Próbna Matura Nowa Era Styczeń 2019 – Biologia Rozszerzona

W komórce roślinnej zależność potencjału wody ($\Psi_w$) od ciśnienia turgorowego ściany komórkowej ($\Psi_p$) i ciśnienia osmotycznego roztworu wewnątrzkomórkowego ($\Psi_s$) opisuje wzór: $\Psi_w = \Psi_p + \Psi_s$.
Na rysunkach przedstawiono dwie komórki roślinne – A i B – w których zmierzono $\Psi_s$ oraz $\Psi_p$.
Komórki te umieszczono w roztworze o potencjale wody $\Psi_w = -1,2$ MPa.

Melaniny są grupą wielkocząsteczkowych barwników szeroko rozpowszechnionych w przyrodzie. Odpowiadają m.in. za kolor oczu, skóry i włosów, ponadto chronią komórki przed szkodliwym wpływem promieniowania UV. Ich synteza odbywa się w wyspecjalizowanych komórkach – melanocytach, a głównym substratem jest aminokwas tyrozyna. Mimo dużego zróżnicowania składu, koloru i masy cząsteczkowej wszystkie melaniny zawierają w swej strukturze pierścienie aromatyczne, połączone wiązaniami węgiel-węgiel.
Na schemacie przedstawiono budowę melanocytu kręgowca i transport melanin do komórek naskórka.
Źródło: A. Czubaj (red.), Biologia, Warszawa 1999, s. 79.
Na podstawie tekstu, rysunku oraz własnej wiedzy oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń. Zaznacz literę P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, lub literę F – jeśli jest fałszywe.

1.	Literą X oznaczono na schemacie endocytozę melanin do komórek naskórka.	P	F
2.	Wiązania chemiczne węgiel-węgiel, które łączą pierścienie aromatyczne melanin, są wiązaniami kowalencyjnymi.	P	F
3.	U człowieka synteza melanin w warunkach dużej ekspozycji na słońce jest przykładem odporności swoistej.	P	F

„Katalaza jest przykładem szczególnie skutecznie działającego enzymu chroniącego komórki przed skutkami toksycznego działania nadtlenku wodoru (H$_2$O$_2$). Wykazano, że H$_2$O$_2$ upośledza działanie wielu komórek, np. komórek $\beta$ trzustki.
Niedobór lub brak katalazy powodują dziedziczone recesywnie mutacje w genie zlokalizowanym w 11 chromosomie. Gen ten składa się z 13 eksonów, oddzielonych od siebie 12 intronami. U homozygot recesywnych stwierdzano całkowity brak katalazy, natomiast u heterozygot obserwowano 50-procentowe obniżenie ilości katalazy w porównaniu z jej poziomem u osób zdrowych. Jeden z typów mutacji (Japanese type B) jest spowodowany delecją tyminy z pozycji 358 eksonu 4.
Brak katalazy (akatalasemia) lub jej niedobór (hipokatalasemia) objawiają się m.in. owrzodzeniem jamy ustnej, a zmiany te prowadzą u chorych do utraty zębów w wieku 13–19 lat.”
D. Ścibior, H. Czeczot, Katalaza – budowa, właściwości, funkcje
http://www.phmd.pl/api/files/view/1981.pdf

W wielu komórkach najbardziej widoczną strukturę jądra interfazowego stanowi jąderko. Jest to region, w którym skupiają się organizatory jąderkowe, czyli części różnych chromosomów zawierające geny kodujące rRNA. Oprócz rRNA jąderko zawiera różne rodzaje białek, w tym liczne białka rybosomowe. Intensywność procesów zachodzących w jąderku wzrasta wraz ze wzrostem tempa metabolizmu komórki. Jąderko zanika na początku podziału mitotycznego i odtwarza się pod jego koniec.

Dehydrogenaza mleczanowa (LDH) katalizuje odwracalną reakcję przekształcenia mleczanu w pirogronian. Kierunek reakcji katalizowanej przez LDH zależy od stosunku NADH + H$^+$ do NAD$^+$. W warunkach istniejących w komórce zwykle zachodzi przemiana pirogronianu w mleczan.

Na podstawie rodzaju metabolizmu, szybkości skurczów i podatności na zmęczenie wyróżnia się dwa podstawowe typy włókien mięśniowych: miocyty oksydacyjne i miocyty glikolityczne. W miocytach oksydacyjnych synteza ATP zachodzi podczas oddychania tlenowego, którego głównymi substratami są glukoza i kwasy tłuszczowe. W odróżnieniu od miocytów glikolitycznych włókna te zawierają mniej glikogenu, więcej mioglobiny i są lepiej ukrwione.
Miocyty glikolityczne w pierwszej kolejności korzystają z ATP, wytworzonego w wyniku przyłączania do ADP grupy fosforanowej oddawanej przez fosfokreatynę, oraz z glikogenu, zużywanego podczas glikolizy. Charakteryzują się także szybszym narastaniem siły skurczu niż miocyty oksydacyjne.

Przeprowadzono obserwacje dwóch jednokomórkowych glonów A i B w celu ustalenia ich przynależności systematycznej do określonego królestwa.
Badania mikroskopowe wykazały różnice w budowie chloroplastów i rodzaju gromadzonego materiału zapasowego. Chloroplasty glonu A miały dwie błony, a glonu B – trzy błony. Barwienie materiału zapasowego płynem Lugola dało pozytywny wynik w postaci granatowego zabarwienia tylko w komórkach glonu A.

Cholera jest zakaźną i niebezpieczną chorobą przewodu pokarmowego, wywoływaną przez Gram-ujemne bakterie (Vibrio cholerae). Egzotoksyny wydzielane przez te bakterie pobudzają komórki jelita do uwalniania jonów chlorkowych do światła przewodu pokarmowego i powodują zatrzymanie wchłaniania potasu. Toksyna cholery jest główną przyczyną obfitej biegunki, która powoduje odwodnienie organizmu człowieka.
W profilaktyce cholery zalecane są szczepienia, a w leczeniu stosuje się antybiotyki, głównie tetracykliny, które w komórce bakteryjnej uniemożliwiają wiązanie aminoacylo-tRNA z rybosomem. Niestety, pojawiły się szczepy bakterii oporne na te antybiotyki.

W tabeli przedstawiono skład chemiczny soku floemu i ksylemu łubinu białego (Lupinus albus).

Składnik (mol $\cdot$ m$^{-3}$)	Sok A	Sok B
K$^+$	9,0	66,9
Na$^+$	2,4	8,1
Ca$^{2+}$	0,43	ślad
Mg$^{2+}$	0,67	3,4
Cl$^-$	1,8	7,9
SO$_4^{2-}$	0,29	4,3
H$_2$PO$_4^-$	1,25	10,0
Sacharoza	–	652,0
Aminokwasy	7,2	41,0

Źródło: J. Kopcewicz, S. Lewak (red.), Fizjologia roślin, Warszawa 2008, s. 444.

Reakcje roślin na czas trwania okresów światła i ciemności w ciągu doby noszą nazwę fotoperiodyzmu. Okres oddziaływania światła na rośliny to fotoperiod. Fotoperiod wpływa m.in. na kwitnienie roślin. Dlatego wyróżnia się: rośliny neutralne (RN), rośliny dnia długiego (RDD) i rośliny dnia krótkiego (RDK).

Bor jest mikroelementem, który u roślin odpowiada za prawidłowy wzrost organów generatywnych oraz najmłodszych części pędów i korzeni. Ponadto wpływa pozytywnie na kwitnienie, gospodarkę wodną, procesy oddychania oraz właściwy rozwój tkanek przewodzących.
Ukorzeniony liść tytoniu z rozciętym ogonkiem liściowym umieszczono w pożywkach z borem (A) i bez boru (B). Na rysunku przedstawiono wyniki doświadczenia.
Źródło: J. Kopcewicz, S. Lewak (red.), Fizjologia roślin, Warszawa 2008, s. 242.

W organizmach zwierzęcych cholesterol jest prekursorem związków steroidowych o funkcji regulacyjnej, np. hormonów, a jego pochodne pełnią w komórkach funkcje strukturalne. U larw owadów z cholesterolu lub roślinnych steroli są syntetyzowane ekdysteroidy (m.in. ekdyzon), które stymulują przepoczwarzanie.
Zbadane dotychczas owady nie są zdolne do syntezy cholesterolu de novo (od początku), dlatego muszą pobierać go z pożywieniem. Nie stanowi to problemu u owadów mięsożernych. Natomiast u owadów roślinożernych do wytworzenia cholesterolu potrzebne są fitosterole – związki o strukturze zbliżonej do cholesterolu, których przemiana prowadzi do wytworzenia tego związku.

W trzech akwariach umieszczono po cztery ślimaki i zapewniono im optymalne warunki życia. W akwarium A umieszczono błotniarki stawowe (Lymnaea stagnalis), w akwarium B – żyworodki rzeczne (Viviparus viviparus), a w akwarium C – błotniarki moczarowe (Galba truncatula). Zaobserwowano, że pod powierzchnię wody podpływały tylko błotniarki. Między brzegiem ich muszli a nogą odsłaniał się wtedy otwór prowadzący do jamy płaszczowej.

Na ilustracji przedstawiono właściwy receptor odbierający fale akustyczne, nazywany narządem spiralnym lub narządem Cortiego. Zachodzi w nim przetwarzanie fal akustycznych na impulsy nerwowe.

Główny układ zgodności tkankowej MHC to zespół białek powierzchniowych komórek, który prezentuje antygeny. Większość komórek ma w błonach komórkowych białka MHC klasy I. Pełnią one funkcję obronną przeciwko patogenom namnażającym się wewnątrz komórki gospodarza. W każdej komórce proteasomy selektywnie degradują białka patogenów do mniejszych fragmentów, które następnie wiążą się z cząsteczką MHC klasy I. W wyniku przemieszczania się białek MHC i związanych z nimi fragmentów białek patogenu na powierzchni komórki następuje prezentacja antygenu limfocytom Tc (cytotoksycznym).
Białka MHC są antygenami wzbudzającymi silną reakcję odpornościową. Komórki, na których występują MHC o odmiennej budowie niż w pozostałych komórkach ciała, są przez limfocyty rozpoznawane jako obce.
Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki białka MHC klasy I.

Przeprowadzone badania wykazały, że witamina K bierze udział w wytwarzaniu przez wątrobę jednego z białek osocza krwi – protrombiny. Stwierdzono także, że niedobór witaminy K u noworodków jest przyczyną tzw. choroby krwotocznej, która objawia się między innymi krwotokami z przewodu pokarmowego i krwistymi wymiotami. Przed wczesną postacią tej choroby dość skutecznie chroni jednorazowa dawka witaminy K podana tuż po narodzinach.

Na wykresie przedstawiono zmiany ilości materiału genetycznego i liczby chromosomów w dzielącej się komórce.

Skrzyżowano ze sobą rośliny należące do dwóch odmian kukurydzy: roślinę o nasionach pełnych i czerwonych z rośliną o nasionach białych i spłaszczonych. W $F_1$ otrzymano 100% roślin o nasionach pełnych i czerwonych, które ponownie skrzyżowano z osobnikami o nasionach białych i spłaszczonych. W $F_2$ uzyskano następujące wyniki:

Rośliny o nasionach czerwonych i pełnych AaBb	Rośliny o nasionach białych i spłaszczonych aabb	Rośliny o nasionach białych i pełnych aaBb	Rośliny o nasionach czerwonych i spłaszczonych Aabb
98	94	14	12

Przyjmij, że barwa nasion jest warunkowana allelami A lub a, natomiast kształt nasion – allelami B lub b.

Na schemacie przedstawiono przebieg jednego z etapów transkrypcji.

Jednym z najważniejszych zagrożeń związanych z uprawami roślin zmodyfikowanych genetycznie jest możliwość wprowadzenia ich nowych genów do spokrewnionych dzikich osobników. Istnieje obawa, że spontaniczna krzyżówka między zmodyfikowaną genetycznie rośliną uprawną, do której wprowadzono obcy gen, a pokrewnym jej chwastem mogłaby doprowadzić do powstania „superchwastu” o podwyższonej odporności na herbicydy.
Jedna z metod zapobiegania ucieczce transgenów z roślin uprawnych zmodyfikowanych genetycznie polega na wprowadzeniu nowych genów do DNA chloroplastowego tych roślin.

Alczyk (Alle alle) to gatunek kluczowy dla Arktyki. Ponieważ żeruje w wodzie i gniazduje na lądzie, wynosi corocznie olbrzymie ilości materii organicznej z morza na ląd ubogi w substancje biogenne i sole mineralne.
Alczyki gnieżdżą się na zboczach gór, w norach pod kamieniami. Ich odchody, skorupki jaj, pióra i martwe osobniki są źródłem „nawozu” wzbogacającego glebę. Wysoka biomasa oraz różnorodność roślin występujących poniżej kolonii ptaków arktycznych są bardzo ważne dla dużych zwierząt, np. reniferów, oraz dla małych skoczogonków i niesporczaków, pełniących w ekosystemie zarówno funkcję roślinożerców, jak i detrytusożerców.
Ocieplenie klimatu może doprowadzić do zmniejszenia populacji alczyków, ponieważ ich podstawowym pokarmem w okresie rozrodczym są skorupiaki – widłonogi zamieszkujące zimne wody Arktyki.

Tysiąc lat temu żubry nizinne występowały powszechnie w rozległych lasach pokrywających ówczesną Europę. Stanowiły wówczas cenne trofea myśliwskie, dlatego w średniowieczu w Polsce polowanie na żubry było przywilejem królewskim. Pierwsza informacja o ochronie żubra pojawiła się w XVI w. Jednak mimo ochrony liczebność żubrów malała i zawężał się obszar ich występowania. Przed I wojną światową żubr nizinny w stanie dzikim zamieszkiwał jedynie Puszczę Białowieską. Jego populacja liczyła ponad 700 osobników, ale w wyniku działań wojennych i kłusownictwa do roku 1920 nie dotrwał żaden osobnik tej populacji. Odtworzono ją dzięki osobnikom trzymanym w niewoli w innych krajach europejskich. Obecnie liczy ona około 1000 osobników. Założycielami tej populacji było 12 żubrów. Ze względu na tak małą liczbę założycieli gatunek ten jest nadal zagrożony wyginięciem.
Na podstawie: https://bpn.com.pl