Oto lista zadań maturalnych z danego działu biologii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji, uniknąć duplikatów zadań lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.
Na rysunku przedstawiono fragmenty cząsteczek dwóch rodzajów kwasów nukleinowych
i występujące w nich zasady azotowe.
a)
Podaj nazwy kwasów nukleinowych – I i II – przedstawionych na rysunku.
I. II.
b)
Na podstawie rysunku podaj jedną, widoczną na rysunkach, różnicę w strukturze i jedną różnicę w składzie chemicznym kwasów nukleinowych I i II. W odpowiedzi uwzględnij budowę obu kwasów nukleinowych.
Kolageny to białka będące głównym składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej zwierząt. Ich
główną funkcją jest utrzymanie integralności strukturalnej i sprężystości tkanki łącznej. Kolagen
jest syntetyzowany w formie łańcuchów α, będących produktem ekspresji odrębnych genów.
Te łańcuchy zawierają duże ilości lizyny i proliny – głównych składników kolagenu stabilizujących
jego cząsteczkę. Aminokwasy te następnie ulegają hydroksylacji z udziałem hydroksylaz, których
kofaktorem w tym procesie jest witamina C, pobudzająca także bezpośrednio syntezę kolagenu
przez aktywację transkrypcji kodujących go genów. W kolejnym etapie łańcuchy α łączą się
trójkami za pomocą mostków dwusiarczkowych, w wyniku czego powstaje prokolagen.
Z cząsteczek prokolagenu wydzielonych poza komórkę powstają cząsteczki kolagenu, które mogą
agregować w większe struktury, takie jak włókienka, włókna lub sieci.
Na podstawie: J. Kawiak, J. Zabel, Seminaria z cytofizjologii, Wrocław 2002;
K.A. Czubak, H.M. Żbikowska, Struktura, funkcja i znaczenie biomedyczne kolagenów, Ann. Acad. Med. Siles.,
4/2014.
a)
Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – prokolagenu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.
b)
Na podstawie przedstawionych informacji i własnej wiedzy wyjaśnij, dlaczego przy niedoborze witaminy C mogą pękać naczynia krwionośne. W odpowiedzi uwzględnij budowę naczyń krwionośnych.
Skrobia i celuloza, należące do węglowodanów, są polimerami zbudowanymi z monomerów
glukozy. W skrobi cząsteczki glukozy łączą się wiązaniem α-1,4-glikozydowym, tworząc
łańcuchy, które się rozgałęziają (dzięki powstawaniu wiązania α-1,6-glikozydowego)
i zwijają się w helisę.
Celuloza, w której monomery glukozy są wydłużone i łączą się wiązaniem
β-1,4-glikozydowym, tworzy długie, proste łańcuchy ułożone równolegle. Między grupami
hydroksylowymi (-OH) monomerów glukozy powstają liczne wiązania wodorowe.
Wykaż, że budowa opisanych polimerów ma związek z ich funkcją w komórce roślinnej.
Kolageny to białka będące głównym składnikiem macierzy zewnątrzkomórkowej zwierząt. Ich
główną funkcją jest utrzymanie integralności strukturalnej i sprężystości tkanki łącznej. Kolagen
jest syntetyzowany w formie łańcuchów α, będących produktem ekspresji odrębnych genów.
Te łańcuchy zawierają duże ilości lizyny i proliny – głównych składników kolagenu stabilizujących
jego cząsteczkę. Aminokwasy te następnie ulegają hydroksylacji z udziałem hydroksylaz, których
kofaktorem w tym procesie jest witamina C, pobudzająca także bezpośrednio syntezę kolagenu
przez aktywację transkrypcji kodujących go genów. W kolejnym etapie łańcuchy α łączą się
trójkami za pomocą mostków dwusiarczkowych, w wyniku czego powstaje prokolagen.
Z cząsteczek prokolagenu wydzielonych poza komórkę powstają cząsteczki kolagenu, które mogą
agregować w większe struktury, takie jak włókienka, włókna lub sieci.
Na podstawie: J. Kawiak, J. Zabel, Seminaria z cytofizjologii, Wrocław 2002;
K.A. Czubak, H.M. Żbikowska, Struktura, funkcja i znaczenie biomedyczne kolagenów, Ann. Acad. Med. Siles.,
4/2014.
3.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – prokolagenu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.
3.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji i własnej wiedzy wyjaśnij, dlaczego przy niedoborze witaminy C mogą pękać naczynia krwionośne. W odpowiedzi uwzględnij budowę naczyń krwionośnych.
Rycyna znajdująca się w nasionach rącznika pospolitego jest białkiem silnie trującym dla
człowieka. Cząsteczka rycyny składa się z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych: RTA
i RTB, które są połączone mostkiem dwusiarczkowym. Łańcuch RTA zawiera sekwencje
ułożone w postaci α-helisy i β-harmonijki. Jest on enzymem (N-glikozydazą RNA)
rozrywającym wiązania glikozydowe i usuwającym cząsteczkę adeniny w dużej podjednostce
rybosomalnego RNA. Łańcuch RTB jest lektyną, która łączy się z galaktozą – składnikiem
receptorów występujących na powierzchni wielu komórek. Trucizna związana na powierzchni
komórki może wniknąć do jej wnętrza drogą endocytozy.
Osobno żaden z peptydów rycyny nie jest trucizną dla człowieka. Peptyd RTA występuje
w wielu roślinach, np. w jęczmieniu.
Na podstawie: S. Olsnes, A. Pihl, Different biological properties of the two constituent peptide chains of ricin a toxic protein [...], „Biochemistry” 12 (16), 1973.
1.1. (0–1)
Na podstawie tekstu określ, jaka jest najwyższa rzędowość struktury cząsteczki rycyny (1-, 2-, 3- czy 4-rzędowa). Odpowiedź uzasadnij.
Cząsteczka rycyny ma strukturę : – rzędową, ponieważ
1.2. (0–1)
Odwołując się do właściwości łańcucha polipeptydowego rycyny RTA, wyjaśnij, dlaczego rycyna działa toksycznie na komórki.
1.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego możemy bezpiecznie spożywać produkty z jęczmienia, mimo że zawiera on peptyd RTA. W odpowiedzi uwzględnij właściwości obu łańcuchów polipeptydowych rycyny.
Cholesterol jest związkiem organicznym, który przez większość ludzi uważany jest
za szkodliwy dla zdrowia. Jednak cholesterol pełni w organizmie ważne funkcje biologiczne
i jego obecność w organizmie jest konieczna.
Podaj przykład pozytywnej roli cholesterolu w organizmie człowieka.
Tkanka chrzęstna utworzona jest z owalnych komórek z wyraźnie widocznym jądrem
komórkowym. Komórki występują pojedynczo lub w skupieniach po kilka w substancji
pozakomórkowej, której głównymi składnikami są włókna kolagenowe i elastynowe
(sprężyste). Obecność tych włókien ma decydujący wpływ na mechaniczne właściwości
tkanki chrzęstnej.
a)
Wybierz spośród podanych poniżej grup związków organicznych tę grupę, do której należy kolagen.
węglowodany
tłuszcze
białka
b)
Podaj właściwość, jaką kolagen nadaje tkance chrzęstnej.
Na schemacie przedstawiono fragment cząsteczki białka o strukturze III-rzędowej oraz
warunkujące tę strukturę różne oddziaływania występujące pomiędzy łańcuchami bocznymi
aminokwasów: wiązania chemiczne oparte na przyciąganiu elektrostatycznym (1), wiązania
kowalencyjne (2), interakcje hydrofobowe (3) i oddziaływania jonowe (4).
1.1. (0–1)
Podaj nazwy wiązań chemicznych stabilizujących III-rzędową strukturę białka, oznaczonych na schemacie numerami 1. i 2.
1.2. (0–1)
Na przykładzie enzymów białkowych wyjaśnij, w jaki sposób struktura przestrzenna białka warunkuje jego funkcję katalityczną. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm działania enzymów.
Uzupełnij tabelę dotyczącą enzymów trawiących białka w przewodzie pokarmowym człowieka. Wpisz w odpowiednie miejsca tabeli nazwy narządów, w których wymienione enzymy są wytwarzane oraz nazwy odcinków przewodu pokarmowego, w których one działają.
Enzym
Narząd, w którym enzym jest wytwarzany
Odcinek przewodu pokarmowego, w którym enzym działa
Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy we krwi kręgowców.
Połączenie się insuliny z receptorami błonowymi komórek wątroby i mięśni skutkuje
zwiększeniem liczby białek transportujących glukozę do komórek. Ponadto insulina zwiększa
wychwytywanie aminokwasów przez komórki oraz pobudza transkrypcję i translację.
Insuliny różnych gatunków zwierząt i człowieka różnią się nieznacznie składem
aminokwasów. Różnice te na ogół nie wpływają na ich aktywność biologiczną, gdy są one
podawane człowiekowi. Jednak rezultatem dłuższego podawania człowiekowi obcej insuliny
(np. wołowej) jest powstawanie przeciwciał hamujących jej działanie.
Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej. Obecnie
do jej produkcji wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się
odpowiednio przygotowane geny ludzkie warunkujące wytwarzanie insuliny.
Na podstawie: W. Traczyk, A.Trzebski, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2007.
Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki insuliny.
3.1. (0–1)
Uzasadnij, że insulina jest białkiem mającym strukturę IV-rzędową.
3.2. (0–1)
Przyporządkuj wszystkie wymienione poniżej informacje (1–4) do dwóch kategorii: I – czynniki stymulujące wydzielanie insuliny i II – skutki działania insuliny. Zapisz ich numery w odpowiednich kolumnach tabeli.
wysoki pozom glukozy we krwi
prawidłowy poziom glukozy we krwi
wzmożona synteza glikogenu w komórkach mięśni i wątroby
wzmożona synteza białek w komórkach mięśni i wątroby
I. Czynniki stymulujące wydzielanie insuliny
II. Skutki działania insuliny
3.3. (0–1)
Określ, czy insulina jest hormonem pobudzającym w komórkach mięśni i wątroby reakcje anaboliczne, czy – kataboliczne. Odpowiedź uzasadnij.
3.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego gen człowieka, warunkujący wytwarzanie insuliny musi być przed wprowadzeniem do komórek bakterii odpowiednio przygotowany, aby uległ w nich prawidłowej ekspresji.
3.5. (0–1)
Określ, czy zmodyfikowane bakterie Escherichia coli wykorzystywane do wytwarzania insuliny ludzkiej są organizmami transgenicznymi. Odpowiedź uzasadnij.
3.6. (0–1)
Wykaż, że podawanie człowiekowi choremu na cukrzycę insuliny typu ludzkiego produkowanej przez bakterie ma mniejsze skutki uboczne niż długotrwałe podawanie insuliny zwierzęcej.
Acyklowir (ACV) to jeden z leków przeciwwirusowych. Jest on pochodną deoksyguanozyny,
w której zmodyfikowana została reszta cukrowa. Uzyskany w ten sposób analog
nukleozydowy jest specyficznym inhibitorem replikacji wirusa opryszczki, ospy wietrznej
i półpaśca.
W zainfekowanej wirusem komórce acyklowir (ACV) uzyskuje aktywność wtedy,
gdy w wyniku trzech kolejnych etapów fosforylacji zostanie przekształcony do postaci
trifosforanu. W genomie wirusa, który stanowi liniowy, dwuniciowy DNA, znajduje się
gen kodujący enzym kinazę tymidynową, która umożliwia pierwszą fosforylację ACV, natomiast kolejne fosforylacje tego związku są katalizowane przez enzymy zainfekowanej komórki,
aż do powstania trifosforanu. W ten sposób ACV wprowadzany jest do puli nukleotydów,
jako substrat dla polimerazy DNA wirusa, w wyniku czego staje się konkurentem deoksyguanozynotrifosforanu. Gdy trifosforan ACV zostanie włączony do nowo
zreplikowanego łańcucha wirusowego DNA, zaczyna działać jako sygnał kończący replikację, gdyż pozbawiony jest grupy 3’OH.
Stwierdzono, że komórkowa polimeraza DNA nie jest wrażliwa na trifosforan acyklowiru.
Na podstawie J. Nicklin, K. Graeme-Cook, R. Killington: Krótkie wykłady. Mikrobiologia. Warszawa 2008.
6.1. (0–1)
Spośród rysunków A–D przedstawiających wybrane nukleozydy wybierz i zaznacz deoksyguanozynę. Podaj, na czym polega różnica między budową nukleotydu a budową nukleozydu w DNA.
6.2. (0–2)
Na podstawie analizy tekstu uzupełnij zdania 1. i 2., tak aby były prawdziwe: podkreśl właściwe określenia w nawiasach oraz oznaczenia literowe odpowiednich informacji spośród A–C.
Informacje:
komórkowa polimeraza DNA nie rozpoznaje trifosforanu ACV jako substratu w procesie replikacji.
wirusowa polimeraza DNA dobudowuje do replikowanej nici DNA trifosforan ACV
w miejsce nukleotydu guaninowego.
w tych komórkach brakuje kinazy tymidynowej niezbędnej do ufosforylowania ACV.
Zdanie 1. Acyklowir jest (szkodliwy/nieszkodliwy) dla zdrowych, niezainfekowanych
komórek człowieka, ponieważ A / B / C.
Zdanie 2. Acyklowir jest (szkodliwy/nieszkodliwy) dla komórek człowieka zainfekowanych
wirusem, ponieważ A / B / C.
6.3. (0–1)
Wymienione poniżej etapy infekcji wirusowej uporządkuj we właściwej kolejności – wpisz w tabelę numery 2–5.
Etapy infekcji wirusowej
Kolejność
Łączenie białek wirusowych z materiałem genetycznym wirusa.
Rozpoznawanie przez cząstki wirusa odpowiednich receptorów na powierzchni atakowanej komórki.
1
Uwalnianie nowych wirionów.
Replikacja materiału genetycznego wirusa.
Wnikanie wirionu do wnętrza komórki i rozpad kapsydu.
W białkach zbudowanych z jednego łańcucha polipeptydowego wyróżnia się strukturę
pierwszo-, drugo- i trzeciorzędową. Jeżeli w skład białka wchodzą co najmniej dwa łańcuchy
polipeptydowe, to białko takie ma także strukturę czwartorzędową. Każda ze struktur jest
stabilizowana przez odpowiednie wiązania chemiczne.
Na rysunku przedstawiono dwa białka – mioglobinę i hemoglobinę.
Porównaj oba rodzaje białek przedstawione na rysunku – wpisz w tabelę właściwe informacje.
Poniższy tekst opisuje podobieństwa i różnice w składzie pierwiastkowym głównych grup
związków organicznych występujących w organizmie.
Uzupełnij tekst − wpisz w wyznaczone miejsca nazwy pierwiastków wybranych spośród wymienionych. Niektóre nazwy pierwiastków mogą być użyte w tekście więcej niż jeden raz.
azot fosfor potas węgiel krzem tlen siarka wodór
W skład węglowodanów, białek, lipidów i kwasów nukleinowych wchodzą trzy podstawowe
pierwiastki: , , . Oprócz tych pierwiastków białka zawierają
jeszcze: i siarkę. W kwasach nukleinowych nie ma pierwiastka występującego
w białkach, którym jest , ale jest , którego nie ma w składzie białek
(niemodyfikowanych potranslacyjnie).
Cząsteczki fosfolipidów mają jednocześnie właściwości hydrofilowe i hydrofobowe. Ta cecha
odgrywa istotną rolę w samoistnym organizowaniu się cząsteczek fosfolipidów
w środowisku wodnym w liposomy, czyli struktury mające postać mikropęcherzyków.
Liposomy, np. lipoproteiny krwi, występują w organizmach. Są też produkowane
i wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Wewnątrz liposomów
umieszcza się np. zawiesiny leków. Dodatkowe umieszczenie odpowiednich cząsteczek
sygnałowych w warstwie lipidowej liposomów sprawia, że łatwiejsze staje się dostarczenie
ich zawartości do wnętrza komórek mających określone receptory rozpoznające i wiążące te
cząsteczki sygnałowe. Na poniższych rysunkach przedstawiono budowę liposomu (I) i fuzję
liposomu z błoną komórkową (II).
4.1. (0–1)
Podaj, która część cząsteczki fosfolipidu – 1 czy 2 – ma właściwości hydrofilowe. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając informacje przedstawione na rysunku I.
4.2. (0–1)
Podaj wspólną cechę budowy liposomu i błony komórkowej, dzięki której liposomy mogą ulegać fuzji z tą błoną.
4.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego dzięki wprowadzeniu określonych cząsteczek sygnałowych do błony liposomu można zwiększyć skuteczność leku w nich podawanego.
Poniżej wymieniono niektóre właściwości fizykochemiczne wody.
A. duże napięcie powierzchniowe;
B. duże ciepło parowania;
C. maksymalna gęstość w temperaturze 4°C.
Uzupełnij zdania (1.–3.) tak, aby były prawdziwe – wpisz na początku zdania oznaczenie literowe wybranej właściwości wody (A–C), a następnie dokończ zdanie: wyjaśnij, w jaki sposób dana właściwość warunkuje funkcjonowanie wymienionych organizmów.
umożliwia poruszanie się niektórych gatunków owadów po powierzchni wody, ponieważ
umożliwia przetrwanie ryb słodkowodnych podczas zimy przy dnie zamarzających zbiorników, ponieważ
umożliwia pozbywanie się nadmiaru ciepła z organizmu człowieka podczas pocenia się, ponieważ
Przyporządkuj każdemu z wymienionych związków organicznych odpowiedni pierwiastek, którego obecność w danym związku jest kluczowa dla jego funkcji w organizmie.
