Biologia - Zadania autorskie BiologHelp 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)

Zadanie 1. (1 pkt)

Skład organizmów Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

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.

Zadanie 2. (1 pkt)

Skład organizmów Podaj/wymień

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.

Oznaczenie literowe:
Wymieniony węglowodan jest

Zadanie 3. (3 pkt)

Budowa i funkcje komórki Podaj/wymień

Dzięki rozwiniętej strukturze kompartmentów w komórkach eukariotycznych mogą obok siebie zachodzić różne, często przeciwstawne procesy. W przypadku organizmów wielokomórkowych stopień rozwinięcia poszczególnych kompartmentów czy liczba określonego typu organelli wiąże się ze specjalizacją danej komórki do pełnienia specyficznej funkcji.

Poniżej przedstawiono schemat budowy typowej komórki zwierzęcej.

3.1. (0–2)

Na powyższym schemacie zaznaczono klamrą pewną strukturę wewnątrzkomórkową. Podaj nazwę tej struktury. Biorąc pod uwagę jej funkcję w komórce podkreśl 2 typy komórek człowieka spośród niżej wymienionych, u których struktura ta będzie najlepiej rozwinięta.

Nazwa struktury:

Typy komórek eukariotycznych:

erytrocyty
adipocyty
komórki gruczołowe trzustki
komórki gruczołowe kory nadnerczy
plazmocyty

3.2. (0–1)

Część organelli komórkowych powstała w toku ewolucji komórki eukariotycznej poprzez kompartmentację komórki, jednak niektóre z organelli posiadają na tyle specyficzną budowę, że bardziej prawdopodobne jest iż powstały na skutek wchłonięcia przez komórkę eukariotyczną organizmów prokariotycznych. Pogląd taki zgodny jest z teorią pierwotnej endosymbiozy.

Podaj nazwy dwóch organelli występujących w komórkach eukariotycznych, które zgodnie z teorią pierwotnej endosymbiozy mają pochodzenie prokariotyczne. Przedstaw dwa argumenty przemawiające za endosymbiotycznym pochodzeniem tych organelli, odnoszące się do ich budowy.

Nazwy organelli:

Argumenty przemawiające za ich endosymbiotycznym pochodzeniem:

Zadanie 4. (3 pkt)

Enzymy Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Na poniższym schemacie przedstawiono sposób regulacji pewnego szlaku metabolicznego zachodzącego w komórce. Produkty pośrednie tego szlaku nie są przez komórkę wykorzystywane w innych przemianach metabolicznych.

4.1. (0–2)

Na podstawie schematu oceń, czy poniższe informacje dotyczące przedstawionego na nim szlaku metabolicznego są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Powyższy schemat przedstawia cykl przemian anabolicznych. P F
2. Produkt końcowy łączy się z centrum aktywnym enzymu zmieniając jego kształt i prowadząc do inhibicji działania enzymu. P F
3. Przedstawiony na schemacie sposób regulacji przemian metabolicznych polega na ujemnym sprzężeniu zwrotnym. P F

4.2. (0–1)

Posługując się informacjami przedstawionymi na schemacie i wstępie do zadania określ, czy korzystniejsze dla zasobów energetycznych komórki jest zahamowanie omawianego szlaku metabolicznego na jego pierwszym czy ostatnim etapie w przypadku uzyskania odpowiedniej ilości produktu końcowego. Odpowiedź uzasadnij.

Zadanie 5. (1 pkt)

Budowa i funkcje komórki Podaj/wymień

Apoptoza, określana także programowaną śmiercią komórki, stanowi bardzo istotny proces zachodzący w organizmach wielokomórkowych, zapewniający im prawidłowy rozwój oraz chroniący przed utrwalaniem nabytych przez komórki patologii. Różni się od nekrozy (martwicy) tym, że najczęściej jest zjawiskiem naturalnym w organizmie i nie wywołuje procesu zapalnego. Apoptoza następuje po zaistnieniu odpowiedniego sygnału pochodzącego z wnętrza komórki lub z jej otoczenia i wiąże się z aktywacją co najmniej jednego z dostępnych szlaków aktywacji programowanej śmierci komórki.

Na podstawie własnej wiedzy podaj dwa przykłady korzyści dla organizmu wielkokomórkowego, wynikające z apoptozy. W odpowiedzi posłuż się przykładami przypadków, w których zachodzi to zjawisko.

Zadanie 6. (3 pkt)

Ewolucjonizm i historia życia na ziemi Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Poniżej zamieszczono kladogram przedstawiający hipotetyczne pokrewieństwa między grupami dinozaurów gadzio- i ptasiomiednicznych. Na ilustracji wyróżniono również dwa przykładowe gatunki wraz z przedstawieniem budowy ich miednic.

6.1. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia, odnoszące się do zilustrowanych powyżej zależności ewolucyjnych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Zgodnie z przedstawionym kladogramem ptaki wywodzą się od dinozaurów ptasiomiednicznych. P F
2. Zgodnie z przedstawionym kladogramem Eoraptor lunesis jest bliżej spokrewniony z ptakami niż z Zauropodomorfami. P F
3. Zgodnie z przedstawionym kladogramem grupa systematyczna, która składałaby się z Teropodów i Zauropodomorfów byłaby grupą monofiletyczną. P F

6.2. (0–1)

Określ, czy miednice dinozaurów gadzio- i ptasiomiednicznych są przykładem struktur homologicznych czy analogicznych. Odpowiedź uzasadnij.

Zadanie 7. (1 pkt)

Prokarionty Podaj/wymień

Bakterie dzielimy na różne grupy m.in. ze względu na cechy morfologiczne komórek czy inne ich właściwości. Jeden z powszechnie stosowanych podziałów wyróżnia bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Opracowany on został przez Hansa Christiana Grama i wynika z odmiennego barwienia się komórek bakterii przy zastosowaniu specjalnej procedury. Odmienne barwienie wynika z różnic w budowie komórek tych dwóch grup.

Podaj dwie zasadnicze różnice w budowie komórek bakterii Gram-ujemnych odróżniające je od bakterii Gram-dodatnich.

Zadanie 8. (2 pkt)

Grzyby Ekologia Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Mikoryza określa formę interakcji grzyba z korzeniami rośliny. Wyróżniamy ektomikoryzę, w której strzępki grzyba otaczają korzenie rośliny oraz mikoryzę arbuskularną (AM), w przypadku której strzępki grzyba wnikają do komórek korzeni. Arbuskularne grzyby mikoryzowe (AMF) stanowią kluczowe organizmy pełniące liczne role w ekosystemie. Zewnętrzna sieć strzępek grzybów przenika do skał i gleb otaczających korzenie roślin zwiększając 100 a nawet 1000-krotnie powierzchnię wchłaniania korzeni. Kilkakrotnie wykazano, że AMF może zwiększać tolerancję roślin na suszę i zasolenie. Wiadomo również, że AMF łagodzą stres roślin związany z metalami ciężkimi w podłożu.

Tereny zdegradowane przez przemysł, np. poprzez wydobycie węgla i rud metali często są trudne do zrekultywowania. Wiąże się to m.in. z brakiem warstwy gleby na hałdach odpadów wydobywczych, zmienionymi stosunkami wodnymi, zasoleniem i skażeniem metalami ciężkimi.

Asmelash F, Bekele T and Birhane E (2016) The Potential Role of Arbuscular Mycorrhizal Fungi in the Restoration of Degraded Lands. Front. Microbiol. 7:1095.

8.1. (0–1)

Określ rodzaj zależności między grzybem a rośliną występujący w mikoryzie. Odpowiedź uzasadnij podając po jednym przykładzie korzyści lub strat dla obu stron interakcji.

8.2. (0–1)

Na podstawie powyższego tekstu uzasadnij twierdzenie, że obecność arbuskularnych grzybów mikoryzowych w podłożu może mieć korzystny wpływ na proces odtworzenia roślinności na terenach zniszczonych przez przemysł.

Zadanie 9. (1 pkt)

Protisty Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Poniżej przedstawiono schemat budowy jednego z orzęsków.

Określ, czy wyżej przedstawiony orzęsek jest gatunkiem słodko- czy słonowodnym. Odpowiedź uzasadnij odwołując się do jednego z elementów budowy widocznego na schemacie oraz pełnionej przez niego funkcji.

Zadanie 10. (1 pkt)

Protisty Podaj/wymień

Niektóre protisty mogą prowadzić pasożytniczy tryb życia wywołując choroby u zwierząt oraz człowieka. Jednym z takich protistów jest Toxoplasma gondiI wywołująca toksoplazmozę. Postaci rozwojowe tego protista występują w jelitach kotów oraz tkankach prawie wszystkich gatunków ssaków. U człowieka występują dwie postaci choroby: toksoplazmoza wrodzona oraz nabyta. Konsekwencje toksoplazmozy wrodzonej są najczęściej dużo poważniejsze, ponieważ do zakażenia dochodzi jeszcze w życiu płodowym, w trakcie rozwoju narządów. Zakażenie nabyte u człowieka dorosłego, bez deficytów układu odpornościowego, przebiega najczęściej bezobjawowo.

Podaj dwie przykładowe drogi zarażenia Toxoplasma gondii występujące u człowieka.

Zadanie 11. (3 pkt)

Nasienne Rośliny - pozostałe Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Poniżej zamieszczono ilustracje przedstawiające cechy budowy dwóch gatunków roślin.

A
B

11.1. (0–2)

Bazując na cechach budowy przedstawionych na powyższych ilustracjach zaklasyfikuj gatunek A oraz B do odpowiedniej grupy roślin, podając jej nazwę spośród wymienionych: mchy, paprocie, rośliny nasienne.
Rozstrzygnij, która grupa roślin - reprezentowana przez gatunek A czy B - jest lepiej przystosowana do życia w środowisku lądowym. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do dwóch cech budowy roślin z tej grupy niewystępujących w grupie gorzej przystosowanej oraz do warunków życia w środowisku lądowym.

Gatunek A należy do
Gatunek B należy do

Lepiej przystosowane do życia w środowisku lądowym są
ponieważ

11.2. (0–1)

Organy roślinne ulegały w toku ewolucji różnym modyfikacjom poprawiającym przystosowanie roślin do środowiska ich życia. Przykładowo bulwy ziemniaka stanowią modyfikację łodygi zaś ciernie kaktusa wykształciły się z liści.

Określ dwie korzyści dla rośliny wynikające z przekształcenia jej liści w ciernie.

Zadanie 12. (2 pkt)

Fizjologia roślin Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Można w uproszczeniu przyjąć, że potencjał wody jest miarą zdolności do przyjęcia lub oddania wody przez roztwór zamknięty w przestrzeni, np. w obrębie komórki lub ksylemu. Jest on pochodną zależnego od stężenia substancji rozpuszczonych ciśnienia osmotycznego oraz ciśnienia fizycznego. Potencjał wody określa się wzorem:

ψ = ψo + ψc

gdzie:
ψo – potencjał osmotyczny, wynika ze stężenia substancji rozpuszczonych w roztworze, im jest ono większe tym potencjał osmotyczny mniejszy. Czysta woda ma potencjał osmotyczny równy 0. Dodanie do niej soli sprawi, że potencjał osmotyczny takiego roztworu będzie ujemny.
ψc – potencjał ciśnienia, jest proporcjonalny do ciśnienia wywieranego na roztwór, w przypadku komórek mowa jest o ciśnieniu turgorowym.

Potencjał wody określa się w MPa i przyjmuje się, że potencjał czystej wody równy jest 0. Woda w roślinie wędruje zawsze z roztworu o wyższym potencjale wody do roztworu o niższym (bardziej ujemnym) potencjale wody. Dodanie zatem do wody soli spowoduje, że woda będzie napływała do tego roztworu (zmniejszy się potencjał osmotyczny, a tym samym wodny).

Aktywny transport jonów K+ oraz idące za nim zmiany turgoru komórek szparkowych odpowiadają za mechanizm otwierania aparatów szparkowych.

12.1. (0–1)

Rozstrzygnij, przy jakim potencjale wody w komórkach szparkowych - wysokim czy niskim - następuje otwieranie aparatów szparkowych. Odpowiedź uzasadnij odnosząc się do mechanizmu otwierania aparatów szparkowych.

12.2. (0–1)

Rozstrzygnij, jaki potencjał wody występuje w komórkach miękiszu liści - wysoki czy niski - w czasie pasywnego transportu wody i soli mineralnych w roślinie. Odpowiedź uzasadnij odnosząc się do procesu odpowiedzialnego za zmianę potencjału wody komórek miękiszu liści w tym przypadku.

Zadanie 13. (1 pkt)

Fizjologia roślin Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Niektóre sukulenty (np. kaktusy czy agawy), ze względu na warunki bytowania wykształciły modyfikację zachodzenia procesu fotosyntezy, polegającą w istocie na rozdzieleniu asymilacji CO2 od cyklu Calvina. Określane są one często mianem roślin typu CAM (ang. Crassulacean Acid Metabolism). Rośliny te zasiedlają najczęściej gorące i suche środowiska.

Odnosząc się do istoty modyfikacji procesu fotosyntezy u roślin typu CAM wyjaśnij, w jaki sposób modyfikacja ta zwiększa zdolność tych roślin do przetrwania w zwykle zasiedlanym przez nie środowisku.

Zadanie 14. (4 pkt)

Fizjologia roślin Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Uczeń wykonał doświadczenie polegające na przygotowaniu 3 grup roślin jednego gatunku, zgodnie ze schematem poniżej.

Wszystkie rośliny były w tym samym wieku. Roślinom z grupy II uczeń usunął pąki wierzchołkowe pędu głównego, natomiast roślinom z grupy III po usunięciu pąków wierzchołkowych, na szczycie przyciętego pędu głównego przymocował bloczek agarozowy zawierający jeden z hormonów roślinnych.

W trakcie obserwacji uczeń odnotował rozwój pąków, a następnie pędów bocznych u roślin z grupy II. Podobny efekt nie wystąpił u roślin z pozostałych grup.

14.1. (0–1)

Posługując się schematem i opisem powyższego doświadczenia rozstrzygnij, która z grup roślin - I, II czy III - stanowiła grupę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.

14.2. (0–1)

Podaj nazwę zjawiska występującego u roślin, które było przedmiotem powyższego doświadczenia oraz nazwę hormonu roślinnego, który najprawdopodobniej zawarty był w bloczku agarozowym, zastępującym pąk wierzchołkowy u roślin z grupy III.

Nazwa zjawiska:

Nazwa hormonu roślinnego:

14.3. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Kluczowym mechanizmem zachodzenia tropizmów u roślin jest nierównomierne rozmieszczenie auksyn w obrębie organu ulegającego temu zjawisku. P F
2. Jednym z hormonów roślinnych spowalniającym dojrzewanie owoców jest etylen. P F
3. Korzenie roślin przejawiają zwykle geotropizm ujemny, zaś łodygi geotropizm dodatni. P F

Zadanie 15. (3 pkt)

Tkanki zwierzęce Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

Poniżej przedstawiono schematy budowy jednej z grup tkanek zwierzęcych.

15.1. (0–1)

Podaj nazwę rodzaju tkanek zwierzęcych przedstawionych na powyższych schematach oraz dwie wspólne cechy budowy charakterystyczne dla tego rodzaju tkanek.

Nazwa rodzaju tkanki zwierzęcej:

Wspólne cechy budowy:

15.2. (0–1)

Tkanka oznaczona na schemacie literą "E" stanowi najczęściej pokrycie ciała kręgowców. Zewnętrzna warstwa jej komórek może ulegać rogowaceniu.

Podaj nazwę tkanki oznaczonej na schemacie literą "E" oraz określ, jakie znaczenie dla pełnionej przez nią funkcji ma wielowarstwowy charakter tej tkanki.

15.3. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia, dotyczące połączeń międzykomórkowych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Połączenia zamykające (barierowe) spełniają funkcję uszczelniającą miedzy komórkami nabłonka, spełniając istotną rolę np. w przypadku nabłonka jelitowego. P F
2. Desmosomy łącząc się cytoszkieletem komórek pełnią rolę połączeń komunikacyjnych. P F
3. Bezpośrednią wymianę substancji między komórkami zwierzęcymi zapewniają plazmodesmy. P F

Zadanie 16. (2 pkt)

Układ hormonalny Układ wydalniczy Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Kluczowym hormonem odpowiedzialnym za gospodarkę wapniową organizmu człowieka jest parathormon. Jego wydzielanie wzrasta przy niskim poziomie Ca2+ we krwi, zaś efektem działania tego hormonu jest wzrost poziomu jonów Ca2+ we krwi. Jednym z mechanizmów działania parathormonu jest stymulacja syntezy aktywnej formy witaminy D (1,25- dihydroksycholekalcyferolu) zachodzącej w nerkach. W niektórych chorobach nerek ich wrażliwość na parathormon jest znacznie ograniczona.

Poniżej przedstawiono uproszczony schemat działania parathormonu i jego wpływu na gospodarkę wapniową organizmu.

16.1. (0–1)

Na podstawie tekstu wprowadzającego do zadania oraz powyższego schematu wyjaśnij, dlaczego choroba nerek prowadząca do ich niewrażliwości na parathormon może prowadzić do osłabienia wytrzymałości mechanicznej kości. W odpowiedzi uwzględnij znaczenie wapnia dla kości.

16.2. (0–1)

Podkreśl, spośród niżej wymienionych, nazwy dwóch substancji, które są obecne w moczu pierwotnym prawidłowo funkcjonującej nerki zdrowego człowieka, w stężeniu zbliżonym do stężenia w osoczu, jednak ich zawartość w moczu ostatecznym jest znikoma. Podaj nazwę procesu odpowiedzialnego za redukcję zawartości tych substancji w moczu ostatecznym.

  1. albuminy
  2. glukoza
  3. hemoglobina
  4. mocznik
  5. leucyna

Nazwa procesu:

Zadanie 17. (2 pkt)

Układ pokarmowy i żywienie Układ immunologiczny Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Celiakia (inaczej choroba trzewna) to choroba przewlekła o podłożu autoimmunologicznym. Występuje u osób predysponowanych genetycznie, u których spożycie glutenu indukuje wytwarzanie przeciwciał (np. przeciwko gliadynie, transglutaminazie tkankowej typu 2) prowadzących do uszkodzenia jelita cienkiego. Na skutek autoimmunologicznej reakcji zapalnej dochodzi do zaniku kosmków błony śluzowej w jelicie cienkim. Utrata tolerancji na gluten u osób predysponowanych może wystąpić w każdym wieku i może być związana z czynnikiem wyzwalającym takim jak infekcja jelitowa lub operacja. Kosmki jelitowe zwykle odnawiają się po zastosowaniu diety bezglutenowej.

17.1. (0–1)

Określ, jaki jest główny wpływ opisywanych w powyższym tekście zmian strukturalnych, zachodzących w jelicie cienkim osób z aktywną celiakią, na funkcję jelita cienkiego.

17.2. (0–1)

Na podstawie opisu celiakii załączonego do zadania rozstrzygnij, czy odpowiedź układu immunologicznego stymulowana podaniem glutenu u osób chorych na celiakię ma charakter swoisty czy nieswoisty. Odpowiedź uzasadnij.

Zadanie 18. (3 pkt)

Ryby Budowa i funkcje komórki Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Narządem oddechowym u większości ryb są skrzela osadzone na łukach skrzelowych. Osadzone na łukach skrzelowych listki skrzelowe posiadają dodatkowe wypustki zwiększające powierzchnię wymiany gazowej, określane mianem blaszek skrzelowych. Poza powierzchnią wymiany gazowej na zwiększenie efektywności wymiany gazowej w skrzelach wpływa także mechanizm wymiany przeciwprądowej.

Skrzela ryb promieniopłetwych pełnią również dodatkowe funkcje oprócz wymiany gazowej. Mogą one brać udział w usuwaniu produktów przemiany materii oraz w osmoregulacji. Istotną rolę w osmoregulacji pełnią obecne w skrzelach komórki solne (jonocyty). Komórki te odpowiedzialne są za aktywne pobieranie lub wydalanie soli, przy czym kierunek transportu zależny jest od środowiska życia ryby.

Na poniższym schemacie przedstawiono budowę skrzeli ryb wraz z kierunkami przepływu krwi i wody.

18.1. (0–1)

Wyjaśnij na czym polega mechanizm przeciwprądowy wymiany gazowej w skrzelach u ryb oraz w jaki sposób wpływa on na zwiększenie efektywności wymiany gazowej.

18.2. (0–1)

Uzupełnij poniższą tabelę dotyczącą osmoregulacji u ryb promieniopłetwych. Wykorzystaj sformułowania podane w nawiasach przy tytułach kolumn.

Środowisko życia Picie wody
(tak/nie)
Funkcja komórek solnych
(wydalanie/pobieranie soli)
Ilość wydalanego moczu
(duża/mała)
Słonowodne
Słodkowodne

18.3. (0–1)

Podkreśl, spośród wymienionych poniżej organelli komórkowych te, w które komórki solne powinny być szczególnie zasobne ze względu na swoją funkcję. Odpowiedź uzasadnij.

chloroplasty
mitochondria
lizosomy
aparaty Golgiego
peroksysomy

Uzasadnienie:

Zadanie 19. (1 pkt)

Układ nerwowy i narządy zmysłów Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W synapsach chemicznych przekazanie impulsu między neuronami lub między neuronem a efektorem zachodzi przy udziale neuroprzekaźnika. W przypadku synaps nerwowo-mięśniowych neuroprzekaźnikiem tym jest acetylocholina. Po dostaniu się acetylocholiny do szczeliny synaptycznej jest ona szybko rozkładana przez enzym o nazwie cholinoesteraza. Niektóre związki, takie jak pestycydy fosforoorganiczne blokują działanie cholinoesterazy. Przyczyną zgonu przy zatruciu tymi środkami bywa zwykle zaburzona funkcja mięśni oddechowych.

Na podstawie powyższego tekstu określ, jaki efekt na układ mięśniowy ma działanie pestycydów fosforoorganicznych. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do mechanizmu działania synapsy nerwowo-mięśniowej.

Zadanie 20. (3 pkt)

Układ kostny i mięśniowy Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Anatomicznie mięśnie podzielić można ze względu na ich kształt na płaskie, wrzecionowate i okrężne. Często występują one w parach, w których każdy z mięśni odpowiedzialny jest za ruch przeciwstawny do partnera. Mięśnie takie określamy mianem antagonistycznych. W zależności od wykonywanej czynności mięśnie antagonistyczne podzielić możemy na szereg rodzajów, np. zginacze i prostowniki, przywodziciele i odwodziciele.

Na poniższym schemacie przedstawiono budowę szkieletu kończyny górnej wraz z położeniem dwóch głównych mięśni ramienia.

20.1. (0–1)

Podaj nazwę kości oznaczonej na powyższym schemacie literą "A".

20.2. (0–1)

Przedstaw znaczenie antagonizmu mięśni dwu- i trójgłowego ramienia dla funkcji stawu łokciowego.

20.3. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego mięśnie szkieletowe człowieka posiadają przyczepy umiejscowione zazwyczaj na co najmniej dwóch różnych kościach, nie zaś w obrębie tej samej kości. W odpowiedzi uwzględnij funkcje mięśni szkieletowych.

Zadanie 21. (3 pkt)

Układ rozrodczy Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

U kobiet w okresie rozrodczym występują cykliczne zmiany w ich organizmach związane z działaniem układu rozrodczego. Kontrolowane są one głównie przez układ hormonalny. Na poniższej ilustracji przedstawiono wybrane zmiany zachodzące w cyklu menstruacyjnym kobiety.

21.1. (0–1)

Podaj nazwę hormonu oznaczonego na schemacie literą "Z", którego poziom wzrasta dopiero w fazie lutealnej. Określ, jakie zmiany hormon ten indukuje w błonie śluzowej macicy i jakie jest ich główne znaczenie w cyklu miesiączkowym.

Nazwa hormonu "Z":

21.2. (0–1)

Podaj nazwę hormonu oznaczonego na schemacie literą "X". Weź pod uwagę, jego podwyższony poziom w fazie folikularnej oraz obniżony w fazie lutealnej.

21.3. (0–2)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

  1. Podwyższone stężenie hormonu folikulotropowego (FSH) (stymuluje / hamuje) dojrzewanie grupy pęcherzyków jajnikowych pierwotnych. W wyniku tego (spada / wzrasta) wydzielanie estrogenów przez komórki ziarniste pęcherzyków.
  2. Owulacja następuje zwykle (1-ego / 14-ego) dnia cyklu. Uwolnienie komórki jajowej z pęcherzyka Graafa stymulowane jest m.in. nagłym wyrzutem (hormonu luteinizującego / estrogenu). Hormon ten produkowany jest przez (przysadkę mózgową / jajniki).
  3. Podanie syntetycznych pochodnych progesteronu (hamuje / pobudza) wydzielanie FSH przez (jajnik / przysadkę mózgową) prowadząc do (pobudzenia / zahamowania) przebiegu cyklu jajnikowego.

Zadanie 22. (3 pkt)

Wirusy, wiroidy, priony Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Na poniższym schemacie przedstawiono cykl infekcyjny pewnego wirusa.

22.1. (0–1)

Rozstrzygnij, czy wirus ten należy do retrowirusów. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do cyklu infekcyjnego przedstawionego na schemacie.

22.2. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Materiałem genetycznym wirusów może być zarówno jedno- jak i dwuniciowy DNA lub RNA. P F
2. Zakażenie wirusem WZW typu A następuje najczęściej drogą pokarmową. P F
3. Otoczka białkowo-lipidowa wirusów otoczkowych zawiera często białka gospodarza utrudniając przez to rozpoznanie wirusa przez układ odpornościowy zainfekowanego organizmu. P F

Zadanie 23. (2 pkt)

Ekspresja informacji genetycznej Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Programowane rybosomalne przesunięcie ramki odczytu (ang. Programmed Ribosomal Frameshifting) jest ściśle kontrolowaną, zaprogramowaną strategią stosowaną przez niektóre wirusy do produkcji różnych białek kodowanych przez ten sam fragment nici materiału genetycznego. W normalnych warunkach rybosomy funkcjonują tak, by utrzymać ramkę odczytu sekwencji mRNA poddawanej translacji. Jednak niektóre wirusowe mRNA zawierają specyficzne sekwencje nukleotydowe i elementy strukturalne, które powodują poślizg rybosomów, a następnie ponowne dostosowanie ramki odczytu. Zmiana odczytywanej informacji wynika ze zmiany ramki odczytu o jedną lub więcej zasad w kierunku 5′ (-1) lub 3′ (+1) podczas translacji. W efekcie na podstawie translacji jednej nici mRNA powstają dwa różne białka - powstałe ze "standardowego" odczytu oraz odczytu po przesunięciu ramki odczytu.

Poniżej zamieszczono schemat przedstawiający przykładowe przesunięcie ramki odczytu -1.

Na podstawie: Sephra Rampersad, Paula Tennant, Chapter 3 - Replication and Expression Strategies of Viruses, Viruses, Academic Press, 2018, Pages 55-82.

23.1. (0–1)

Programowane rybosomalne przesunięcie ramki odczytu wiąże się z odstępstwem od pewnych cech kodu genetycznego. Zaznacz, która z poniższych cech kodu genetycznego nie jest zachowana w sytuacji programowanego rybosomalnego przesunięcia ramki odczytu przedstawionej na powyższym schemacie.

  1. Kod genetyczny jest trójkowy
  2. Kod genetyczny jest niezachodzący
  3. Kod genetyczny jest zdegenerowany
  4. Kod genetyczny jest jednoznaczny

23.2. (0–1)

Na podstawie tekstu załączonego do zadania oraz odnosząc się do ogólnej budowy wirusów wyjaśnij, dlaczego proces programowanego rybosomalnego przesunięcia ramki odczytu może być korzystny dla wirusów.

Zadanie 24. (3 pkt)

Dziedziczenie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Niemiecki botanik, Karl Erich Correns, w 1909 r. zainteresował się dziedziczeniem ubarwienia rośliny z gatunku dziwaczek peruwiański (Mirabilis jalapa). Przeprowadził on badania wykorzystując rośliny o 3 rodzajach ubarwienia liści i pędów: zielonym, białym oraz pstrym (posiadającym plamy zielone i białe). Podczas badań zauważył, że zapylając kwiat rośliny o jednym kolorze liści (np. białym lub zielonym) pyłkiem rośliny o odmiennym kolorze liści, z nasion rozwijały się zawsze rośliny o liściach ubarwionych tak jak u osobnika rodzicielskiego matczynego (od którego pochodziła komórka jajowa). Rośliny o ubarwieniu pstrokatym mogły wydawać nasiona, z których rozwijały się wszystkie 3 wersje kolorystyczne roślin w zmiennym stosunku, niezależnie od pochodzenia pyłku służącego do zapylenia. Dziś wiemy, że białe ubarwienie liści wynikało z mutacji DNA zawartego w chloroplastach tej rośliny. Ziarna pyłku dziwaczka peruwiańskiego nie zawierają chloroplastów.

24.1. (0–2)

Posługując się tekstem załączonym do zadania oraz własną wiedzą oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

1. Sposób dziedziczenia barwy liści przedstawiony w tekście zgodny jest z prawami Mendla. P F
2. DNA zawarty w chloroplastach powstaje na podstawie informacji zapisanych w jądrze komórkowym. P F
3. Przedstawiony w tekście sposób dziedziczenia barwy liści odpowiada dziedziczeniu cechy sprzężonej z płcią. P F

24.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego osobniki potomne dziwaczka peruwiańskiego zawsze miały ubarwienie liści odpowiadające ubarwieniu osobnika rodzicielskiego dostarczającego komórkę jajową, niezależnie od ubarwienia liści osobnika rodzicielskiego dostarczającego pyłek.

Zadanie 25. (3 pkt)

Dziedziczenie Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

Chromosom X zawiera wiele genów niezbędnych dla organizmu niezależnie od płci. Aby skompensować różnice między samcami posiadającymi jeden chromosom X, a samicami posiadającymi dwa chromosomy X, jeden z chromosomów X samic ulega inaktywacji. Inaktywacja taka następuje losowo w komórkach organizmu na wczesnym etapie jego rozwoju.
U kotów jednym z widocznych objawów takiej inaktywacji może być szylkretowe ubarwienie sierści złożone z plam ubarwienia rudego i czarnego. Na chromosomie X kotów występują geny odpowiadające za ubarwienie: allel XB odpowiada za ubarwienie rude, natomiast allel Xb za czarne.

25.1. (0–2)

Podaj genotypy szylkretowej samicy i czarnego samca oraz stosunek występowania możliwych do uzyskania fenotypów ubarwienia sierści u potomstwa takiej pary. Odpowiedź uzasadnij, zapisując stosowną krzyżówkę genetyczną (szachownicę Punnetta). Posłuż się oznaczeniami alleli podanymi w tekście.

Genotyp szylkretowej samicy:
Genotyp czarnego samca:

Krzyżówka genetyczna:

Stosunek fenotypowy potomstwa:

25.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

Przedstawiony w tekście sposób dziedziczenia barwy sierści u kotów można określić jako (kodominację / dziedziczenie sprzężone z płcią). W związku z mechanizmem dziedziczenia u typowych samców kotów (może / nie może) występować szylkretowe ubarwienie sierści. Inaktywacja chromosomu X u samic z wytworzeniem ciałka Barra w ramach mechanizmu kompensacyjnego wiąże się z (degradacją DNA chromosomu / metylacją DNA i kondensacją chromatyny).

Zadanie 26. (2 pkt)

Dziedziczenie Genetyka - pozostałe Podaj/wymień

U muszek owocowych na jednym z chromosomów zlokalizowano 4 geny. Na potrzeby niniejszego zadania oznaczono je literami A, B, C i D. Allel A pierwszego genu determinuje czerwoną barwę oczu, natomiast recesywny allel a odpowiada za ich barwę fioletową. Allel B determinuje normalne, długie skrzydła, natomiast allel recesywny b określa krótkie, szczątkowe skrzydła.
W trakcie badań nad wymienionymi genami określono, że częstość zachodzenia rekombinacji (% crossing-over) pomiędzy nimi kształtuje się w przybliżeniu jak przedstawiono poniżej:

  • A-B = 10%
  • B-C = 30%
  • A-C = 40%
  • A-D = 15%
  • C-D = 25%

26.1. (0–1)

Określ, które z opisywanych czterech genów (A, B, C i D) leżą najbliżej siebie na chromosomie. Wymień kolejność występowania wspomnianych czterech genów na chromosomie.

Najbliżej siebie położone są geny:

Kolejność ułożenia genów A, B, C i D na chromosomie:

26.2. (0–1)

Wykonano krzyżówkę testową podwójnej heterozygoty o genotypie ABab z podwójną homozygotą recesywną o genotypie abab. W zapisie ułamkowym genotypów uwzględniono sposób sprzężenia alleli na chromosomach.

Podaj, jakie jest prawdopodobieństwo uzyskania w wyniku powyższej krzyżówki wśród osobników potomnych muszki o czerwonych oczach i szczątkowych skrzydłach.

Zadanie 27. (2 pkt)

Choroby człowieka Mutacje Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Podczas II podziału mejotycznego komórki jajowej człowieka doszło do nieprawidłowości w rozchodzeniu chromosomów, polegającej na nierozdzieleniu się chromosomów 21 pary. W wyniku tego zdarzenia powstały 2 komórki jajowe o nieprawidłowej liczbie chromosomów.

27.1. (0–1)

Określ, czy obie komórki jajowe powstałe na skutek opisanej wyżej nieprawidłowości mogą dać początek osobnikowi obarczonemu zespołem Downa, w przypadku zapłodnienia ich prawidłową komórką plemnikową. Odpowiedź uzasadnij.

27.2. (0–1)

Zaznacz spośród poniższych wariantów typ zmienności genetycznej, do którego można zakwalifikować zmianę liczby chromosomów, która zaszła w opisywanych komórkach jajowych podczas II podziału mejotycznego.

  1. Zmienność rekombinacyjna
  2. Zmienność mutacyjna
  3. Zmienność środowiskowa
  4. Zmienność fenotypowa

Zadanie 28. (4 pkt)

Inżynieria i badania genetyczne Mutacje Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Jedną z interesujących technik badawczych biologii molekularnej jest fluorescencyjna hybrydyzacja in situ (FISH – ang. fluorescent in situ hybridization). Stosuje się ją do wykrywania określonych sekwencji DNA za pomocą znakowanych fluorescencyjnie sond DNA. Sondy posiadają sekwencję komplementarną do poszukiwanego fragmentu. Technika ta stosowana jest na komórkach i tkankach o jądrach komórkowych zarówno metafazowych jak i interfazowych. Stanowi pomoc w analizie cytogenetycznej np. przy ocenie kariotypu.

Jednym z przykładów zastosowania FISH jest diagnostyka występowania chromosomu Filadelfia. Chromosom ten powstaje na skutek wymiany fragmentów chromosomów 9 i 22 – chromosom 22 otrzymuje fragment chromosomu 9 stając się chromosomem Filadelfia i oddaje jednocześnie fragment do chromosomu 9. W wyniku tej mutacji powstaje gen fuzyjny BCR-Abl znajdujący się na chromosomie Filadelfia. Gen ten powstaje z połączenia fragmentu BCR (z chromosomu 22) i genu kinazy tyrozynowej Abl (z chromosomu 9). Fuzja prowadzi do stałej, niezależnej od sygnałów zewnętrznych, syntezy produktu białkowego genu fuzyjnego, który stymuluje podziały komórkowe i blokuje mechanizmy naprawcze DNA. Chromosom Filadelfia często znajdowany jest np. w komórkach nowotworowych przewlekłej białaczki szpikowej.

Na poniższej ilustracji przestawiono wynik poszukiwania chromosomu Filadelfia techniką FISH za pomocą sond komplementarnych do fragmentu BCR (zielone) i genu Abl (czerwone).

Obraz za: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bcrablmet.jpg, autor: Pmx (CC BY-SA 3.0).
Obraz za: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bcrablmet.jpg, autor: Pmx (CC BY-SA 3.0).

28.1. (0–1)

Zaznacz, spośród niżej wymienionych, typ mutacji, w wyniku której powstaje chromosom Filadelfia.

  1. Translokacja
  2. Transdukcja
  3. Deficjencja
  4. Rekombinacja

28.2. (0–1)

Klasyczne przygotowanie i ocena kariotypu wymaga wykorzystania dzielących się komórek, tak aby uwidocznić wykształcone chromosomy metafazowe.

Określ, czy technika FISH pozwala na specyficzne odnalezienie liczbowych aberracji chromosomowych w komórkach zróżnicowanych, nie podlegających już podziałom. Odpowiedź uzasadnij.

28.3. (0–1)

Określ, czy na ilustracji załączonej do zadania można rozpoznać obecność chromosomu Filadelfia. Odpowiedź uzasadnij.

28.4. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego obecność genu fuzyjnego BCR-Abl może przyczynić się do transformacji nowotworowej komórki. W odpowiedzi uwzględnij dwa efekty działania produktu ekspresji tego genu, wymienione w tekście wprowadzającym do zadania.

Zadanie 29. (1 pkt)

Ewolucjonizm i historia życia na ziemi Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Wymieranie gatunków jest procesem występującym od początku istnienia życia na ziemi, zachodzi ono jednak z różnym tempem. W historii ziemi doszło do kilku epizodów masowego wymierania gatunków. W trakcie jednego z takich wymierań doszło do wyginięcia dinozaurów. Dało to jednak szansę na rozwój bardzo różnorodnej obecnie grupy ssaków.

Wybierz i podkreśl spośród niżej wymienionych określeń to, które z punktu widzenia ewolucyjnego najlepiej opisuje proces rozwoju ssaków po wymarciu dinozaurów. Określ ekologiczne następstwo wymarcia dinozaurów, które w głównej mierze pozwoliło na wystąpienie opisywanego procesu.

ewolucja zbieżna
radiacja adaptacyjna
konwergencja
dobór kierunkowy

Zadanie 30. (1 pkt)

Wpływ człowieka na środowisko i jego ochrona Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Wpływ człowieka na środowisko prowadzi niejednokrotnie do zmiany lub zniszczenia siedlisk wielu gatunków, co prowadzi do ich wymierania. Aby przeciwdziałać temu procesowi pojawiły się różne formy ochrony przyrody, zarówno czynnej jak i biernej. Jedną z czynnych form ochrony gatunku jest jego restytucja.

30.1. (0–1)

Wyjaśnij, jakie znaczenie ma restytucja gatunków dla zachowania różnorodności biologicznej.

30.2. (0–1)

Podaj przykład gatunku restytuowanego w Polsce.