środowiskiem i trybem ich życia.

Zadanie 19. (2 pkt)
W tabeli przedstawiono wyniki doświadczenia, w którym badano wpływ temperatury na pobieranie jonów potasu i fosforu przez korzenie roślin. Doświadczenie prowadzono w hydroponicznej (wodnej) hodowli roślin kukurydzy, których część umieszczono w roztworze soli potasu, a część – w roztworze soli fosforu. Stężenie jonów w każdym z roztworów wynosiło $0,25 \text{ mmol/l}$.

Temperatura ($^\circ$C)	Intensywność pobierania jonów [j. umowne]
	potas	fosfor
$10$	$0,40$	$0,10$
$20$	$0,90$	$0,30$
$30$	$1,10$	$0,50$
$40$	$1,00$	$0,60$

Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 2002.
Na podstawie danych z tabeli wykonaj wykres liniowy ilustrujący wpływ temperatury na intensywność pobierania jonów potasu i fosforu. Zastosuj jeden układ współrzędnych.

Zadanie 20. (2 pkt)
Niektóre rośliny do zakwitania wymagają odpowiednich bodźców zewnętrznych. Najczęściej są to właściwy stosunek długości dnia i nocy – tzw. fotoperiod lub czasowe potraktowanie młodych roślin niską temperaturą, czyli tzw. wernalizacja.
Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było zbadanie wpływu fotoperiodu i wernalizacji siewek na zakwitanie pewnej odmiany pszenicy ozimej.
W tym celu hodowane rośliny podzielono na dwie grupy:
• grupa I – rośliny, które hodowano cały czas w temperaturze ok. $20^\circ\text{C}$ (brak wernalizacji), rozdzielono i połowę z nich hodowano w warunkach krótkiego dnia, a drugą połowę hodowano w warunkach dnia długiego,
• grupa II – rośliny, które poddano wernalizacji, rozdzielono i również hodowano w temperaturze $20^\circ\text{C}$ – połowę tych roślin w warunkach krótkiego dnia, a drugą połowę w warunkach dnia długiego.
Krótki dzień w doświadczeniu to mniej niż 10 godzin oświetlenia, a długi dzień – więcej niż 10 godzin oświetlenia.
Wyniki tego doświadczenia przedstawiono na rysunku.
Na podstawie: S. Tołpa, J. Radomski, Botanika, Warszawa 1979.

Zadanie 21. (1 pkt)
Na opakowaniach nawozów dla roślin doniczkowych znajdują się dokładne informacje dotyczące ich stosowania. Używanie roztworu nawozów o zbyt wysokim stężeniu jest dla roślin szkodliwe i może skutkować m.in. ich zwiędnięciem.
Wyjaśnij, dlaczego podlewanie roślin roztworami nawozów o zbyt wysokim stężeniu może skutkować ich zwiędnięciem.

Zadanie 22. (2 pkt)
Na rysunku przedstawiono przekrój poprzeczny przez łodygę moczarki kanadyjskiej – rośliny, której pędy znajdują się w toni wodnej.
Na podstawie: M. Podbielkowska, Z. Podbielkowski, Biologia z higieną i ochroną środowiska, Warszawa 1995.
Na podstawie dwóch cech widocznych na rysunku wykaż dwa przystosowania budowy anatomicznej łodygi moczarki do środowiska wodnego.
1.
2.

Zadanie 23. (2 pkt)
Na schemacie przedstawiono namnażanie się retrowirusa HIV wewnątrz limfocytu T (pomocniczego) we krwi człowieka.
Na podstawie: E. R. Solomon, L. R. Berg, D. W. Martin, C. A. Villee, Biologia, Warszawa 1998.

Zadanie 24. (2 pkt)
Wirusy grypy należą do RNA wirusów. Wyróżnia się trzy typy wirusów grypy – typu A, typu B lub typu C. Duża zmienność tych wirusów i powstawanie nowych szczepów utrudniają ich klasyfikację. W wirusach grypy typu A łatwo dochodzi do wymiany genów, określanej jako skok antygenowy. Ponadto występujące wśród RNA wirusów częste mutacje są przyczyną występowania epidemii grypy. Profilaktyka zakażeń wirusem grypy polega na stosowaniu szczepionek, jednak każdego roku trzeba przyjmować nową szczepionkę.

Zadanie 25. (2 pkt)
Na rysunku przedstawiono proces ekspresji informacji genetycznej w komórce prokariotycznej.
Na podstawie: A. Jerzmanowski, C. Korczak, K. Staroń, Biologia, Warszawa 1992.

Zadanie 26. (1 pkt)
Na schemacie przedstawiono budowę cząsteczki tRNA uczestniczącej w procesie translacji, a w tabeli – fragment kodu genetycznego.

Kodon (zapisany od końca 5' do 3')	Aminokwas
AUA	izoleucyna
AUC	izoleucyna
AUG	metionina
UAC	tyrozyna
UAG	STOP
CAU	histydyna
CUA	leucyna
GUA	walina

Zapisz triplet nukleotydów w kodonie mRNA oznaczony jako XYZ oraz nazwę aminokwasu, który zostanie przyłączony do przedstawionej cząsteczki tRNA.
Kodon ..................
Aminokwas ..................

Zadanie 27. (2 pkt)
Barwa kolców malin jest warunkowana przez dwa geny dziedziczące się niezależnie. Dominujący allel A jednego genu warunkuje pojawienie się kolców o zabarwieniu różowym, natomiast recesywny allel a tego genu odpowiada za ich kolor zielony. Obecność dominującego allelu B drugiego genu skutkuje zwiększeniem intensywności koloru różowego, co prowadzi do powstania kolców purpurowych. Allel B nie wpływa na zmianę barwy kolców zielonych.
Po skrzyżowaniu rośliny o kolcach różowych z rośliną mającą kolce zielone otrzymano w pokoleniu F$_1$ wszystkie rośliny o kolcach purpurowych.

Zadanie 28. (3 pkt)
U kotów jedna para alleli (B i b) warunkująca barwę sierści jest sprzężona z płcią. Ruda barwa sierści jest warunkowana przez allel B ($X^B$), natomiast barwa czarna – przez allel b ($X^b$). Osobniki heterozygotyczne mają barwę szylkretową (część włosów jest czarnych, część – rudych).

Zadanie 29. (2 pkt)
Badano częstość rekombinacji (% crossing-over) pomiędzy czterema genami: m, v, w oraz y, znajdującymi się na chromosomie X muszki owocowej.
Uzyskano następujące wyniki:
między m i v = $3,0 \%$
między m i y = $33,7 \%$
między v i w = $29,4 \%$
między w i y = $1,3 \%$

Zadanie 30. (2 pkt)
Jedną z podstawowych metod stosowanych w badaniach molekularnych i inżynierii genetycznej jest łańcuchowa reakcja polimerazy, czyli PCR. Reakcja ta umożliwia powielenie (amplifikację) w miliardach kopii fragmentu genomowego DNA w czasie krótszym niż kilka godzin. Pojedyncza cząsteczka DNA może zostać amplifikowana do ilości, które ułatwiają jej analizę, charakteryzację i dalszą manipulację genetyczną. PCR wykorzystuje się m.in. do analizy markerów, pozwalających stwierdzić podwyższone ryzyko nowotworów.
Zaznacz dwie sytuacje, w których również wykorzystuje się reakcję PCR.
1. .........................
2. .........................

Zadanie 32. (2 pkt)
Na afrykańskiej sawannie można zaobserwować prawie wszystkie rodzaje relacji między organizmami. Bąkojady żerują na dużych roślinożernych ssakach, np. zebrach, antylopach czy żyrafach, wyjadając im ze skóry głównie kleszcze i larwy muchówek. W żołądkach wymienionych ssaków występują specyficzne bakterie i pierwotniaki, które nie mogą się rozwijać poza organizmem swojego żywiciela, ale bez których roślinożercy nie mogliby żyć. Bezpośrednimi wrogami roślinożerców są polujące na nie lwy i lamparty, które często dzielą się swoim łupem z sępami, hienami i szakalami.
Na podstawie: Biologia. Jedność i różnorodność, pod red. M. Maćkowiak, A. Michalak, Warszawa 2008.
Korzystając z tekstu, wypełnij poniższą tabelę dotyczącą przedstawionych zależności międzygatunkowych na sawannie.

Typ zależności	Nazwa zależności	Przykład oddziaływania między organizmami
........	pasożytnictwo	........
........	........	antylopa i pierwotniaki
antagonistyczny	........	antylopy i zebry

Zadanie 33. (3 pkt)
Na schemacie przedstawiono obieg materii w obrębie trzech grup organizmów w autotroficznym ekosystemie lądowym.

Zadanie 34. (2 pkt)
Tradycyjna metoda uprawy ryżu polega na sadzeniu młodych roślin na polach zalanych wodą. Zapobiega to zachwaszczeniu pól oraz atakom chorób i szkodników, ale jest pracochłonne, wymaga dużych ilości wody, powoduje, że na zalanych polach powstaje metan, którego potencjał cieplarniany jest ponad 20 razy większy od potencjału $\text{CO}_2$. Coraz popularniejszy staje się wysiew ryżu – tym bardziej że po zbiorach, gdy pola nie są zalane wodą, można na nich jeszcze wysiać pszenicę. Taki sposób uprawy ryżu daje wysokie plony, ale tylko wtedy, gdy zostaną spełnione określone warunki, takie jak selekcja nasion, ich wstępne podkiełkowanie, odpowiednia głębokość siewu i terminowe stosowanie środków ochrony roślin oraz nawozów.
Na podstawie: Na sucho, „Wiedza i Życie” nr 1, 2010.
Biorąc pod uwagę skutki dla środowiska naturalnego, podaj jeden argument „za” i jeden argument „przeciw” stosowaniu nowej metody uprawy ryżu.
Argument „za”:

Argument „przeciw”: