Matura CKE Styczeń 2009 – Biologia Rozszerzona

W błonach komórek występują wyspecjalizowane struktury białkowe, zwane kanałami jonowymi, umożliwiające transport jonów przez błonę. O selektywności kanału decyduje jego skład białkowy i charakter reszt aminokwasowych skierowanych do wnętrza kanału jonowego. Jeżeli przeważają reszty naładowane dodatnio, kanał przepuszcza aniony, jeżeli naładowane ujemnie – przepuszcza kationy.
Wykresem zilustrowano (u jednego z gatunków roślin okrytonasiennych) zależność przyrostu świeżej masy od stężenia jonów potasu w pożywkach, na których hodowano tkanki osobników dzikich i zmutowanych. Osobniki zmutowane nie posiadają w plazmolemie wyspecjalizowanych struktur białkowych (białek kanałowych) ułatwiających transport jonów potasu (K$^+$) przez błonę.
Na podstawie powyższych informacji:
a) podaj wartość stężenia jonów potasu, przy której największe znaczenie w transporcie tych jonów ma obecność białek kanałowych: ..................,
b) określ, czy reszty aminokwasowe skierowane do wnętrza kanału jonowego dla jonów potasu są naładowane dodatnio, czy ujemnie: .........................

W błonach komórek oprócz białek kanałowych występują białka zwane przenośnikami. Białka te transportują przez błonę różne substancje w sposób aktywny lub bierny.
Podaj cechę różniącą transport aktywny od biernego.

Poniżej zamieszczono schematyczny rysunek komórek ulegających podziałom wraz z uczniowskim opisem (zdania od 1 do 6).
1. Rysunki ilustrują różne fazy podziałów komórek.
2. Moim zdaniem nie można określić, czy są to podziały komórek roślinnych, czy zwierzęcych.
3. Tylko pojedyncze komórki są w stadium metafazy i anafazy.
4. Wszystkie komórki mają kształt wielokątów.
5. Wydaje mi się, że jest jednakowe tempo podziałów komórek.
6. Wielkość komórek jest zróżnicowana.
Spośród zdań od 1 do 6 wybierz i podaj numery tylko tych, które
a) zawierają fakty dotyczące przebiegu podziałów komórkowych: ..................
b) zawierają opinie ucznia o tych podziałach: ..................

Liczba i rozmieszczenie mitochondriów w komórkach nie są przypadkowe. W komórkach nabłonka gruczołowego mitochondria układają się na linii przemieszczania się wydzieliny z komórki do jej otoczenia. We włóknach mięśniowych mitochondria leżą w bliskim sąsiedztwie włókienek kurczliwych. W plemnikach mitochondria otaczają ściśle podstawę wici, która jest organellum ruchu tej komórki.
Na podstawie powyższych informacji sformułuj prawidłowość dotyczącą sposobu rozmieszczenia mitochondriów w komórce. Wyjaśnij związek rozmieszczenia mitochondriów z ich funkcją.
Prawidłowość:
Wyjaśnienie:

W komórkach autotroficznych siła asymilacyjna, powstająca w fazie fotosyntezy zależnej od światła (jasnej), umożliwia zachodzenie fazy niezależnej od światła (ciemnej, cyklu Calvina). Nie wszystkie poniższe sformułowania w sposób poprawny opisują powstawanie ATP i NADPH oraz ich znaczenie dla przebiegu fotosyntezy.
Wśród sformułowań od A do E zaznacz dwa, które są prawdziwe.
A. ATP jest produktem fazy fotosyntezy zależnej od światła, a NADPH – fazy niezależnej od światła.
B. Jednym z warunków syntezy ATP jest transport elektronów przez łańcuch przenośników zlokalizowany w chloroplastach.
C. Synteza NADPH, w zależności od rodzaju fosforylacji, jest sprzężona lub nie jest sprzężona z fotolizą wody.
D. NADPH i ATP są niezbędne do przekształcenia kwasu fosfoglicerynowego do aldehydu fosfoglicerynowego.
E. Odtwarzanie pierwotnego akceptora dwutlenku węgla z aldehydu fosfoglicerynowego wymaga udziału NADPH.
Pierwsze prawdziwe sformułowanie: ..................
Drugie prawdziwe sformułowanie: ..................

Enzymy mają zdolność obniżania energii aktywacji przez co ułatwiają zainicjowanie reakcji. Szybkość reakcji enzymatycznej (przy stałym stężeniu enzymu, pH i temperaturze) zależy od stężenia substratu. Stała Michaelisa ($K_M$) to takie stężenie substratu, przy którym reakcja osiąga połowę szybkości maksymalnej – $V_{max}$ – w warunkach optymalnych.
Poniższy wykres ilustruje zależność między szybkością reakcji a stężeniem substratu.
Na podstawie danych z wykresu podaj wartość $K_M$: ..................

Celem badań było określenie takich warunków hodowli, które pozwoliłyby na wyizolowanie (do dalszych badań) określonych gatunków bakterii z mieszaniny kilku gatunków. W tabeli przedstawiono tolerancję tych bakterii na pH podłoża.

Gatunek	Wartości pH podłoża
	minimum	optimum	maksimum
Dwoinka zapalenia płuc	6,5	7,8	8,3
Przecinkowiec cholery	5,6	6,2 – 8,0	9,6
Prątek gruźlicy	4,5	7,3 – 7,9	8,6
Pałeczka okrężnicy	4,4	6,0 – 7,0	9,0

Na podstawie analizy powyższych danych z tabeli, podaj przedział wartości pH podłoża, na którym teoretycznie powinny rozwinąć się wyłącznie przecinkowce cholery.
Wartość pH podłoża: od powyżej .................. do ..................

Na rysunku A przedstawiono budowę skórki korzenia, na rysunku B – skórki liścia.
Wpisz w odpowiednie miejsca tabeli nazwy i role (w gospodarce wodnej roślin) struktur wskazanych strzałkami na rysunkach A i B.

Rys.	Skórka	Nazwa struktury	Rola w gospodarce wodnej roślin
A.	Korzenia	........	........
B.	Liścia	........	........

Hormony odgrywają ważną rolę w rozwoju roślin. Żeby się o tym przekonać wykonano następujące doświadczenie: kilka pędów (tej samej długości) tego samego gatunku rośliny umieszczono w pojemnikach z wodnym roztworem auksyn. W każdym z pojemników po kilkunastu dniach trwania doświadczenia uzyskano wyniki, takie jak przedstawiono na schematycznym rysunku B.
a) Przedstaw (w formie rysunku albo opisu) propozycję próby kontrolnej do tego doświadczenia.


b) Podaj cel wprowadzania próby kontrolnej do zestawu doświadczalnego.

Na schemacie przedstawiono przebieg doświadczenia, w którym pędy trzykrotki umieszczono w trzech różnych położeniach.
a) Sformułuj problem badawczy do tego doświadczenia.

b) Zapisz wniosek wynikający z tego doświadczenia.

Na rozwój roślin mają wpływ różne czynniki środowiska zewnętrznego. Na rysunku przedstawiono efekt miejscowego oziębiania (kilka dni w temperaturze od 0° do 10°C) pączków lilaka (krzew ozdobny). Pod rysunkiem zamieszczono dwa stwierdzenia: dotyczące interpretacji wyników przeprowadzonego doświadczenia i wnioskowania na podstawie wyników.
I. Stwierdzenie: oziębienie kilku pączków na roślinie stymuluje przerwanie stanu uśpienia wszystkich pozostałych pączków.
II. Stwierdzenie: lilak hodowany w warunkach naturalnych w klimacie tropikalnym nie wytworzy kwiatów.
Na podstawie analizy tekstu i rysunku oceń słuszność powyższych stwierdzeń, wpisując słowa prawda lub fałsz. Każdą ocenę uzasadnij jednym argumentem.
I. stwierdzenie: .........................
Uzasadnienie:
II. stwierdzenie: .........................
Uzasadnienie:

Różnorodność roślin nasiennych znajduje swoje odzwierciedlenie również w taksonomii.
Wśród schematów od A do D zaznacz ten, który prawidłowo obrazuje relacje między jednostkami systematycznymi roślin oznaczonymi od I do IV (wielkości kół nie odzwierciedlają liczebności gatunków w obrębie grupy).
I - nasienne, II - nagonasienne, III - iglaste, IV - okrytonasienne

a) Podaj nazwę gruczołu dokrewnego (wydzielania wewnętrznego) uczestniczącego bezpośrednio w regulacji objętości wydalanego moczu.
..................
b) Podaj nazwę przedstawionego mechanizmu regulacji wydzielania ADH.
..................

W komórkach mięśniowych człowieka, w pewnych stanach fizjologicznych odbywa się oddychanie beztlenowe.
a) Podaj nazwę końcowego produktu przekształcenia glukozy w komórkach mięśniowych w czasie oddychania beztlenowego.
..................
b) Przedstaw sytuację, w której dochodzi do niedotlenienia komórek mięśniowych przy prawidłowo funkcjonującym układzie krwionośnym.

Poszczególne odcinki przewodu pokarmowego pełnią określone funkcje. Poniżej każdej nazwie odcinka przewodu pokarmowego przyporządkowano po jednej funkcji.
Wśród zamieszczonych niżej zestawów od A do D zaznacz ten, który zawiera poprawnie przyporządkowaną funkcję do nazwy odcinka przewodu pokarmowego.

Na schemacie przedstawiono w uproszczeniu działanie lipazy trzustkowej na triglicerydy (I) i powstawanie produktów reakcji trawienia tych tłuszczów (II).
Na podstawie schematu:
a) opisz działanie lipazy trzustkowej na triglicerydy,

b) podaj nazwy wszystkich przedstawionych produktów trawienia triglicerydów.

Organizm człowieka w różny sposób walczy z antygenami. Odporność uzyskaną dzięki wprowadzeniu do organizmu chorego gotowych przeciwciał nazywa się odpornością bierną, w odróżnieniu od odporności czynnej, nabytej przez kontakt układu odpornościowego z antygenami. Niszczenie przez przeciwciała konkretnych antygenów, a nie jakichkolwiek ciał obcych, nazywa się odpornością swoistą.
Na podstawie powyższych informacji wśród zdań od A do E zaznacz dwa, które są prawdziwe.
A. Produkcja przez organizm przeciwciał do walki z określonymi antygenami jest rodzajem odporności swoistej.
B. Odporność swoistą organizmowi człowieka zapewnia między innymi skóra, która chroni organizm przed wnikaniem ciał obcych.
C. Odporność czynną uzyskuje organizm chorego człowieka, któremu podano surowicę z przeciwciałami.
D. Przykładem odporności biernej jest wytwarzanie przez organizm antygenów w odpowiedzi na określone przeciwciała.
E. Stosowanie szczepionek, polegające na podaniu osłabionych antygenów, które nie są zdolne do wywołania choroby, prowadzi do nabycia przez organizm odporności czynnej.
Pierwsze prawdziwe zdanie: ..................
Drugie prawdziwe zdanie: ..................

W tabeli przedstawiono dane ilustrujące zmiany przepływu krwi w różnych strukturach organizmu człowieka wywołane wysiłkiem fizycznym.

Struktury organizmu człowieka	Przepływ krwi w dm$^3$/min		Wskaźnik wzrostu przepływu krwi
	w spoczynku	podczas wysiłku fizycznego
Serce	0,25	1,75	7
Przewód pokarmowy	1,2	1,4	1,16
Mięśnie szkieletowe	0,75	28	37,3

Na podstawie analizy danych z tabeli sformułuj dwa ogólne wnioski, dotyczące zmian przepływu krwi we wszystkich wymienionych strukturach organizmu człowieka podczas wysiłku fizycznego.
1.
2.

Mimo że czynniki środowiska wodnego zasadniczo różnią się od czynników środowiska lądowego, to skutki ich oddziaływania mogą być podobne. Na przykład odwodnienie organizmu może grozić zarówno zwierzętom lądowym żyjącym w środowisku suchym, jak i zwierzętom żyjącym w morzu.
Podaj czynnik środowiskowy, który sprawia, że ryby morskie (kostnoszkieletowe) w warunkach naturalnych są narażone na utratę wody z organizmu i wyjaśnij dlaczego tak się dzieje.
Czynnik: ..................
Wyjaśnienie:

W budowie zwierząt występują adaptacje do określonych czynników środowiska. Na przykład podobną cechą adaptacyjną ryb i ptaków jest opływowy kształt ciała.
Wyjaśnij, z czego wynika podobieństwo kształtu ciała tych zwierząt.

Między układami wewnętrznymi w organizmie ssaków istnieją powiązania strukturalne i funkcjonalne. Na poniższym schemacie przedstawiono budowę nefronu.
Na podstawie rysunku podaj nazwy układów wewnętrznych, które w nefronie są powiązane strukturalnie i funkcjonalnie.

Miejscem wymiany gazowej są różne struktury organizmu zwierząt. Na wykresie przedstawiono pobór tlenu przez płuca i skórę w czasie wymiany gazowej pewnego gatunku płaza.
Na podstawie danych z wykresu:
a) określ podobieństwo dotyczące poboru tlenu przez płuca i skórę w czasie wymiany gazowej od stycznia do marca u tego gatunku płaza,

b) określ różnicę dotyczącą poboru tlenu przez płuca i skórę w czasie wymiany gazowej od czerwca do sierpnia u tego gatunku płaza.

Głównym sposobem rozmnażania się zwierząt jest rozmnażanie płciowe. U niektórych zwierząt, na przykład rozgwiazd, występuje rozmnażanie bezpłciowe, któremu towarzyszy regeneracja. Rozgwiazdy, żywiąc się ostrygami pustoszą ich hodowle. Niektórzy hodowcy ostryg, żeby pozbyć się rozgwiazd tną je na kawałki i wyrzucają do morza.
a) Czy przedstawiony sposób pozbycia się rozgwiazd z hodowli ostryg jest skuteczny? .........................
Uzasadnienie:
b) Podaj i uzasadnij, jaką informację genetyczną będą posiadały organizmy potomne rozgwiazdy (powstałe przez regenerację) w stosunku do informacji organizmu rodzicielskiego.

Na schemacie w uproszczeniu przedstawiono etapy ekspresji informacji genetycznej (u Eukaryota).
Uzupełnij schemat, wpisując w odpowiednie miejsca oznaczone cyframi od 1 do 4 właściwe nazwy kwasów nukleinowych.
1. ..................
2. ..................
3. ..................
4. ..................

Załóżmy, że cecha zdolności zwijania języka (w rurkę) jest warunkowana przez jedną parę alleli i dziedziczy się zgodnie z prawami Mendla.
Małżeństwo, w którym oboje rodzice mają tę umiejętność, ma dwoje dzieci. Jedno z nich potrafi zwijać język, a drugie nie.
a) Zapisz genotypy rodziców. ..................
b) Zapisz możliwe genotypy dziecka, które ma zdolność zwijania języka.
..................

U muszki owocowej samice posiadają dwa chromosomy X, a samce – chromosomy X i Y. Gen warunkujący kolor oczu jest zlokalizowany w chromosomie X. Dominujący allel $A$ tego genu warunkuje oczy czerwone, a zmutowany allel recesywny $a$ – kolor biały.
Skrzyżowano białooką samicę z czerwonookim samcem.
a) Zapisz genotypy krzyżowanych osobników, stosując oznaczenia wprowadzone w tekście.
b) Podaj kolor oczu potomstwa F$_1$ (w powiązaniu z płcią), z tej krzyżówki.
a) białooka samica: .................., czerwonooki samiec: ..................
b) samice F$_1$: .................., samce F$_1$: ..................

Poliploidalność to zjawisko polegające na zwielokrotnieniu podstawowej (haploidalnej) liczby chromosomów (n) w komórkach (powyżej liczby 2n – diploidalnej), co zapisuje się jako: 3n – triploidy, 4n – tetraploidy, 5n – pentaploidy itd. Stosując różne metody otrzymywania organizmów poliploidalnych, uzyskano wiele gatunków roślin o zwielokrotnionym garniturze chromosomowym.
Wśród niżej wymienionych metod od A do D zaznacz tę, która najskuteczniej prowadzi do powstania triploidów.

Mutacje w komórkach zachodzą spontanicznie, ale mogą też być wywoływane sztucznie, na przykład przez promienie jonizujące. Efekty mutagenne (często letalne – śmiertelne) tych promieni zależą między innymi od składu atmosfery (normalny skład powietrza: około 78% azotu, 21% tlenu i 1% inne składniki), w której zostały napromieniowane badane komórki czy organizmy. Zależność tę (na przykładzie chromosomów X muszki owocowej) zbadano w warunkach laboratoryjnych i zilustrowano poniższym wykresem.
Na podstawie powyższych informacji podaj, czy efekt mutagenny (o charakterze letalnym) promieniowania jonizującego u muszki owocowej będzie słabszy w powietrzu o normalnym składzie, czy w powietrzu z niższą (od normalnej) zawartością tlenu.
Efekt mutagenny będzie słabszy ..........................

Wyhodowano transgeniczne: kapustę i tytoń, posiadające geny odpowiedzialne za syntezę białek wiążących i dezaktywujących toksyczny kadm (Cd).
W tabeli przedstawiono względną zawartość kadmu w korzeniach i pędach wyhodowanych roślin.

Rodzaj rośliny	Względna zawartość kadmu (za 100 przyjęto zawartość Cd w roślinach kontrolnych)
	korzeń	pęd nadziemny
Tytoń kontrolny	100	100
Tytoń transgeniczny	180	20
Kapusta kontrolna	100	100
Kapusta transgeniczna	160	40

a) Na podstawie analizy przedstawionych wyników eksperymentu podaj nazwę organu transgenicznych roślin, w którym jest więcej białek wiążących kadm.
..................
b) Podaj argument przemawiający za wprowadzeniem do uprawy kapusty transgenicznej.

Trzy blisko spokrewnione gatunki pewnego rodzaju ptaków chociaż mają niemal identyczny wygląd, a ich zasięgi geograficzne pokrywają się, pozostają odrębnymi gatunkami, między którymi nie ma przepływu genów. Jeden z gatunków występuje w lasach iglastych, drugi – w liściastych, a trzeci wybiera zagajniki wierzbowo-olszowe.
Wśród niżej wymienionych rodzajów izolacji od A do D zaznacz ten, którego następstwem jest brak przepływu genów między opisanymi gatunkami ptaków.

Wyróżnia się trzy rodzaje doboru naturalnego:
1. stabilizujący, który faworyzuje cechy o wartościach średnich, fenotypy typowe dla danej populacji, a eliminuje wartości skrajne, fenotypy odbiegające od typowego,
2. kierunkowy, faworyzujący jedno optimum, które odbiega w jednym albo drugim kierunku od średniej wartości cechy, fenotypu typowego w danej populacji,
3. różnicujący (rozdzielający, rozrywający), który faworyzuje jednocześnie więcej niż jedno optimum (odbiegające od średniej wartości cechy, fenotypu typowego w danej populacji), a eliminuje formy pośrednie.
Podaj nazwę rodzaju doboru naturalnego (spośród opisanych powyżej), którego działanie zilustrowano rysunkami.
..................

Człowiek zajmuje określone miejsce w strukturze troficznej ekosystemów.
Podaj przykład prawdopodobnego łańcucha pokarmowego, w którym człowiek będzie konsumentem trzeciego rzędu.

Skład gatunkowy biocenoz kształtują różne czynniki. Z informacji uzyskanych z Zakładu Badania Ssaków PAN w Białowieży wynika, że w Puszczy Białowieskiej obserwuje się stały wzrost liczby norników (rodzaj gryzoni). Przypuszcza się, że ta wzrastająca liczebność norników może spowodować pojawienie się na tych obszarach syberyjskich ptaków, na przykład sowy śnieżnej, której inwazja do Europy następuje co kilkanaście lat. Inwazja może mieć skutki trwałe lub chwilowe.
Podaj przykład następstwa dla populacji norników w Puszczy Białowieskiej, które może wynikać z obecności w niej sowy śnieżnej.

Poniżej przedstawiono graficznie skutki konkurencji (na poletkach eksperymentalnych) między trawami z rodzajów: rajgras, stokłosa i wyczyniec. Schemat A obrazuje taki sam przyrost dla każdej trawy wysianej osobno na poletkach o różnej wilgotności (dlatego umieszczono jeden wykres dla trzech rodzajów traw).
Schemat B obrazuje przyrost traw wysianych razem na poletkach o różnej wilgotności.
Interpretując informacje zilustrowane schematami, podaj, która z traw okazała się najsilniejszym konkurentem na poletku o wilgotności gleby optymalnej dla wszystkich traw. Odpowiedź uzasadnij jednym argumentem.
Najsilniejszym konkurentem okazała się: ..................
Uzasadnienie:

Na mapie przedstawiono rozmieszczenie geograficzne trzmieli i tojadów (rodzaj rośliny) powiązanych ze sobą zależnością nieantagonistyczną.
Wśród sformułowań od A do D zaznacz to, które wynika z porównania przedstawionego na mapie rozmieszczenia geograficznego trzmieli i tojadów.

Uzyskiwanie roślin transgenicznych polega na wprowadzeniu do ich genomu genów między innymi pochodzących z organizmów innych gatunków. W wyniku aktywności przeniesionego genu roślina nabiera nowych cech. Przykładem rośliny transgenicznej jest odmiana bawełny zawierającej gen bakteryjny, który powoduje wytworzenie w jej komórkach białkowej toksyny bakteryjnej trującej dla owadów żerujących na bawełnie. Zwolennicy roślin transgenicznych uważają, że uprawianie transgenicznej bawełny ma pozytywne znaczenie dla ochrony środowiska naturalnego.
Na podstawie przeczytanego tekstu podaj jeden argument potwierdzający pozytywne znaczenie uprawy transgenicznej bawełny ze względu na ochronę środowiska.

Poniższy schemat wykorzystaj do rozwiązania zadań: 15. i 16.
Na schemacie przedstawiono regulację objętości wydalanego moczu przy małej ilości spożywanych płynów. ADH jest to hormon antydiuretyczny, który stymuluje resorpcję wody w kanalikach zbiorczych nerki.

Poniższy rysunek wykorzystaj do rozwiązania zadań: 1. i 2.
Na rysunku przedstawiono schemat budowy błony komórki eukariotycznej na poziomie molekularnym (zgodny z modelem Singera i Nicolsona).[img1]