Biologia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 2.
Organizmy modelowe są używane m.in. do badania zależności między genami, szlakami sygnałowymi i metabolizmem. Homeostaza lipidów i glukozy jest w podobny sposób kontrolowana u bezkręgowców i ssaków – za pomocą ścieżki sygnałowej uruchamianej przez insulinę. W celu określenia, czy dieta wysokotłuszczowa wpływa na metabolizm węglowodanów, lipidów i białek, przeprowadzono badania z wykorzystaniem identycznych genetycznie samic szczepu w1118 wywilżny karłowatej (Drosophila melanogaster) podzielonych na dwie grupy:
grupa I – osobniki hodowane na pożywce standardowej, wykorzystywanej w laboratoriach
do hodowli wywilżny i zapewniającej jej wszystkie niezbędne do normalnego rozwoju
składniki odżywcze;
grupa II – osobniki hodowane na pożywce standardowej, do której dodano oleju kokosowego
(pożywka o dużej zawartości tłuszczów nasyconych).
Po tygodniu oznaczono zawartość określonych metabolitów u osobników należących do każdej z grup.
Na poniższych wykresach przedstawiono zawartość względną kwasów tłuszczowych (A) oraz zawartość względną wybranych metabolitów (B) w ciele much karmionych pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych, w porównaniu z zawartością tych związków w 1 mg masy ciała much karmionych pożywką standardową.
Informacja do wykresu
■ pożywka standardowa
□ pożywka o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych
Słupki błędu oznaczają odchylenie standardowe obliczone na podstawie 15 pomiarów.
2.1. (0–1)
Oceń, czy poniższe interpretacje przedstawionych wyników badań są prawidłowe. Zaznacz T (tak), jeśli interpretacja wyników jest prawidłowa, albo N (nie) – jeśli jest nieprawidłowa.
| 1. | W przypadku diety bogatej w tłuszcze nasycone pomiary zawartości kwasu mlekowego miały większą zmienność niż pomiary zawartości kwasu moczowego. | T | N |
| 2. | Wszystkie wyniki pomiarów względnej zawartości kwasu pirogronowego były mniejsze od czterech. | T | N |
| 3. | Najwyższy wynik pomiaru zawartości kwasu pirogronowego w próbie z pożywką standardową był mniejszy od najwyższego wyniku w próbie z pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych. | T | N |
2.2 (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego doświadczenie przeprowadzono na genetycznie identycznych osobnikach tej samej płci Drosophila melanogaster – należących do jednego szczepu w1118.
2.3. (0–1)
Określ, która grupa Drosophila melanogaster – I czy II – stanowiła w opisanym
doświadczeniu próbę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby
w interpretacji wyników doświadczenia.
2.4. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby stanowiły poprawną interpretację uzyskanych wyników opisanego doświadczenia. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Zaobserwowany u osobników wywilżny karłowatej odżywiających się pokarmem bogatotłuszczowym (spadek / wzrost) poziomu kwasu mlekowego świadczy o (zmniejszeniu / zwiększeniu) intensywności przemian kwasu pirogronowego w cytozolu ich komórek. Zaobserwowane zaburzenia w metabolizmie kwasu pirogronowego mogą być efektem zwiększonej intensywności (redukcji / utleniania) kwasów tłuszczowych, jako że w wyniku tego procesu powstaje acetylokoenzym A, dostarczający grupy acetylowe do cyklu Krebsa.
Rozwiązanie
2.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za trzy poprawne odpowiedzi.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
NNN
Uwagi od BiologHelp:
Odpowiedzi mogą wydawać się nieco nieintuicyjne, jednak proszę o zapoznanie się z moim dodatkowym komentarzem do zadania przed zgłoszeniem błędu (zakładka "Wskazówki"). Warto też zauważyć, że CKE zmieniło treść zadania po opublikowaniu informatora, stąd można znaleźć również wersję z innym schematem odpowiedzi (ale również oceniane twierdzenia są inne). Na stronie publikuję aktualną wersję.
2.2 (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie odnoszące się do wyeliminowania zmienności genetycznej,
która mogłaby utrudnić określenie wpływu różnego pokarmu na metabolizm wywilżny.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Dzięki temu, że muchy były identyczne genetycznie, wyeliminowano wpływ różnych genotypów na metabolizm osobników. Jedyną różnicą pomiędzy muchami był więc rodzaj pokarmu i tylko ten czynnik miał wpływ na poziom oznaczanych metabolitów.
- Dzięki temu można mieć pewność, że różnice zaobserwowane w metabolizmie pomiędzy muchami karmionymi różnym pokarmem nie wynikały z różnic genetycznych między nimi, ale z różnic w diecie.
- Na metabolizm organizmów mogą mieć wpływ zarówno genotyp, jak i rodzaj spożywanego pokarmu. Ponieważ wszystkie muchy miały ten sam genotyp, to różniły się wyłącznie rodzajem spożywanego pokarmu i dzięki temu można było określić wpływ diety (wysokotłuszczowej) na ich metabolizm.
- Aby wykluczyć wpływ różnic genetycznych na wynik badania. Przykładowo: mogłoby się zdarzyć, że w jednej z prób użyto by nieświadomie szczepu, który ma mutację receptora insulinowego, a w drugiej – much typu dzikiego, co miałoby znaczący wpływ na otrzymane wyniki.
- Dzięki temu owady te różniły się wyłącznie badanym elementem – zawartością tłuszczów w zastosowanej pożywce.
2.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za wskazanie much hodowanych na pożywce standardowej (grupy I) jako grupy
kontrolnej, wraz z poprawnym uzasadnieniem, odnoszącym się do braku zastosowania
w tej próbie czynnika badanego, jakim była wysoka zawartość tłuszczów nasyconych
w pokarmie, oraz do określenia roli tej grupy jako poziomu odniesienia dla grupy
badawczej.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Grupa I, ponieważ w tej grupie nie stosowano czynnika, którego wpływ badano, czyli diety o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych. Po odjęciu wyników otrzymanych w tej grupie od wyników otrzymanych w grupie badawczej możliwe stało się określenie wielkości wpływu badanej diety na metabolizm.
- Próbą kontrolną była grupa I. Wyniki otrzymane w tej grupie można było porównać z wynikami otrzymanymi w II grupie i na tej podstawie określić wpływ dużej zawartości kwasów tłuszczowych na metabolizm węglowodanów, lipidów i białek.
- Osobniki hodowane na pożywce standardowej. Bez porównania wyników próby badawczej z próbą kontrolną nie byłoby wiadomo, czy badana dieta podwyższa, czy – obniża badane parametry.
2.4. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za podkreślenie właściwych określeń we wszystkich nawiasach.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
Zaobserwowany u osobników wywilżny karłowatej odżywiających się pokarmem bogatotłuszczowym (spadek / wzrost) poziomu kwasu mlekowego świadczy o (zmniejszeniu / zwiększeniu) intensywności przemian kwasu pirogronowego w cytozolu ich komórek. Zaobserwowane zaburzenia w metabolizmie kwasu pirogronowego mogą być efektem zwiększonej intensywności (redukcji / utleniania) kwasów tłuszczowych, jako że w wyniku tego procesu powstaje acetylokoenzym A, dostarczający grupy acetylowe do cyklu Krebsa.
Wskazówki
2.1. (0–1)
Rozwiązanie zadania 2.1. wymaga umiejętności odczytywania wyników prostych analiz statystycznych. Wszystkie niezbędne informacje można odczytać z wykresów znajdujących się we wstępie do zadania. Wartości średnie z prób wyrażono w jednostkach względnych – grupa kontrolna ma zawsze wystandaryzowaną wartość średnią równą jedności, z kolei wartość średnia w próbie badawczej oznacza, ile razy większa lub mniejsza jest ona w porównaniu z próbą kontrolną. Zmienność wyników w każdej z grup liczących 15 osobników przedstawiono w postaci słupków błędów – w tym przypadku wyrażają one odchylenie standardowe. Im większe odchylenie standardowe, tym większe zróżnicowanie wyników. Odchylenie standardowe dla pomiarów zawartości kwasu mlekowego jest mniejsze niż dla pomiarów zawartości kwasu moczowego, a więc pierwsza interpretacja wyników jest nieprawidłowa. Słupki błędów w postaci odchylenia standardowego określają przedział, w którym znajdują się typowe wyniki pomiarów, ale część wyników badań zawsze leży dalej od średniej niż jedno odchylenie standardowe. Zatem drugie i trzecie zdanie także stanowią nieprawidłową interpretację przedstawionych wyników badań. Na podstawie słupków błędów można jedynie powiedzieć, że typowe wyniki względnej zawartości kwasu pirogronowego w próbie badawczej mieszczą się w przedziale od 1,5 do 4, ale są też wyniki, które znajdują się poza tym przedziałem.
Dodatkowy komentarz od BiologHelp:
Ze względu na liczbę zgłoszeń do zadania opracowałem dodatkowy komentarz.
Aby prawidłowo rozwiązać zadanie typu prawda/fałsz do niniejszego zadania należy uświadomić sobie, że słupki błędów w tym zadaniu oznaczają odchylenie standardowe (jak zaznaczył autor zadania) oraz odpowiedzieć na pytanie: czym jest odchylenie standardowe zaznaczone na wykresach w postaci "wąsów"? Ogólnie rzecz ujmując odchylenie standardowe jest statystyczną miarą rozrzucenia wyników wokół wartości średniej. Im wyższa wartość odchylenia standardowego, tym większy rozrzut wartości od średniej. Odchylenie standardowe NIE OKREŚLA NAM GRANIC NAJWYŻSZEGO I NAJNIŻSZEGO WYNIKU. Innymi słowy wyniki, na podstawie których opracowano wartość średnią mogą być odsunięte od wartości średniej dalej niż wartość jednego lub nawet kilku odchyleń standardowych. Najprościej zilustrować to za pomocą poniższego wykresu:
Na ilustracji wartość odchylenia standardowego oznaczono jako σ. Z wykresu wynika, że w granicach jednego odchylenia standardowego od wartości średniej (w przypadku wykresu z zadania - w obrębie "wąsów") znajduje się około 68% pomiarów. Oznacza to, że wartości pozostałych 32% pomiarów rozrzucone są w różnej odległości od "wąsów", przy czym mając tylko wykres możemy stwierdzić, że im dalej od "wąsów" tym bardziej maleje prawdopodobieństwo, że jakiś jednostkowy wynik znajduje się w tym miejscu. Maleje, ale nadal jest to prawdopodobieństwo niezerowe, stąd nie jesteśmy w stanie określić ze 100% pewnością jaki jest najwyższy lub najniższy wynik pomiarowy, na podstawie którego powstał dany wykres.
Aby nieco rozjaśnić sytuację przełożyłem to na wykres słupkowy:
Przejdźmy zatem do twierdzeń z zadania:
- W przypadku diety bogatej w tłuszcze nasycone pomiary zawartości kwasu mlekowego miały większą zmienność niż pomiary zawartości kwasu moczowego.
NIE – Wykres dla kwasu mlekowego ma mniejsze "wąsy" niż wykres dla kwasu moczowego, co oznacza, że to w przypadku tego drugiego jest większe odchylenie standardowe wyników, czyli ich większa zmienność.
- Wszystkie wyniki pomiarów względnej zawartości kwasu pirogronowego były mniejsze od czterech.
NIE – Zgodnie z tym co przytoczyłem powyżej, na podstawie wykresu nie jesteśmy w stanie wyznaczyć wartości maksymalnej lub minimalnej pomiarów, stąd nie jesteśmy w stanie potwierdzić takiego twierdzenia - nie jest to interpretacja wyników lecz domniemanie.
- Najwyższy wynik pomiaru zawartości kwasu pirogronowego w próbie z pożywką standardową był mniejszy od najwyższego wyniku w próbie z pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych.
NIE – Jak wyżej - na podstawie wykresu nie jesteśmy w stanie precyzyjnie określić najwyższej i najniższej wartości pomiarowej. Możemy określić za wysoko prawdopodobne, aby sytuacja opisana w tym punkcie zaistniała w rzeczywistości, jednak nie wiemy tego na 100% posługując się tylko wykresem - nie jest to interpretacja wyników lecz domniemanie.
