Oto lista zadań maturalnych z danego działu biologii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji, uniknąć duplikatów zadań lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.
W organizmach oligosacharydy i polisacharydy pod wpływem działania enzymów mogą
ulegać hydrolizie. Na rysunku przedstawiono katalizowaną przez enzym hydrolizę sacharozy,
której etapy oznaczono literami (A–D), oraz obok – wykres zależności szybkości reakcji
enzymatycznej od stężenia substratu.
Na podstawie: N.A. Campbell, J.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman,
P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Biologia, Poznań 2012, s. 78;
B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia, Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 83, 96–99;
M. Barbor, M. Boyle, M. Cassidy, K. Senior, Biology, London 1999, s. 73.
a)
Do każdego etapu hydrolizy (A–D) przyporządkuj jego prawidłowy opis wybrany spośród podanych (1–5).
Odłączenie produktów od enzymu.
Przekształcanie substratu w produkty.
Przyłączenie cząsteczki wody do wolnego substratu.
Enzym z centrum aktywnym gotowy do przyłączenia substratu.
Przyłączenie substratu do enzymu, powstanie kompleksu enzym-substrat (ES).
b)
Korzystając z wykresu wyjaśnij, dlaczego przy wysokim stężeniu substratu jego dalszy wzrost nie wpływa już na zwiększenie szybkości reakcji enzymatycznej.
c)
Wiedząc, że w przedstawionym enzymie centrum aktywne jest miejscem, do którego może przyłączać się inhibitor, określ jaki typ inhibicji enzymu może zachodzić w przypadku tej reakcji i wyjaśnij, na czym ona polega.
d)
Wiedząc, że sacharoza jest w organizmach roślinnych główną formą transportu węglowodanów, przedstaw drogę jej przemieszczania (od miejsca powstania do miejsca rozładunku) oraz podaj nazwę tkanki, w której ten transport odbywa się.
e)
Podaj nazwę enzymu katalizującego reakcję hydrolizy sacharozy w przewodzie pokarmowym człowieka oraz miejsce jego wytwarzania i działania.
Toksycznym produktem ubocznym metabolizmu komórkowego jest nadtlenek wodoru
(H2O2). Katalaza, enzym zlokalizowany w peroksysomach, przyspiesza rozkład H2O2
do produktów nieszkodliwych dla komórki. Enzym ten występuje w komórkach organizmów
oddychających tlenowo, znaczne jego ilości występują w wątrobie.
W celu zbadania aktywności katalazy przeprowadzono doświadczenie. W moździerzu
roztarto 10 g surowej wątroby i dodano 100 ml wody destylowanej, otrzymując w ten sposób
homogenat z wątroby. W dwóch probówkach (A i B) umieszczono po 10 ml homogenatu.
Probówkę A ogrzano aż do zagotowania zawartości, a następnie ostudzono. Do obu probówek
dodano po 5 cm3 wody utlenionej (3% roztwór H2O2), a następnie włożono żarzące się
łuczywko. W probówce B zaobserwowano wydzielanie się pęcherzyków gazu oraz rozpalenie
się łuczywka. W probówce A pęcherzyki gazu nie powstały, łuczywko nie rozpaliło się.
Na podstawie: A.M. Adamska, Z. Adamski, M. Łuszczek-Pawełczak, H. Skrzypczak,
Biologia. Zbiór ćwiczeń i doświadczeń, Warszawa 2006, s. 8–9.
a)
Sformułuj problem badawczy do przeprowadzonego doświadczenia.
b)
Wyjaśnij, dlaczego łuczywko rozpaliło się po włożeniu do probówki B.
c)
Podaj, która probówka (A czy B) stanowiła próbę kontrolną w tym doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij.
d)
Zapisz wniosek potwierdzony wynikami tego doświadczenia.
e)
Określ funkcję, jaką w funkcjonowaniu wątroby człowieka pełnią peroksysomy.
W procesie fotosyntezy ATP jest wytwarzany w fazie zależnej od światła. Na rysunku
zilustrowano przebieg doświadczenia, przeprowadzonego w całkowitej ciemności, w którym
wyizolowane z komórki chloroplasty zakwaszano przez zanurzenie ich w fizjologicznym
roztworze o wartości pH równej 4. Gdy pH wnętrza tylakoidu chloroplastu osiągnęło wartość
pH równą 4, chloroplasty przenoszono do roztworu zasadowego o wartości pH równej 8,
zawierającego ADP i Pi. W tych warunkach wartość pH stromy chloroplastu wzrastała szybko
do 8, natomiast pH wnętrza tylakoidów przez pewien czas pozostawało na poziomie wartości
pH równej 4. Po takim potraktowaniu chloroplastów wzrastało w nich stężenie ATP.
Na podstawie: http://www.wiley.com/college/karp/0471389137/ep/experimental_pathways.pdf;
L. Stryer, Biochemia, Warszawa 1999, s. 709.
a)
Dorysuj grot strzałki ilustrującej transport protonów (H+) pomiędzy wnętrzem tylakoidu a stromą chloroplastu w tym doświadczeniu i wyjaśnij, dlaczego chloroplasty były zdolne do syntezy ATP w ciemności.
b)
Wyjaśnij rolę światła w produkcji ATP w procesie fotosyntezy.
Wykonano eksperyment, w którym oświetlano komórki skrętnicy (Spirogyra) – słodkowodnego
nitkowatego glonu należącego do zielenic – światłem przepuszczanym przez pryzmat, eksponując
różne odcinki nitkowatej plechy na światło o różnej długości fali. W każdej komórce skrętnicy
znajduje się jeden długi, spiralnie zwinięty chloroplast, zawierający chlorofile. Bakterie tlenowe
z rodzaju Pseudomonas, wprowadzone do wody akwariowej, w której hodowano skrętnicę,
wybiórczo gromadziły się wokół niektórych odcinków nitkowatej plechy oświetlanych światłem
o różnej barwie. Wynik eksperymentu zilustrowano na rysunku.
długość fali światła (nm)
barwa światła
660
czerwona
590
pomarańczowa
525
zielona
480
niebieska
Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014, s. 197.
a)
Pamiętając, że tlen jest produktem fotosyntezy, sformułuj problem badawczy tego doświadczenia.
b)
Wyjaśnij, dlaczego bakterie gromadziły się najliczniej wokół odcinków nitkowatej plechy oświetlanych światłem o barwach czerwonej i niebieskiej.
c)
Sformułuj wniosek potwierdzony wynikami eksperymentu.
d)
Podaj, w jaki sposób zmieni się wynik doświadczenia, jeśli na drodze światła pomiędzy pryzmatem i plechą wstawiony zostanie czerwony filtr. Uzasadnij odpowiedź.
Na schemacie przedstawiono przebieg fazy fotosyntezy zależnej od światła.
Na podstawie: http://www.forum.biolog.pl/kilka-pyta-dot-fotosyntezy-vt30939.htm [dostęp: 28.11.2014]; Fizjologia roślin, red. J. Kopcewicz, S. Lewak, Warszawa 2005, s. 284–291.
a)
Na podstawie informacji uzyskanych z analizy schematu oceń prawdziwość zapisanych w tabeli stwierdzeń dotyczących przebiegu fazy fotosyntezy zależnej od światła. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp.
Informacja
Prawda
Fałsz
1.
U roślin prowadzących oksygeniczny typ fotosyntezy istotą fazy zależnej od światła jest przepływ elektronów od wody do PS I i następnie do NADP+.
2.
W transporcie elektronów od wody do NADP+ uczestniczą oba fotosystemy oraz przenośniki elektronów niezwiązane z fotosystemami.
3.
Transportowi elektronów od cząsteczki wody do NADP+ towarzyszy wytworzenie w poprzek błony tylakoidu gradientu stężenia protonów, który jest siłą napędową fosforylacji ADP.
b)
Na podstawie analizy schematu podaj, czy przedstawiony proces fosforylacji fotosyntetycznej przebiega cyklicznie, czy niecyklicznie. Odpowiedź uzasadnij.
Synteza kwasów tłuszczowych w komórkach roślinnych odbywa się w chloroplastach
i proplastydach. Na schemacie przedstawiono cykl Calvina i jego związek z innymi
przemianami metabolicznymi.
Na podstawie: Encyklopedia biologiczna, red. W. Sawicki, Kraków 2002, t. X, s. 230.
a)
Wykaż związek cyklu Calvina z syntezą kwasów tłuszczowych w chloroplastach.
b)
Podaj nazwę struktury komórki zwierzęcej oraz nazwę zachodzącego w niej procesu, dostarczającego substratu do syntezy kwasów tłuszczowych w takich komórkach.
Bakterie to organizmy cudzożywne lub samożywne. Wśród bakterii samożywnych
wyróżniamy fotoautotrofy i chemoautotrofy.
W tabeli przedstawiono niezbędne warunki rozwoju oraz składniki pokarmowe trzech
gatunków bakterii: A, B, C.
Warunki rozwoju i składniki pokarmowe
A
B
C
światło
+
–
–
woda i sole mineralne
+
+
+
tlenek węgla(IV) CO2
+
–
+
siarkowodór H2S
+
–
–
amoniak NH3
–
–
+
glukoza C6H12O6
–
+
–
tiamina (witamina B1)
–
+
–
a)
Korzystając z informacji w tabeli, przyporządkuj do każdego z gatunków bakterii A, B i C właściwy sposób odżywiania – wybierz go spośród podanych poniżej.
Kropidlak czarny (Aspergillus niger) wydziela zewnątrzkomórkowo enzymy, m.in.
glukoamylazę, która hydrolizuje skrobię do glukozy. Glukoamylazy nie występują ani
u zwierząt, ani u roślin. Pozyskany z grzyba enzym wykorzystuje się w piekarnictwie,
przemyśle cukierniczym, owocowo-warzywnym, mleczarskim, farmaceutycznym
i fermentacyjnym. Obecnie glukoamylazę pozyskuje się głównie z transgenicznych szczepów
Aspergillus niger. Otrzymany z nich enzym cechuje się dużą odpornością na zmiany pH
i temperatury.
Na wykresach przedstawiono wpływ temperatury (I) i wartości pH (II) na aktywność
glukoamylazy zawartej w jednym z preparatów stosowanych w przemyśle fermentacyjnym.
Na podstawie: http://pl.wikipedia.org/wiki/Aspergillus, http://www.krolsan.com.pl/index4.php?page=glucamyl;
http://agrobiol.sggw.waw.pl/biochemia/media/Enzymologia/Enzymologia%20p%20dzik/
Glukoamylaza_06_11_2012.pdf [dostęp: 11.11.2014].
a)
Wyjaśnij, jakie znaczenie adaptacyjne dla kropidlaka ma zdolność wydzielania enzymu poza komórkę w naturalnym środowisku życia tego grzyba.
b)
Wypełnij tabelę – podaj nazwy dwóch enzymów, należących do amylaz, wytwarzanych przez człowieka oraz nazwy narządów, w świetle których te enzymy działają i nazwy produktów reakcji katalizowanych przez te enzymy.
Nazwa enzymu
Miejsce działania (narząd)
Produkt reakcji
c)
Na podstawie obu wykresów określ warunki, w jakich preparat z glukoamylazą jest najbardziej wydajny.
d)
Podaj po jednym przykładzie (innym niż opisane w tekście) wykorzystywania grzybów w biotechnologii tradycyjnej i nowoczesnej.
Ureaza to enzym należący do hydrolaz. Katalizuje on reakcję hydrolitycznego rozkładu
mocznika. Występuje w bakteriach, drożdżach i niektórych roślinach wyższych.
Do doświadczenia badającego wpływ stężenia ureazy na szybkość reakcji użyto
0,1-molowego roztworu kwasu octowego, 1% roztworu mocznika, roztworu ureazy
i uniwersalnego wskaźnika pH, który zmienia barwę w zależności od środowiska (zasadowe –
niebieska, kwasowe – czerwona). Na początku doświadczenia roztwory we wszystkich
probówkach miały barwę czerwoną. Podczas doświadczenia w niektórych probówkach
zaobserwowano zmianę barwy roztworów.
Na rysunku przedstawiono sposób przygotowania doświadczenia.
Na podstawie: http://www.biology-resources.com/biology-experiments2.html [dostęp: 09.11.2014].
a)
Podaj nazwy produktów katalitycznej hydrolizy mocznika i podkreśl ten, który spowodował zaobserwowaną zmianę pH w niektórych próbkach.
b)
Podaj numer próbki, w której czerwona barwa roztworu najszybciej zmieniła się na niebieską i uzasadnij odpowiedź.
c)
Podaj numer probówki, która stanowi próbę kontrolną w doświadczeniu i uzasadnij odpowiedź.
d)
Określ, czy wzrost stężenia enzymu, przy stałym początkowym stężeniu substratu, będzie proporcjonalnie zwiększać natężenie zachodzenia reakcji. Uzasadnij odpowiedź.
e)
Wyjaśnij, na czym polega udział bakterii i grzybów produkujących ureazę w udostępnianiu roślinom związków azotowych.
W tkankach roślin zwykle odbywa się oddychanie tlenowe, w warunkach braku lub niedoboru
tlenu występuje też fermentacja mlekowa. Podczas beztlenowego rozkładu 1 mola glukozy
do 2 moli pirogronianu, powstają 2 mole NADH oraz 2 mole ATP w procesie fosforylacji
substratowej. W tlenowych etapach rozkładu 2 moli pirogronianu wytwarzane są 2 mole ATP
w procesie fosforylacji substratowej oraz 8 moli NADH i 2 mole FADH2. Z utleniania tych
cząsteczek NADH i FADH2 oraz NADH powstałego w czasie glikolizy powstają 32 mole
ATP (dane teoretyczne). Ilość energii niezbędna do syntezy 1 mola ATP wynosi 12 kcal.
Spalanie 1 mola glukozy w bombie kalorymetrycznej wyzwala 687 kcal energii.
Na podstawie: J. Kopcewicz, Podstawy biologii roślin, Warszawa 2012, s. 193–195.
a)
Porównaj losy NADH powstałego podczas fermentacji mlekowej z losami NADH powstałego podczas tlenowego rozkładu glukozy. W tym celu wypełnij poniższą tabelę.
Rodzaj oddychania
Proces, w którym NADH bierze udział jako substrat
Lokalizacja procesu, w którym NADH bierze udział jako substrat
fermentacja mlekowa
oddychanie tlenowe
b)
Oblicz teoretyczną wydajność energetyczną oddychania tlenowego oraz wydajność energetyczną fermentacji mlekowej dla 1 mola glukozy. Przedstaw swoje obliczenia – wyniki podaj w procentach.
Amylaza jest enzymem, który hydrolizuje skrobię do cukrów niskocząsteczkowych.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym badano wpływ temperatury na aktywność
amylazy. W tym celu dokonywano pomiarów szybkości wytwarzania cukru redukującego
(niskocząsteczkowego) powstającego w wyniku enzymatycznej hydrolizy skrobi. Otrzymane
wyniki przedstawiono w tabeli.
Na podstawie: http://www.pharmainfo.net/articles/production-%CE%B1-amylase-agricultural-byproducts humicola-
lanuginosa-solid-state-fermentation; www.pg.gda.pl/chem/.../Instrukcja_amylaza.doc [dostęp: 09.12.2014].
a)
Na podstawie danych w tabeli narysuj wykres liniowy ilustrujący zależność aktywności amylazy od temperatury, mierzoną jako szybkość wytwarzania cukru redukującego w reakcji enzymatycznej hydrolizy skrobi.
b)
Na podstawie danych z tabeli podaj optymalną temperaturę dla reakcji enzymatycznej hydrolizy skrobi. Uzasadnij odpowiedź.
c)
Wyjaśnij, dlaczego w temperaturze 70°C nie zachodzi reakcja enzymatycznej hydrolizy skrobi.
Na wykresie przedstawiono wyniki uzyskane w pewnym doświadczeniu dotyczącym fotosyntezy.
Na podstawie: http://www.klimatazdrowie.pl/index.php?strona=zagadnienia&artykul=22 [dostęp: 28.11.2014].
a)
Na podstawie analizy wykresu sformułuj hipotezę, której słuszność potwierdzają wyniki tego doświadczenia.
b)
Wyjaśnij, dlaczego nie można zbadać wyłącznie wpływu natężenia światła lub wyłącznie wpływu stężenia CO2 na intensywność fotosyntezy, bez obecności drugiego z czynników.
U zwierząt podstawowymi materiałami zapasowymi, dostarczającymi substratów
do procesów oddychania komórkowego, są tłuszcze właściwe i glikogen.
Tłuszcze właściwe dostarczają ponad dwukrotnie więcej energii niż węglowodany
w przeliczeniu na jednostkę masy. Stanowią one główny materiał zapasowy np. u ptaków
wędrownych. U zwierząt nieprzemieszczających się, takich jak ostrygi i omułki, gromadzony
jest glikogen. Magazynuje go także wiele pasożytów jelitowych, m.in. glista ludzka.
Węglowodorowy łańcuch kwasu tłuszczowego ulega w mitochondriach degradacji
w powtarzających się cyklach, zwanych β-oksydacją. Wynikiem każdego obrotu cyklu, oprócz
powstawania FADH2 i NADH + H+, jest odłączenie acetylo-CoA, co skutkuje skróceniem
łańcucha kwasu tłuszczowego o dwa atomy węgla.
Utlenienie jednej cząsteczki nasyconego kwasu tłuszczowego, mającego określoną liczbę
atomów węgla, prowadzi do powstania o połowę mniejszej liczby cząsteczek acetylo-CoA.
Ten związek może być wykorzystany także jako substrat do wytwarzania cholesterolu. Do syntezy
jednej cząsteczki cholesterolu zużywanych jest 18 cząsteczek acetylo-CoA.
Na podstawię: http://www.drmichalak.pl/biochemia_tluszcze.htm
K. Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt. Adaptacja do środowiska, Warszawa 2008
5.1. (0–1)
Podaj nazwy etapów oddychania komórkowego, do których zostają włączone wymienione
poniżej produkty β-oksydacji.
FADH2 i NADH + H+:
acetylo-CoA:
5.2. (0–1)
Określ, ile cząsteczek kwasu laurynowego, który jest nasyconym kwasem tłuszczowym
o wzorze C11H23COOH, jest niezbędnych do syntezy jednej cząsteczki cholesterolu. Przedstaw obliczenia.
Obliczenia:
Odpowiedź:
5.3. (0–1)
Podkreśl nazwę narządu ludzkiego, w którym odbywa się synteza największej ilości
cholesterolu.
mięśnie
trzustka
skóra
wątroba
śledziona
5.4. (0–1)
Zaznacz poprawne dokończenie poniższego zdania – wybierz odpowiedź spośród A–B
oraz odpowiedź spośród 1.–3.
U pasożytów jelitowych substancją zapasową jest
A.
glikogen,
ponieważ
1.
jest on bezpośrednim substratem oddychania komórkowego.
2.
ze względu na tryb życia muszą one gromadzić duże zapasy energii.
B.
tłuszcz,
3.
oddychają one beztlenowo i energię uzyskują wyłącznie w procesie glikolizy.
Fibryna (włóknik) jest składnikiem nie tylko skrzepów powstających w procesie krzepnięcia
krwi, lecz także np. blaszek miażdżycowych odkładających się w naczyniach krwionośnych.
Zamianę nierozpuszczalnej fibryny w rozpuszczalne fibrynopeptydy katalizuje enzym
plazmina, która powstaje z nieaktywnego plazminogenu występującego w osoczu krwi.
Przekształcenie plazminogenu w aktywną plazminę następuje dzięki wydzielanemu przez
komórki śródbłonka enzymowi – proteazie serynowej, która jest tkankowym aktywatorem
plazminogenu.
Obecnie metodami biotechnologii produkowane są rekombinowane aktywatory plazminogenu,
które mogą być podawane dożylnie w leczeniu niektórych chorób.
Na podstawie: A. Jaźwa, Zaburzenia układu krzepnięcia,
biotka.mol.uj.edu.pl/zbm/handouts/2013/AgJ/Wyklad_12.pdf; www.encyklopedia.naukowy.pl/Plazminogen
a)
Wyjaśnij, dlaczego w leczeniu świeżo przebytego zawału serca stosuje się aktywatory plazminogenu. W odpowiedzi uwzględnij funkcję tego aktywatora.
b)
Określ, dlaczego rekombinowane aktywatory plazminogenu są podawane pacjentom wprost do krwiobiegu, a nie podaje ich się doustnie.
Uwalniane w procesach trawiennych cząsteczki glukozy są wychwytywane przez komórki
wątroby i komórki mięśni szkieletowych. Część cząsteczek glukozy zostaje w nich
zmagazynowana w postaci glikogenu. W błonach komórkowych komórek wątroby
(hepatocytach) i komórek mięśniowych (miocytach) znajdują się transportery dla glukozy,
ale nie ma takich, które by transportowały glukozo-6-P.
Na schemacie przedstawiono fragmenty szlaku metabolicznego glukozy oraz glikogenu
w komórce wątroby i komórce mięśnia szkieletowego.
Na podstawie: B.D. Hames, N.M. Hooper, Krótkie wykłady. Biochemia, Warszawa 2002.
Na podstawie przedstawionych informacji określ, do czego wykorzystywane są cząsteczki
glukozy uwolnione z glikogenu
Uwalniane w procesach trawiennych cząsteczki glukozy są wychwytywane przez komórki
wątroby i komórki mięśni szkieletowych. Część cząsteczek glukozy zostaje w nich
zmagazynowana w postaci glikogenu. W błonach komórkowych komórek wątroby
(hepatocytach) i komórek mięśniowych (miocytach) znajdują się transportery dla glukozy,
ale nie ma takich, które by transportowały glukozo-6-P.
Na schemacie przedstawiono fragmenty szlaku metabolicznego glukozy oraz glikogenu
w komórce wątroby i komórce mięśnia szkieletowego.
Na podstawie: B.D. Hames, N.M. Hooper, Krótkie wykłady. Biochemia, Warszawa 2002.
Podaj nazwę
szlaku metabolicznego, na który w całości składają się przemiany oznaczone na schemacie literami A i B:
związku powstającego z pirogronianu w komórkach mięśni szkieletowych w procesie oddychania beztlenowego:
Na schemacie przedstawiono proces asymilacji CO2 oraz przemiany jej produktów zachodzące
w komórce mezofilu.
Na podstawie: M. Barbor, M. Boyle, M. Cassidy, K. Senior, Biology, London 1999.
a)
Podaj nazwę cyklu oznaczonego na schemacie numerem 1. oraz pełną nazwę triozy, która jest jego produktem.
Nazwa cyklu:
Nazwa triozy:
b)
Na podstawie schematu opisz procesy biochemiczne zachodzące w komórkach mezofilu w sytuacji, gdy produkcja PGAl jest tak intensywna, że przewyższa możliwość transportu tego związku do cytozolu.
