Biologia - Matura Maj 2025, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 4.
Kiwi to nazwa handlowa owoców aktinidii smakowitej (Actinidia deliciosa). Aktinidia jest rośliną dwupienną, a jej owoce rozwijają się z pojedynczych słupków.
Poniżej przedstawiono fotografię przekroju poprzecznego przez owoc kiwi.
W owocach kiwi znajduje się enzym – aktynidaza, który jest proteinazą. Aby sprawdzić właściwości aktynidazy, uczniowie przeprowadzili doświadczenie. W tym celu przygotowali cztery takie same pojemniki ze stężałą galaretką żelatynową, zawierającą białko zwierzęce – kolagen. Włókna kolagenowe splatają się ze sobą i tworzą sieć ograniczającą ruch wody, dzięki czemu galaretka ma postać żelu.
W zestawach 1. i 2. uczniowie umieścili na powierzchni galaretek takie same fragmenty świeżo przekrojonego owocu kiwi, a w zestawach 3. i 4. pozostawili samą galaretkę. Następnie uczniowie umieścili zestawy 1. i 3. w temperaturze 20 °C, a zestawy 2. i 4. – w temperaturze 5 °C. Po kilku godzinach zaobserwowali częściowe rozpuszczenie się galaretki w pojemniku trzymanym w temperaturze pokojowej i zawierającym owoc kiwi (zestaw 1.).
Poniżej przedstawiono schemat doświadczenia i uzyskane wyniki.
| Numer zestawu | Umieszczenie fragmentu kiwi | Temperatura | Stan galaretki po kilku godzinach |
|---|---|---|---|
| 1. | tak | 20 °C | częściowe upłynnienie |
| 2. | tak | 5 °C | brak upłynnienia |
| 3. | nie | 20 °C | brak upłynnienia |
| 4. | nie | 5 °C | brak upłynnienia |
Na poniższym rysunku przedstawiono wyniki uzyskane w zestawach 1. i 2.
4.1. (0–1)
Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia.
4.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w zestawie 1. – w przeciwieństwie do zestawu 2. – doszło do uwolnienia wody z galaretki. W odpowiedzi uwzględnij strukturę galaretki.
4.3. (0–1)
Przedstaw znaczenie zestawów kontrolnych 3. i 4. w interpretacji wyników doświadczenia.
4.4. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące aktinidii smakowitej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | W zalążni słupka aktinidii smakowitej znajduje się tylko jeden zalążek. | P | F |
| 2. | Tylko część osobników aktinidii smakowitej wydaje owoce. | P | F |
| 3. | Aktinidia smakowita to roślina okrytozalążkowa. | P | F |
Rozwiązanie
4.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne sformułowanie problemu badawczego, uwzględniającego wpływ
temperatury na właściwości aktynidazy.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe odpowiedzi
- Wpływ temperatury na właściwości aktynidazy.
- Wpływ temperatury na aktywność katalityczną proteinazy z owocu kiwi.
- Czy temperatura wpływa na szybkość reakcji katalizowanej przez proteazę obecną w owocach kiwi?
Uwaga:
Dopuszcza się odpowiedzi odnoszące się do wpływu aktynidazy na włókna kolagenowe
w zależności od temperatury, np.: „Jak działa aktynidaza na żel kolagenowy w różnych
temperaturach”.
Dopuszcza się odpowiedzi odnoszące się do wpływu dwóch czynników: obecności
aktynidazy i temperatury, na włókna kolagenowe, np. „Jak temperatura i obecność
aktynidazy wpływają na włókna kolagenowe obecne w galaretce”.
4.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające dostatecznie dużą aktywność aktynidazy
w temperaturze pokojowej (w porównaniu z niższą temperaturą) ORAZ zniszczenie
włókien kolagenowych żelu (w wyniku trawienia).
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe odpowiedzi
- W wyższej temperaturze aktynidaza wykazuje wyższą aktywność enzymatyczną, przez co powoduje rozpad włókien kolagenu, a w konsekwencji – uwolnienie wody z galaretki.
- W temperaturze pokojowej aktynidaza wykazuje wyższą aktywność enzymatyczną niż w niskiej temperaturze, np. utrzymywanej w lodówce, i katalizuje reakcję hydrolizy wiązań peptydowych w cząsteczkach kolagenu, co skutkuje zniszczeniem sieci tworzonej przez włókienka kolagenu.
- W temperaturze 20 °C enzymy wykazują wyższą aktywność niż w temperaturze 5 °C, zatem w temperaturze pokojowej proteinaza z owocu kiwi szybciej pocięła włókna kolagenu tworzące galaretkę.
- Ponieważ w temperaturze 20 stopni aktynidaza jest aktywna i rozkłada kolagen, dochodzi do upłynnienia galaretki. W temperaturze 5 stopni aktynidaza nie jest aktywna, czyli nie rozkłada kolagenu – galaretka pozostaje w postaci żelu.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do rozplatania lub denaturacji włókien
kolagenowych przez enzym, który trawi wiązania peptydowe.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do temperatury 20 °C jako temperatury
optymalnej dla działania aktynidazy.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do struktury galaretki na zbyt ogólnym poziomie,
tj. upłynniania się lub rozpuszczania się galaretki bez odniesienia do włókien kolagenowych.
4.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne przedstawienie znaczenia zestawów kontrolnych 3. i 4. w interpretacji
wyników doświadczenia, odnoszące się do wykluczenia wpływu innych czynników niż
aktywność aktynidazy (np. temperatury lub składu galaretki) na wyniki doświadczenia
(stan galaretki).
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe odpowiedzi
- Dzięki próbom 3. i 4. wiadomo, że kolagen nie ulega spontanicznemu rozkładowi w badanych temperaturach.
- Te próby kontrolne upewniają nas, że upłynnienie galaretki jest spowodowane działaniem aktynidazy, a nie – zachodzi spontanicznie w danych warunkach otoczenia.
- Te próby miały na celu sprawdzenie, czy kolagen jest trwały w badanym zakresie temperatur.
- Te zestawy pozwalają sprawdzić, czy sama temperatura ma wpływ na wyniki doświadczenia.
- Gdyby galaretka upłynniła się w próbach kontrolnych 3. i 4., to wyniki uzyskane w próbach 1. i 2. byłyby niewiarygodne, bo kolagen ulegałby rozkładowi z innego powodu niż działanie aktynidazy.
- Gdyby w próbach 3. i 4. doszło do upłynnienia galaretki, to mogłoby to oznaczać np. jej wadliwy skład i wtedy nie można byłoby wyciągnąć wniosku z wyników otrzymanych w próbach badawczych 1. i 2.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi zbyt ogólnych, np. „Porównanie wyników doświadczenia
z zestawów kontrolnych 3. i 4. z próbami badawczymi 1. i 2. pozwala na wyciągnięcie
wniosków z doświadczenia”.
4.4. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – za poprawną ocenę trzech stwierdzeń.
1 pkt – za poprawną ocenę dwóch stwierdzeń.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1. – F, 2. – P, 3. – P.
