Oto lista zadań maturalnych z danego działu biologii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji, uniknąć duplikatów zadań lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.
Lecytyna to mieszanina różnych związków. W jej skład wchodzą triacyloglicerole, fosfolipidy,
glikolipidy, węglowodany i woda. Po raz pierwszy została wyizolowana z żółtka jaja kurzego.
Poniżej przedstawiono wzór jednego z lipidów wchodzących w skład lecytyny. Ten związek
jest amfipatyczny – oznacza to, że w obrębie cząsteczki występują zarówno fragmenty
hydrofilowe, jak i hydrofobowe.
Na podstawie: www.medonet.pl;
Wikimedia commons
1.1. (0–1)
Zakreśl w przedstawionym wzorze hydrofilowy fragment cząsteczki lipidu.
1.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego duża zawartość związków lipidowych w żółtku jaja kurzego jest
konieczna do prawidłowego rozwoju zarodka. W odpowiedzi uwzględnij funkcję
lipidów w rozwoju zarodka.
Węglowodany występujące w organizmach żywych możemy podzielić na proste i złożone. Pełnią one różnorakie funkcje, spośród których możemy wyróżnić dwie podstawowe: budulcową oraz magazynowanie energii. Poniżej przedstawiono wzory chemiczne wybranych węglowodanów występujących pospolicie w naturze.
Podaj oznaczenie literowe węglowodanu, który pełni w organizmach funkcję budulcową oraz określ, czy jest to mono-, di- czy polisacharyd.
Brak wody w środowisku utrudnia lub wręcz uniemożliwia rozwój większości organizmów. Niektóre z nich potrafią jednak przetrwać nawet przy skrajnym niedoborze wody. Przykładowo niesporczaki, należące do niewielkich zwierząt bezkręgowych, przechodząc w stan anhydrobiozy ulegają całkowitemu odwodnieniu, a ich metabolizm ulega drastycznemu spowolnieniu. Można powiedzieć, że w takim stanie organizmy te praktycznie nie podlegają procesom starzenia i mogą przetrwać nawet 100 lat.
Na podstawie: Ł. Kaczmarek et al. Staying young and fit? Ontogenetic and phylogenetic consequences of animal anhydrobiosis, Journal of Zoology, Volume309, Issue1 September 2019
Mając na uwadze znaczenie wody dla organizmów żywych wyjaśnij, dlaczego metabolizm niesporczaków w stanie anhydrobiozy ulega drastycznemu spowolnieniu.
Osocze krwi człowieka zawiera ok. 92% wody. Resztę stanowią składniki nieorganiczne (np. jony sodowe i potasowe) i organiczne (np. białka). Ważną frakcję organicznych składników osocza tworzą lipoproteiny – kompleksy tłuszczowców z białkami. Do lipoprotein zalicza się m.in. chylomikrony, ułatwiające transport hydrofobowych cząsteczek w osoczu krwi.
W białkowo-lipidowej błonie chylomikronu znajduje się niezestryfikowany cholesterol, a jego wnętrze wypełniają triacyloglicerole oraz estry cholesterolu. Na poniższym schemacie przedstawiono budowę chylomikronu.
Na podstawie: J. Duszyński i inni, Biologia. Jedność i różnorodność, Warszawa 2008; bjcardio.co.uk
1.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
We wnętrzu chylomikronu występują triacyloglicerole i estry cholesterolu. Właściwości tych substancji powodują, że rdzeń chylomikronu jest (hydrofobowy / hydrofilowy). W powłoce chylomikronu znajdują się fosfolipidy i białka. Lipidowe składniki powłoki są tak zorientowane, że ich grupy (polarne / niepolarne) są skierowane na zewnątrz, ku powierzchni kompleksu, dzięki czemu jest on rozpuszczalny w osoczu.
1.2. (0–1)
Podaj, jaka właściwość fizyczna wody, zawartej w osoczu krwi, przyczynia się do utrzymania względnie stałej temperatury ciała człowieka.
Wolne żelazo jest toksyczne dla komórek i z tego powodu jest ono prawie u wszystkich organizmów magazynowane w cytoplazmie w postaci metaloproteiny – ferrytyny. Białko to składa się z 24 łańcuchów polipeptydowych. U kręgowców występują dwa rodzaje takich łańcuchów: ciężkie (H) i lekkie (L). We wnętrzu ferrytyny może gromadzić się do 4500 atomów żelaza w postaci związków mineralnych. W wysokich stężeniach ferrytyna występuje w wątrobie i nerkach.
Na poniższym rysunku przedstawiono budowę zewnętrzną oraz przekrój przez cząsteczkę ludzkiej ferrytyny, zbudowanej wyłącznie z łańcuchów ciężkich. Kolorami oznaczono poszczególne łańcuchy polipeptydowe.
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009; J. Gałązka-Friedman, A.
Friedman, Żelazo w neurodegeneracji, „Kosmos” 63, 2014; pdb101.rcsb.org/motm/35
1.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – ferrytyny. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do budowy ferrytyny.
1.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania dotyczące znaczenia żelaza w organizmie człowieka tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Żelazo to istotny (mikroelement / makroelement) w organizmie człowieka, który wchodzi m.in. w skład (tyroksyny / hemoglobiny). Niedobór żelaza jest jedną z przyczyn (anemii / niedoczynności tarczycy).
1.3. (0–1)
Które spośród podanych produktów spożywczych są bogatym źródłem żelaza w diecie człowieka? Zaznacz dwie odpowiedzi spośród podanych.
Wytworzony w wątrobie człowieka cholesterol jest transportowany w krwiobiegu w postaci
związanej z białkiem jako lipoproteina o małej gęstości – LDL. Warunkiem wniknięcia LDL do
komórki jest jej przyłączenie do receptora błonowego i utworzenie kompleksu LDL-receptor.
Te kompleksy trafiają następnie do endosomów, gdzie niskie pH sprzyja odłączaniu się LDL
od receptora. Następnie LDL jest transportowana do lizosomu, w którym mają miejsce jej
enzymatyczny rozkład i uwolnienie cholesterolu.
Synteza błonowych receptorów LDL zależy od ilości cholesterolu w komórkach. Gdy
cholesterolu w komórkach jest dużo, nie powstają nowe receptory LDL, przez co pobieranie
LDL jest ograniczone. Na poniższym schematycznym rysunku przedstawiono pobieranie
LDL i procesy prowadzące do uzyskania wolnego cholesterolu przez komórkę.
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2007;
B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2019.
14.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Przedstawiony na rysunku transport cząsteczki LDL do wnętrza komórki to przykład
A.
endocytozy,
ponieważ
1.
bezpośrednio przez błonę są transportowane
małe cząsteczki.
2.
uczestniczy w nim fragment błony komórkowej,
otaczający pobierane cząsteczki.
B.
dyfuzji prostej,
3.
pobierane cząsteczki cholesterolu nie są trawione
w komórce.
14.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące cholesterolu w organizmie człowieka
są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Cholesterol jest prekursorem hormonów steroidowych, takich jak np. testosteron i estrogeny.
P
F
2.
Cholesterol jest jednym ze składników żółci wytwarzanej przez wątrobę.
P
F
14.3. (0–1)
Określ wpływ cholesterolu na właściwości fizyczne błony komórkowej i funkcje
pełnione przez tę błonę.
14.4. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały poprawny opis regulacji ilości
pobieranego cholesterolu przez komórkę. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe
określenie.
Wzrost stężenia cholesterolu w komórce (aktywuje / hamuje) syntezę receptorów LDL. Dzięki
temu komórka pobiera (mniej / więcej) cholesterolu z krwiobiegu. Taki mechanizm regulacji
nazywa się (dodatnim / ujemnym) sprzężeniem zwrotnym.
14.5. (0–1)
Określ wpływ delecji obu alleli genu kodującego receptor LDL na pobieranie
cholesterolu przez komórkę. Odpowiedź uzasadnij.
Poniżej przedstawiono wzór pewnego oligopeptydu. W polach oznaczonych numerami 1–4
przedstawiono cztery różne ugrupowania atomów występujące w białkach.
2.1. (0–1)
Które z powyższych ugrupowań atomów stanowi wiązanie powstające pomiędzy
aminokwasami podczas syntezy peptydów w komórce? Zaznacz właściwą odpowiedź
spośród podanych oraz podaj nazwę tego wiązania.
1
2
3
4
Nazwa wiązania:
2.2. (0–1)
Zapisz sekwencję aminokwasową przedstawionego na schemacie oligopeptydu od
końca aminowego do karboksylowego, posługując się pełnymi nazwami
aminokwasów lub ich oznaczeniami literowymi.
Białka histonowe są odpowiedzialne za pierwszy poziom upakowania DNA w chromatynie
organizmów eukariotycznych. Rdzeń każdego nukleosomu tworzą białka histonowe z klas:
H2A, H2B, H3 i H4. Chemiczne modyfikacje histonów mają bezpośredni wpływ na regulację
ekspresji informacji genetycznej. Synteza białek histonowych w komórce odbywa się głównie
w fazie S cyklu komórkowego.
Analiza składu aminokwasowego białka histonowego H3, składającego się ze 136
aminokwasów, wykazała obecność wszystkich rodzajów aminokwasów z wyjątkiem
tryptofanu. Jednocześnie stwierdzono w nim wysoką zawartość lizyny i argininy oraz obecność
cysteiny.
Na podstawie: https://www.chegg.com/homework-help/amino-acid-composition-histone-h3-protein-binds-dna-
shown-fo-chapter-13-problem-112cq-solution-9780534493493-exc (...); S .B. Hake, C.D. Allis, Histone H3 variants and their potential role in indexing mammalian genomes: The ‘‘H3
barcode hypothesis’’, Proceedings…103, No 17. 2006.
2.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji i własnej wiedzy uzupełnij tekst dotyczący
białka histonowego H3 tak, aby powstał poprawny jego opis. W każdym nawiasie
podkreśl właściwe określenie.
Strukturę pierwszorzędową białka histonowego H3 tworzy 136 aminokwasów, które są
połączone wiązaniami (peptydowymi / wodorowymi). Histony H3 cechuje znaczna zawartość
aminokwasów, które mają charakter (zasadowy / kwasowy / obojętny), dzięki czemu mogą
oddziaływać (kowalencyjnie / elektrostatycznie) z DNA.
2.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w komórce eukariotycznej produkcja białek histonowych
w większości odbywa się w fazie S cyklu komórkowego, chociaż ogólne tempo syntezy
białek w tej fazie jest niskie.
Jedną z wyjątkowych właściwości wody jest jej wysokie napięcie
powierzchniowe. Uczeń przeprowadził doświadczenie, którego
celem było zbadanie wpływu detergentu na siłę napięcia
powierzchniowego wody. Przygotował monetę 1 zł, kroplomierz,
200 ml wody z kranu, którą po równo rozlał do dwóch naczyń.
Do jednego z nich dodał jedną kroplę płynu do mycia naczyń.
Na położoną na płaskim, równym podłożu złotówkę (awers)
delikatnie nanosił przy pomocy kroplomierza po kropli wody tak,
aby zmieściło się ich jak najwięcej. Gdy woda się przelewała,
zapisywał liczbę kropli, które zmieściły się na monecie, dokładnie
wycierał złotówkę i ponownie nanosił na nią krople wody. Po 10 powtórzeniach obliczył średnią
liczbę kropli wody, które zmieściły się na tej monecie. Następnie przeprowadził takie same
czynności, ale z wodą, do której dodał detergent.
W tabeli przedstawiono wyniki uzyskane w opisanym doświadczeniu.
Woda z kranu
Woda z kranu z dodatkiem detergentu
Średnia liczba kropli na monecie
62,0
34,0
1.1. (0–1)
Sformułuj wniosek na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia.
1.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały one informacje prawdziwe. W każdym
nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Napięcie powierzchniowe wody warunkują siły (adhezji / kohezji), które powstają dzięki
wzajemnemu oddziaływaniu cząsteczek wody za pomocą wiązań wodorowych. Duże napięcie
powierzchniowe wody umożliwia drobnym organizmom (poruszanie się po powierzchni wody
/ zanurzanie się w wodzie).
U ssaków przeciwciała produkowane przez matkę mogą zostać przekazane potomstwu
nie tylko w czasie życia płodowego, lecz także po urodzeniu. Zawarte w mleku matki
przeciwciała klasy IgG mogą przedostać się przez nabłonek jelita do krwiobiegu niemowlęcia,
ale przeciwciała klasy IgA są wchłaniane do enterocytów tylko w niewielkim stopniu, gdzie są
następnie trawione.
Selektywny transport przeciwciał umożliwia białko FcRn, składające się z dwóch
niekowalencyjnie związanych łańcuchów: ciężkiego H oraz lekkiego L. Przechodzi ono
modyfikacje potranslacyjne – do co najmniej jednego aminokwasu są dołączane reszty
cukrowe. Białko FcRn pełni funkcję receptora na powierzchni błony enterocytu, a jego
powinowactwo do przeciwciał jest zależne od pH środowiska. U młodych ssaków treść
dwunastnicy i jelita czczego ma kwaśny odczyn, a więc niższy niż fizjologiczne pH krwi.
Transport przeciwciał zilustrowano na poniższym schemacie.
Na podstawie: M. Pyzik i inni, The Architect Behind the Immune and Nonimmune
Functions of IgG and Albumin, „Journal of Immunlogy” 194, 2015, s. 4595–4603.
1.1. (0–1)
Wybierz i zaznacz makroelement, który może wejść w skład białka wyłącznie w wyniku
modyfikacji potranslacyjnej.
węgiel
wodór
azot
tlen
fosfor
siarka
1.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych we wstępie do zadania informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka
FcRn. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.
1.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis transportu przeciwciał przez
komórkę nabłonka jelita z mleka matki do krwiobiegu niemowlęcia. W każdym nawiasie
podkreśl właściwe określenie.
Przeciwciała dostają się z treści jelita niemowlęcia do wnętrza enterocytu na zasadzie
(dyfuzji wspomaganej / endocytozy), a następnie wydostają się z niego do jego krwiobiegu
w procesie (dyfuzji prostej / egzocytozy).
1.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego przez barierę jelitową do krwiobiegu niemowlęcia przedostają
się wyłącznie przeciwciała klasy IgG, mimo że w mleku matki są zawarte także
przeciwciała klasy IgA. W odpowiedzi uwzględnij rolę białka FcRn.
Oprócz 20 aminokwasów biogennych, wchodzących w skład białek wszystkich organizmów,
w przyrodzie występują także inne aminokwasy, np. L-kanawanina. Występuje ona wyłącznie
u roślin bobowatych, m.in. w ich nasionach, gdzie pełni funkcję magazynu azotu –
makroelementu niezbędnego do syntezy wielu związków podczas kiełkowania nasion.
L-kanawanina zabezpiecza również nasiona przed zjadaniem ich przez roślinożerne owady.
Toksyczne działanie L-kanawaniny na owady wynika z jej podobieństwa strukturalnego
do argininy – aminokwasu naturalnie występującego w białkach.
Podczas syntezy białek w miejsca, gdzie powinna znaleźć się arginina, włączana bywa
L-kanawanina, co zmienia liczbę i rodzaj oddziaływań między aminokwasami w łańcuchu
polipeptydowym. Białka mające w swej strukturze L-kanawaninę wykazują niską aktywność
biologiczną lub jej brak, co u owadów prowadzi m.in. do spowolnienia wzrostu larw, opóźnienia
lub zakłócenia w przepoczwarczaniu. Większość owadów nasionożernych nie zjada nasion
zawierających L-kanawaninę. Jednak larwy chrząszcza Caryedes brasiliensis, które żywią się
wyłącznie nasionami tropikalnego pnącza z rodziny bobowatych (Dioclea megacarpa), mają
zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.
Na podstawie: P. Staszek, A. Antosik, U. Krasuska, A. Gniazdowska, L-kanawanina – niebiałkowy aminokwas toksyczny
dla zwierząt i roślin, „Edukacja Biologiczna i Środowiskowa” 3(52), 2014.
3.1. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego włączanie L-kanawaniny w miejsce argininy w czasie syntezy białek
enzymatycznych prowadzi do powstawania enzymów o obniżonej aktywności
katalitycznej.
3.2. (0–1)
Uzasadnij, że współżycie korzeni roślin bobowatych z bakteriami wiążącymi azot
atmosferyczny ma znaczenie dla syntezy L-kanawaniny przez te rośliny.
3.3. (0–1)
Spośród wymienionych związków chemicznych wybierz i podkreśl nazwy tych
zawierających atomy azotu.
cytozyna
celuloza
cholesterol
ATP
ryboza
3.4. (0–1)
Wyjaśnij, jakie znaczenie adaptacyjne dla chrząszcza Caryedes brasiliensis
ma zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.
Prolaktyna, wydzielana przez gruczołową część przysadki mózgowej, jest jednołańcuchowym
polipeptydem złożonym ze 199 aminokwasów, powstającym w wyniku odcięcia peptydu
sygnałowego liczącego 28 aminokwasów.
Na poniższym schemacie przedstawiono strukturę przestrzenną cząsteczki dojrzałej ludzkiej
prolaktyny.
Na podstawie: S.J. Konturek, Fizjologia człowieka, Wrocław 2013;
Protein Data Bank, https://www.rcsb.org/structure/1RW5.
1.1. (0–1)
Określ dominującą strukturę II-rzędową w cząsteczce dojrzałej ludzkiej prolaktyny.
1.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka
– prolaktyny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cech budowy tego białka.
1.3. (0–1)
Podaj całkowitą liczbę kodonów w mRNA stanowiącym matrycę podczas syntezy
prolaktyny.
Związki osmotycznie czynne to takie, których obecność w roztworze jest przyczyną napływu
wody do roztworu przez błony biologiczne. Takim związkiem jest np. laktoza. Prawie
wszystkie niemowlęta i dzieci są zdolne do trawienia laktozy. U większości dorosłych
nie występuje enzym laktaza, który katalizuje hydrolizę laktozy. U dorosłych z niedoborem
laktazy, po spożyciu mleka krowiego w świetle jelita cienkiego gromadzi się laktoza, która nie jest wchłaniana z jelita cienkiego do krwi i przechodzi dalej do jelita grubego.
a)
Podaj nazwę grupy związków organicznych, do których należy laktoza.
b)
Wyjaśnij, dlaczego u osób spożywających mleko niedobór enzymu laktazy może być przyczyną wzdęć i biegunek. W odpowiedzi uwzględnij proces przeprowadzany przez bakterie jelitowe.
c)
Określ, w jaki sposób osobom z nietolerancją laktozy umożliwia się spożywanie produktów mlecznych.
Oceń, czy poniższe informacje dotyczące funkcji i właściwości wody są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem, ponieważ naładowane cząsteczki substancji rozpuszczonej są przyciągane przez jej niepolarne cząsteczki.
P
F
2.
Woda jest metabolitem wielu reakcji chemicznych – jest produktem fotosyntezy i substratem oddychania tlenowego.
P
F
3.
Woda ma małe ciepło parowania, dzięki czemu możliwe jest pozbywanie się ciepła z organizmu.
Nukleozydy są związkami, które powstają przez połączenie zasady azotowej purynowej lub
pirymidynowej z cukrem. Natomiast nukleozydy, do których zostaje dołączona reszta kwasu
fosforowego, to nukleotydy. W kwasach nukleinowych, których monomerami są nukleotydy,
cukrem jest ryboza lub deoksyryboza.
Na schemacie przedstawiono nukleozydy z zasadami pirymidynowymi.
Na podstawie: B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 168, 189.
a)
Podaj oznaczenie literowe nukleozydu, który w przedstawionej tu postaci nie występuje w kwasach nukleinowych organizmów żywych. Uzasadnij swój wybór.
b)
Korzystając ze wzoru, w którym ponumerowano atomy węgla w cząsteczce cukru, określ, w którym miejscu i jakim wiązaniem może przyłączyć się do tej cząsteczki reszta kwasu fosforowego i utworzyć nukleotyd.
Kolagen jest zbudowany z trzech łańcuchów polipeptydowych. Każdy łańcuch składa się
z powtarzającego się tripeptydu, mającego sekwencję Gly-X-Y, w którym Gly to glicyna, a X i Y
mogą być jakimikolwiek aminokwasami, ale najczęściej: X – jest proliną, a Y – hydroksyproliną.
Każdy łańcuch, zbudowany z ok. tysiąca aminokwasów, ma strukturę α-helisy. Trzy łańcuchy
polipeptydowe (α-helisy), owijając się wokół siebie, tworzą trójniciową helisę wyższego
rzędu, która jest utrzymywana głównie dzięki wiązaniom wodorowym powstającym między
grupami aminowymi glicyn jednej helisy i grupami hydroksylowymi jednej z pozostałych
helis. W stabilizowaniu struktury trójniciowej helisy biorą również udział grupy –OH
hydroksyproliny. Na rysunku schematycznie przedstawiono biosyntezę kolagenu.
Na podstawie: Pod redakcją T. Le, K. Krause, First Aid for the Basic Sciences General Principles,
New York 2009, s. 127;
B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 55–56.
a)
Korzystając z rysunku i swojej wiedzy, przedstaw etapy biosyntezy kolagenu. W tym celu uzupełnij tabelę, wpisując w odpowiednich rubrykach nazwę organellum, cyfrę oznaczającą proces (1–5) oraz rodzaj procesu, jaki w nim zachodzi.
Nazwa organellum
Cyfra oznaczająca proces
Rodzaj procesu
b)
Na podstawie informacji zawartych w tekście przedstaw strukturę pierwszorzędową kolagenu, zapisując fragment łańcucha złożonego z dziewięciu aminokwasów.
c)
Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.
Przedstawiony na rysunku proces biosyntezy kolagenu zachodzi w komórkach
tkanki łącznej płynnej – limfocytach.
tkanki łącznej stałej – fibroblastach.
tkanki mięśniowej – miocytach.
wątroby – hepatocytach.
d)
Wiedząc, że podczas biosyntezy kolagenu (w procesie przyłączania grup –OH do proliny) jest niezbędny kwas askorbinowy, wyjaśnij, dlaczego niedobór witaminy C (kwasu askorbinowego) może powodować zmniejszenie szczelności naczyń krwionośnych.
