Biologia - Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 1.
Pierwotnym źródłem cukrów u roślin jest proces asymilacji dwutlenku węgla w chloroplastach. Węgiel eksportowany jest z chloroplastów głównie w postaci triozofosforanów, choć w wielu przypadkach do cytoplazmy jest uwalniana również glukoza, powstająca w wyniku hydrolizy skrobi okresowo gromadzonej w tych organellach. W warunkach zakłócenia eksportu produktów fotosyntezy skrobia gromadzi się w chloroplastach liści, co jest dobrym wskaźnikiem tego zaburzenia.
Poniżej przedstawiono doświadczenie, którego celem było sprawdzenie wpływu deficytu magnezu na zaburzenia eksportu cukrów w liściach rzodkiewnika pospolitego.
Hipoteza:
Pierwszym z badanych objawów niedoboru magnezu u rzodkiewnika pospolitego jest
zaburzenie eksportu cukrów z liści.
Przebieg doświadczenia:
Przez 21 dni prowadzono uprawę hydroponiczną sadzonek rzodkiewnika pospolitego, stosując różne
pożywki:
- połowę roślin zasilano pożywką pełną – próba A;
- drugą połowę roślin zasilano pożywką bez soli magnezu – próba B.
Rośliny oświetlano przez 12 h na dobę. Przez cały czas trwania doświadczenia obserwowano zabarwienie liści oraz ważono rośliny. Natomiast 14. dnia trwania doświadczenia wybrane rośliny barwiono płynem Lugola.
Wyniki doświadczenia:
- Barwienie płynem Lugola – przykładowe rośliny po 14 dniach uprawy przedstawiono na zdjęciu poniżej;
- Barwa liści roślin – od 15. dnia wystąpiło stopniowe żółknięcie liści roślin w próbie B;
- Masa roślin – od 16. dnia odnotowywano, że rośliny z próby B miały niższą świeżą masę niż rośliny w próbie A.
1.1. (0–1)
Określ, która próba roślin – A czy B – stanowiła próbę kontrolną w opisanym doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do znaczenia tej próby w sprawdzeniu postawionej hipotezy.
1.2. (0–1)
Oceń, podkreślając TAK lub NIE, czy wyniki doświadczenia potwierdziły postawioną hipotezę. Wyjaśnij uzyskane wyniki.
Potwierdzenie hipotezy: TAK / NIE
Wyjaśnienie:
1.3. (0–1)
Wykaż związek między stopniowym żółknięciem badanych roślin a ich uprawą na pożywce bez soli magnezu.
1.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego rośliny zasilane pożywką bez soli magnezu miały niższą świeżą masę niż rośliny zasilane pożywką pełną.
1.5. (0–1)
Spośród wymienionych elementów budowy rośliny wybierz i podkreśl wszystkie te, które biorą bezpośredni udział w transporcie węglowodanów z komórek miękiszu asymilacyjnego liści rzodkiewnika do komórek korzeni tej rośliny.
Rozwiązanie
1.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wskazanie próby kontrolnej, czyli próby A, wraz z poprawnym
uzasadnieniem odnoszącym się do obecności magnezu w pożywce i możliwości
porównania wyników z próbą badawczą, uprawianą bez magnezu.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
- Próbę kontrolną stanowiła grupa A, a wiec ta, gdzie rośliny uprawiano na pożywce pełnej, nie występował badany czynnik – brak soli magnezu. To dzięki tej grupie możemy zobaczyć, czy brak soli magnezu wpływa na zaburzenie eksportu cukrów.
- Próba A, bo rośliny były zasilane pożywką pełną, co umożliwiło porównanie wyników z próbą B i odpowiednią interpretację wyników doświadczenia.
- A, ponieważ rośliny zasilane były pożywką pełną i wyniki można było porównać z próbą badawczą.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do definicji próby kontrolnej, np.
„Wariant A, ponieważ próba ta miała niezmienione warunki w stosunku do naturalnych.”
1.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za określenie prawdziwości postawionej hipotezy – TAK wraz z poprawnym
uzasadnieniem odnoszącym się do uzyskanych wyników doświadczenia tj. do wykrycia
skrobi w liściach roślin z deficytem magnezu zanim pojawiły się kolejne różnice między
roślinami z obu grup.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
TAK, ponieważ:
- pierwszą zaobserwowaną różnicą, pomiędzy roślinami z próby badawczej i kontrolnej było gromadzenia skrobi w liściach.
- w 14 dniu w liściach roślin, które nie były zasilane Mg, wykryto obecność skrobi, a dopiero w kolejnych dniach zauważono pojawianie się kolejnych różnic między roślinami.
- gromadzenie skrobi w liściach roślin z niedoborem magnezu było najwcześniej pojawiającą się różnicą w stosunku do roślin zasilanych pełną pożywką.
- w roślinie z deficytem magnezu zaobserwowano zaburzenia eksportu cukrów, o czym świadczy granatowe zabarwienie.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi, które nie odnoszą się w pełni do hipotezy „Pierwszym z badanych
objawów niedoboru magnezu ….”
1.3. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za odpowiedź uwzgledniającą znaczenie magnezu jako elementu niezbędnego do syntezy
chlorofilu nadającego zielone zabarwienie.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Magnez jest niezbędny do syntezy chlorofilu, który jest zielonym barwnikiem.
- Niedobór magnezu powoduje niedobór chlorofilu, więc liście tracą zielone zabarwienie.
- Magnez jest składnikiem chlorofilu, który nadaje liściom zielone zabarwienie.
- Niedobory magnezu w organizmach roślinnych (uprawianych na pożywce pozbawionej magnezu) powoduje w nich chlorozę, czyli stopniowe żółknięcie liści.
1.4. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za wyjaśnienie uwzględniające niedobór magnezu wywołujący spadek intensywności /
wydajności fotosyntezy i w konsekwencji zmniejszenie ilości wytwarzanych związków
organicznych lub uwzględniające spadek w stromie chloroplastów aktywności
karboksylazy rybulozobisfosforanowej i zaburzone wiązanie CO2, a przez to ograniczone
wytwarzanie związków organicznych.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Spowodowane jest to spadkiem intensywności fotosyntezy, a przez to zmniejszeniem ilości wytwarzanych związków organicznych.
- Magnez/Mg jest konieczny do prawidłowego przebiegu fotosyntezy, której produktami są związki organiczne budujące ciało rośliny.
- Mg wpływa na aktywność karboksylazy rybulozobisfosforanowej w stromie chloroplastów. Brak magnezu zaburza więc wiązanie CO2, a przez to ogranicza wytwarzanie związków organicznych, z których budowane jest ciało rośliny.
- Niższa świeża masa wynika z niedoboru chlorofilu (Mg wchodzi w skład chlorofilu) przez co roślina przeprowadzała fotosyntezę z mniejszą wydajnością i dlatego miała niższą masę niż roślina zasilana pełna pożywką.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnych odnoszących się jedynie do hamowania fotosyntezy
jako konsekwencji niedoboru magnezu w pożywce.
1.5. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za prawidłowe wskazanie wszystkich struktur, które biorą bezpośredni udział
w transporcie węglowodanów.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
- komórki przyrurkowe, rurki sitowe
