Oto lista zadań maturalnych z danego działu biologii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji, uniknąć duplikatów zadań lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.
Korzystając z tabeli kodu genetycznego, zapisz sekwencję aminokwasów, która powstanie w wyniku translacji fragmentu matrycowego RNA (mRNA) o sekwencji nukleotydów CCUUUCGUAAACGGA.
Bacillus thuringensis (Bt) jest występującą powszechnie bakterią glebową.
Produkty genów tych bakterii – białka Cry – są trujące dla owadów . W latach trzydziestych
ubiegłego wieku kultury tej bakterii wykorzystywane były jako insektycyd w opryskiwaniu
roślin. Zabieg ten należało powtarzać kilka razy w jednym sezonie wegetacyjnym. Obecnie
stosuje się modyfikacje roślin, polegające na wprowadzeniu do ich komórek genów Bt,
kodujących białko Cry.
Uzasadnij, że opisana modyfikacja jest korzystniejszym dla biocenozy pola uprawnego sposobem ochrony roślin niż ich opryskiwanie.
Po dziesięciu latach badań w jednym z ośrodków akademickich w Polsce udało się uzyskać
metodą inżynierii genetycznej transgeniczny len, którego włókna i olej posiadają unikatowe
własności. Z tak uzyskanego surowca można otrzymać między innymi niespotykane
w świecie opatrunki nowej generacji przyspieszające leczenie trudno gojących się ran.
Skuteczność metody potwierdziły badania kliniczne. Można też otrzymać polimer, który
dzięki posiadanym właściwościom może być używany np. do produkcji opakowań.
W odróżnieniu od dotychczas stosowanych syntetyków polimer ten jest całkowicie
biodegradowalny.
Na podstawie informacji z tekstu, sformułuj po jednym argumencie uzasadniającym potrzebę prowadzenia prac badawczych i wdrożeniowych nad transgenicznym lnem z punktu widzenia:
Liczba chromosomów jest wartością stałą dla każdego gatunku. Może ona jednak ulec
zmianie na skutek zaburzeń w rozchodzeniu się chromosomów homologicznych albo
w wyniku zwielokrotnienia całego zestawu chromosomów.
Podaj liczbę chromosomów w zmutowanych osobnikach:
a)
muszki owocowej (2n = 8) w przypadku monosomii .
b)
jęczmienia (2n = 14) w przypadku triploidalności .
U ludzi grupy krwi są determinowane przez trzy allele: IA, IB oraz i0. Allele IA, IB dominują
nad allelem i0. Względem siebie nie wykazują dominacji.
Na schemacie przedstawiono dziedziczenie grup krwi w pewnej rodzinie. Numerami 1–3
oznaczono członków rodziny o nieustalonej grupie krwi, literami A, B, AB, 0 oznaczono
grupy krwi u pozostałych członków rodziny.
a)
Podaj grupy krwi, których nie mogła mieć żadna z osób oznaczonych na schemacie numerami 1 i 2.
b)
Podaj wszystkie możliwe genotypy osób oznaczonych na schemacie numerami 1 i 3.
W czasie ekspresji genów po wytworzeniu pierwotnego transkryptu (pre-mRNA) rozpoczyna
się jego obróbka zwana splicing. Polega ona na wycinanie intronów – odcinków
niekodujących i łączeniu ze sobą eksonów – odcinków kodujących. U eukariontów występuje
dość powszechnie alternatywny splicing, którego efekty zilustrowano schematem.
a)
Na podstawie schematu, wybierz i zaznacz jedno z poniższych sformułowań, które poprawnie opisuje znaczenie alternatywnego splicingu.
Końcowe produkty alternatywnego splicingu tego samego pierwotnego transkryptu kodują
syntezę takich samych białek.
Alternatywny splicing znacznie zwiększa zróżnicowanie wytwarzanych białek
zakodowanych w genomie.
Wskutek alternatywnego splicingu z jednego genu powstaje kilka genów, które kodują
syntezę takiego samego białka.
W procesie alternatywnego splicingu podstawowe znaczenie ma mechanizm wycinania
intronów z pierwotnego transkryptu.
b)
Określ, na czym polega różnica pomiędzy produktami alternatywnego splicingu.
Pewna odmiana pierwiosnka chińskiego (Primula sinensis) wytwarza kwiaty białe lub
czerwone w zależności od temperatury, w której rozwija się roślina.
Jeżeli nasiona zebrane z roślin biało kwitnących zostaną wysiane, a powstałe z nich rośliny
będą rozwijać się w temperaturze 10-20°C, to wytworzone przez nie kwiaty będą czerwone.
Na podstawie: Tablice biologiczne, pod red. K. Grykiel, Gdańsk 2007.
Podaj, czy u podłoża przedstawionej zmienności leży zmiana w DNA – odpowiedź uzasadnij.
Przeprowadzono dwa eksperymenty (I i II) dotyczące krzyżowania grochu o różnej barwie
strąków. W obydwu eksperymentach skrzyżowano rośliny rodzicielskie (P) o strąkach
zielonych z roślinami o strąkach żółtych. Barwa strąków grochu warunkowana jest allelami
jednego genu: allel dominujący A warunkuje barwę zieloną, a allel recesywny a warunkuje
barwę żółtą.
Wyniki eksperymentów:
I – wszystkie rośliny pokolenia F1 miały strąki zielone,
II – połowa roślin pokolenia F1 miała strąki zielone, a druga połowa – strąki żółte.
a)
Wpisz genotypy roślin rodzicielskich (P), które krzyżowano w eksperymentach I i II.
Eksperyment I
Eksperyment II
b)
Podaj procent roślin w pokoleniu F1, jaki w każdym eksperymencie stanowią homozygoty. Odpowiedzi wybierz spośród niżej podanych.
Płeć muszki owocowej (Drosophila melanogaster) zależy od stosunku liczby chromosomów
X do liczby kompletów autosomów (2A):
w zygocie XX stosunek ten wynosi 2X : 2A = 1 – samica,
w zygocie XY stosunek ten wynosi 1X : 2A = 0,5 – samiec płodny,
w zygocie X0 stosunek ten wynosi 1X : 2A = 0,5 – samiec bezpłodny.
Określ znaczenie genów znajdujących się na chromosomie Y w kształtowaniu fenotypu samca muszki owocowej.
Synteza antocyjanów, nadających np. barwę kwiatom, jest w roślinach warunkowana przez
allele dwóch genów dziedziczących się niezależnie. Allele dominujące tych genów A i B warunkują wytwarzanie enzymów α i β, odpowiedzialnych za syntezę antocyjanów w dwóch
etapach:
w I etapie – enzym α odpowiada za wytwarzanie bezbarwnego związku pośredniego,
w II etapie– enzym β odpowiada za przekształcanie tego bezbarwnego związku w antocyjan.
Allele recesywne tych genów a i b warunkują brak syntezy antocyjanów w odpowiednich
etapach. Rośliny o genotypie AABB mają kwiaty czerwone, rośliny o genotypie aabb – kwiaty białe. Do wytworzenia barwnika niezbędna jest obecność przynajmniej jednego allelu
dominującego każdego z dwóch tych genów.
Na schemacie, w sposób uproszczony, przedstawiono syntezę antocyjanów w roślinie
w zależności od alleli warunkujących produkcję enzymów.
a)
Zapisz genotypy i fenotypy roślin, jeżeli:
1. roślina ma oba allele pierwszego genu recesywne, a oba allele drugiego genu – dominujące.
Genotyp
Fenotyp
2. roślina ma oba allele pierwszego genu dominujące, a oba allele drugiego genu – recesywne.
Genotyp
Fenotyp
b)
Podaj, jaki będzie stosunek roślin o kwiatach czerwonych i białych w potomstwie dwóch podwójnie heterozygotycznych roślin o kwiatach czerwonych (AaBb).
Genom komórki człowieka składa się z: genomu jądrowego – zawierającego DNA w jądrze
komórkowym i genomu mitochondrialnego – zawierającego DNA zlokalizowane
w mitochondriach (mtDNA). Geny występujące w genomie mitochondrialnym dziedziczą się
niezgodnie z prawami Mendla: dziedziczą się tylko od jednego z rodziców. Dziedziczenie
genów zlokalizowanych w DNA mitochondrialnym nazywamy dziedziczeniem
pozajądrowym lub dziedziczeniem cytoplazmatycznym.
Zaznacz poniżej przypadek, w którym mtDNA (mitochondrialne DNA) nie może być przydatne w identyfikacji osób. Odpowiedź uzasadnij.
Analiza mtDNA jest przydatna w badaniu materiału genetycznego szczątków ludzkich
po ekshumacji lub ofiar katastrof.
Na podstawie analizy mtDNA mężczyzny i dziecka można ustalić (wykluczyć) ojcostwo.
W przypadku identyfikacji sprawców zbrodni badanie mtDNA pozwala wykluczyć
podejrzanego.
Na podstawie analizy mtDNA matki i dziecka można ustalić (wykluczyć) macierzyństwo.
Celem modyfikacji prowadzonych na roślinach użytkowych jest uzyskanie dzięki nim jak
największych korzyści, np. ekonomicznych. Niektóre nowo wytworzone odmiany roślin
transgenicznych są już odporne na niekorzystne warunki środowiska, np. mróz czy wysokie
temperatury, susza czy zasolenie gleby, które do tej pory stanowiły dla zwykłych roślin
czynniki ograniczające. Wytworzono też rośliny potrafiące akumulować pierwiastki metali
ciężkich z gleby, co daje możliwość ich usuwania ze środowiska.
Na podstawie: http://www.aptekazsercem.pl/artykuly/18-roliny-transgeniczne-html
Wybierz jedną z podanych w tekście cech roślin transgenicznych i określ, jakie korzyści dla gospodarki człowieka może przynieść uprawa roślin mających tę cechę.
Szczepionki DNA zawierają najczęściej koliste cząsteczki plazmidów, na których kodowane
są antygeny organizmów, przeciwko którym skierowana jest szczepionka. Dzięki promotorom
wirusowym informacja genetyczna zawarta na plazmidzie ulega ekspresji w komórkach
ludzkich i organizm może wytworzyć pamięć immunologiczną. Szczepionki DNA nie są
skuteczne, jeżeli zostaną zaprojektowane dla antygenów naturalnie zawierających reszty
cukrowe.
Na podstawie : J. Stojak, Ze szczepionką za pan brat, „Biologia w Szkole” nr 3., Warszawa 2013.
20.1. (0–1)
Określ, która z informacji przedstawia kolejne etapy prowadzące do wytworzenia odporności u człowieka przez szczepionki DNA.
DNA kodujące antygen → translacja → transkrypcja → antygen → różnicowanie
limfocytów T i B → komórki pamięci
DNA kodujące antygen → translacja → transkrypcja → przeciwciało → różnicowanie
limfocytów T i B → antygen
DNA kodujące antygen → transkrypcja → translacja → przeciwciało → wytwarzanie
limfocytów Th → antygen → komórki pamięci.
DNA kodujące antygen → transkrypcja → translacja → antygen → różnicowanie
limfocytów T i B → komórki pamięci.
20.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego szczepionki DNA nie są skuteczne, jeżeli są zaprojektowane dla antygenów naturalnie zawierających reszty cukrowe.
Najczęstszą przyczyną rodzinnej hipercholesterolemii (FH) jest uszkodzenie zlokalizowanego
na chromosomie 19 genu kodującego receptor dla lipoproteiny niskiej gęstości (LDL).
Receptor ten znajduje się na powierzchni komórek wątroby i wychwytuje ze krwi cząsteczki
LDL, z których odbiera transportowany przez nie cholesterol. Wynikiem mutacji jest
podwyższony poziom cholesterolu we krwi, co może być przyczyną wczesnej miażdżycy
(nawet w wieku dziecięcym), choroby wieńcowej i zawału serca. Na FH chorują mężczyźni
i kobiety – niezależnie, czy są homo- czy heterozygotami pod względem zmutowanego genu.
Na podstawie: pl.wikipedia.org/wiki/Hipercholesterolemia_rodzinna
18.1. (0–1)
Oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Hipercholesterolemia jest chorobą genetyczną uwarunkowaną przez allel dominujący.
P
F
2.
Przyczyną hipercholesterolemii jest mutacja genowa.
P
F
3.
Hipercholesterolemia jest chorobą sprzężoną z płcią.
P
F
18.2. (0–2)
Chora na FH kobieta, która jest w ciąży, ma zdrowego ojca i zdrowego męża. Oblicz prawdopodobieństwo, że dziecko urodzone przez nią będzie zdrowym chłopcem. Zaproponuj oznaczenia zmutowanego i prawidłowego allelu, podaj genotypy rodziców i zapisz krzyżówkę genetyczną.
Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy we krwi kręgowców.
Połączenie się insuliny z receptorami błonowymi komórek wątroby i mięśni skutkuje
zwiększeniem liczby białek transportujących glukozę do komórek. Ponadto insulina zwiększa
wychwytywanie aminokwasów przez komórki oraz pobudza transkrypcję i translację.
Insuliny różnych gatunków zwierząt i człowieka różnią się nieznacznie składem
aminokwasów. Różnice te na ogół nie wpływają na ich aktywność biologiczną, gdy są one
podawane człowiekowi. Jednak rezultatem dłuższego podawania człowiekowi obcej insuliny
(np. wołowej) jest powstawanie przeciwciał hamujących jej działanie.
Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej. Obecnie
do jej produkcji wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się
odpowiednio przygotowane geny ludzkie warunkujące wytwarzanie insuliny.
Na podstawie: W. Traczyk, A.Trzebski, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2007.
Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki insuliny.
3.1. (0–1)
Uzasadnij, że insulina jest białkiem mającym strukturę IV-rzędową.
3.2. (0–1)
Przyporządkuj wszystkie wymienione poniżej informacje (1–4) do dwóch kategorii: I – czynniki stymulujące wydzielanie insuliny i II – skutki działania insuliny. Zapisz ich numery w odpowiednich kolumnach tabeli.
wysoki pozom glukozy we krwi
prawidłowy poziom glukozy we krwi
wzmożona synteza glikogenu w komórkach mięśni i wątroby
wzmożona synteza białek w komórkach mięśni i wątroby
I. Czynniki stymulujące wydzielanie insuliny
II. Skutki działania insuliny
3.3. (0–1)
Określ, czy insulina jest hormonem pobudzającym w komórkach mięśni i wątroby reakcje anaboliczne, czy – kataboliczne. Odpowiedź uzasadnij.
3.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego gen człowieka, warunkujący wytwarzanie insuliny musi być przed wprowadzeniem do komórek bakterii odpowiednio przygotowany, aby uległ w nich prawidłowej ekspresji.
3.5. (0–1)
Określ, czy zmodyfikowane bakterie Escherichia coli wykorzystywane do wytwarzania insuliny ludzkiej są organizmami transgenicznymi. Odpowiedź uzasadnij.
3.6. (0–1)
Wykaż, że podawanie człowiekowi choremu na cukrzycę insuliny typu ludzkiego produkowanej przez bakterie ma mniejsze skutki uboczne niż długotrwałe podawanie insuliny zwierzęcej.
Rybosomy są kompleksami złożonymi z rRNA i białek. Składają się one z dwóch
podjednostek – dużej i małej, które łączą się podczas przeprowadzania translacji. Mechanizm
działania niektórych antybiotyków polega na wiązaniu się z rybosomami. Przykładowo:
gentamycyna wiąże się trwale do miejsca A w rybosomie – miejsca, gdzie zazwyczaj
przyłączają się kolejne aminoacylo-tRNA transportujące do rybosomu kolejne aminokwasy.
W komórkach prokariotycznych rybosomy powstają w cytoplazmie, a w komórkach
eukariotycznych podjednostki rybosomów powstają na terenie jądra komórkowego.
Na podstawie: Biologia, pod red. A. Czubaja, Warszawa 1999.
2.1. (0–1)
Wybierz spośród A–D i zaznacz te dwa etapy powstawania rybosomów, które zachodzą w jądrze komórkowym eukariontów.
synteza rRNA
synteza białek rybosomowych
składanie białek i rRNA w duże i małe podjednostki rybosomów
łączenie się małej i dużej jednostki rybosomu
2.2. (0–1)
Na podstawie tekstu określ, jaki wpływ na proces translacji będzie miała gentamycyna.
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, jaki wpływ na metabolizm bakterii będzie miało dodanie gentamycyny do pożywki, na której hodowane są bakterie.
2.4. (0–1)
Podaj przykład organellum komórki eukariotycznej, które zawiera rybosomy podobne do bakteryjnych.
