Biologia - Zadania autorskie BiologHelp 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)
Zadanie 1. (2 pkt)
Albuminy są jedną z grup białek występującą m.in. w osoczu krwi lub mleku. Albuminy ludzkie występujące w osoczu są białkami prostymi, zbudowanymi z pojedynczego łańcucha polipeptydowego. Pełnią ważne funkcje dla organizmu, stąd w przypadku nagłej utraty tych białek może zaistnieć potrzeba ich dożylnego podania pacjentowi. Przyczyną utraty albumin może być np. choroba nerek wiążąca się z nasilonym białkomoczem. Albuminy przetaczane pacjentom pozyskiwane są z osocza zdrowych dawców. Izoluje się je metodą frakcjonowania etanolem, a następnie ogrzewa przez ok. 10 h w temperaturze do 60°C w celu inaktywacji ewentualnych wirusów. Wykazano, że przygotowanie preparatu zgodnie z powyższą procedurą nie wpływa istotnie na funkcję albumin.
1.1 (0-2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące albumin są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Albuminy obecne we krwi pełnią m.in. funkcję transportową dla niektórych substancji. | P | F |
| 2. | Albuminy są białkami trudno rozpuszczalnymi w wodzie, które odpowiadają za utrzymanie wody w naczyniach krwionośnych. | P | F |
| 3. | Do albumin należą m.in. przeciwciała odpornościowe. | P | F |
1.2 (0-1)
Wyjaśnij, dlaczego stosowanie temperatur wyższych niż 60°C celem inaktywacji wirusów w preparacie albumin może negatywnie wpłynąć na jego właściwości. W odpowiedzi odnieś się do potencjalnego wpływu wyższej temperatury na strukturę przestrzenną albumin.
Zadanie 2. (2 pkt)
Na poniższym schemacie przedstawiono zmiany liczby cząsteczek DNA i chromosomów jądrowych pewnych komórek eukariotycznych.
2.1 (0-1)
Przyporządkuj oznaczeniom literowym ze schematu (A, B, C, D) odpowiednie określenia etapów interfazy oraz rodzaj podziału komórkowego spośród niżej podanych propozycji.
| A | |
| B | |
| C | |
| D |
2.2 (0-1)
Rozstrzygnij, czy komórki opisane za pomocą wykresu załączonego do zadania mogą przechodzić podział redukcyjny jądra komórkowego. Odpowiedź uzasadnij.
Zadanie 3. (3 pkt)
Uczennica przeprowadziła doświadczenie, w którym badała oddziaływanie olejków eterycznych na muszkę owocową (Drosophila melanogaster). W tym celu w trzech dużych słojach założyła hodowle muszek owocowych o równej liczebności osobników dorosłych w podobnym wieku. Słoje oznaczyła numerami od 1 do 3. Słoje zostały umieszczone w identycznych warunkach termicznych i oświetleniowych i przykryte przepuszczalnym dla powietrza materiałem. W każdym z nich znajdowała się taka sama ilość pożywki dla muszek. Do dwóch słojów włożyła gaziki nasączone 2 ml olejku eterycznego zgodnie z poniższym schematem:
- Słój nr 1 – bez olejku eterycznego
- Słój nr 2 – gazik z olejkiem lawendowym
- Słój nr 3 – gazik z olejkiem szałwiowym
W okresie 12 dni notowała liczbę nowo powstałych osobników dorosłych w słojach. Nie odnotowała śmierci osobników dorosłych w żadnej z prób. Poniżej zamieszczono tabelę przedstawiającą liczbę nowych osobników dorosłych w poszczególnych słojach uzyskaną w ciągu 12 dni.
| Liczba nowych osobników | |
| Słój nr 1 | 30 |
| Słój nr 2 | 1 |
| Słój nr 3 | 49 |
3.1. (0–1)
Sformułuj problem badawczy do przedstawionego doświadczenia.
3.2. (0–1)
Zaznacz, spośród niżej wymienionych, hipotezę badawczą, która nie może być zweryfikowana przez przedstawione doświadczenie.
- Olejki eteryczne lawendowy i szałwiowy negatywnie wpływają na powstawanie osobników dorosłych w populacji muszki owocowej.
- Olejek eteryczny szałwiowy pozytywnie wpływa na powstawanie nowych osobników dorosłych w populacji muszki owocowej.
- Olejek eteryczny lawendowy wydłuża czas trwania fazy poczwarki w cyklu rozwojowym muszki owocowej.
- Olejki eteryczne lawendowy i szałwiowy nie mają wpływu na powstawanie nowych osobników dorosłych w populacji muszki owocowej.
3.3. (0–1)
Sformułuj wniosek wynikający z przedstawionego doświadczenia, uwzględniający oba badane olejki eteryczne.
Zadanie 4. (2 pkt)
Choroba Gauchera jest rzadką chorobą dziedziczącą się autosomalnie recesywnie. W populacji zachodnioeuropejskiej występuje z częstością około 1:40 000 mieszkańców. Jej przyczyną jest defekt enzymu lizosomalnego, odgrywającego ważną rolę w procesie rozkładu glikolipidów, głównie glukozyloceramidu stanowiącego składnik błon komórkowych.
Przebieg choroby Gauchera zależy od resztkowej aktywności uszkodzonego enzymu. Ze względu na zróżnicowany obraz kliniczny dzieli się ją na 3 typy o różnym stopniu ciężkości przebiegu. Opisywany defekt enzymatyczny w różnym stopniu obciąża poszczególne grupy komórek i tkanek, w zależności od ich funkcji. Znaczny ładunek glukozyloceramidu do zmetabolizowania wiąże się z naturalnym bądź nadmiarowym rozpadem komórek krwi.
4.1. (0–1)
Korzystając z prawa Hardy’ego-Weinberga, oblicz częstość występowania w populacji zachodnioeuropejskiej nosicieli mutacji powodującej chorobę Gauchera. Zapisz obliczenia.
Częstość występowania nosicieli choroby Gauchera w populacji zachodnioeuropejskiej wynosi .
4.2. (0–1)
Zaznacz, spośród niżej wymienionych, grupę komórek, która ze względu na swoją funkcję będzie najsilniej dotknięta opisywanym defektem enzymu lizosomalnego.
- komórki naskórka
- komórki mięśniowe
- makrofagi / monocyty
- limfocyty B
Zadanie 5. (3 pkt)
Do głównych rodzajów szczepionek stosowanych przeciwko COVID-19 należą szczepionki mRNA oraz szczepionki wektorowe. W obu przypadkach do immunizacji po szczepieniu dochodzi na skutek ekspozycji antygenów wirusowych na syntetyzujących je komórkach gospodarza.
Szczepionkowy mRNA jest produkowany na drodze syntezy biochemicznej in vitro (z wykorzystaniem enzymu polimerazy RNA). Otrzymany mRNA jest modyfikowany enzymatycznie tak, aby zawierał elementy naturalnych cząsteczek mRNA – czapeczkę guanylową na końcu 5’ nici oraz sekwencję poli-A na końcu 3’. Poprawia to trwałość materiału genetycznego w komórce i efektywność jego ekspresji.
Szczepionki mRNA stanowią gotowe matryce do syntezy białek wirusowych zamknięte w specjalnych nośnikach, np. nanocząsteczkach lipidowych. Nośniki te chronią mRNA przed szybką degradacją po podaniu oraz umożliwiają wniknięcie mRNA do komórek. Wprowadzony do komórki mRNA nie wędruje do jądra komórkowego lecz już w cytoplazmie służy do syntezy białek wirusowych.
Przygotowanie szczepionek wektorowych wygląda odmiennie - informacja potrzebna do syntezy wirusowych antygenów wprowadzana jest metodą inżynierii genetycznej do specjalnie przygotowanych wektorów wirusowych. Wektory te powstają na bazie innych wirusów, np. adenowirusów. Wektory wirusowe wprowadzają następnie przygotowaną informację genetyczną do komórek jak przy infekcji wirusowej. Infekcja taka, ze względu na specjalne przygotowanie wektora, nie prowadzi do replikacji wirusa, lecz jedynie do syntezy białek zakodowanych we wprowadzonym materiale genetycznym. W przypadku wykorzystania wektorów adenowirusowych specjalnie przygotowany DNA zostaje wprowadzony do jądra komórkowego komórki gospodarza, gdzie ulega ekspresji - zostaje przepisany na mRNA, które następnie służy do syntezy białek wirusowych.
5.1 (0-2)
Na podstawie tekstu oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
| 1. | W przeciwieństwie do szczepionek wektorowych szczepionki mRNA nie prowadzą do produkcji białek wirusowych w komórkach osoby szczepionej. | P | F |
| 2. | Szczepionki wektorowe stymulują odpowiedź immunologiczną głównie poprzez ekspozycję antygenów obecnych na powierzchni wirusów wektorowych. | P | F |
| 3. | Wektory wirusowe podane w szczepionce wektorowej infekują komórki osoby szczepionej wchodząc w cykl lityczny. | P | F |
5.2 (0-1)
Rozstrzygnij, w przypadku której z wymienionych w tekście typów szczepionek przeciwko COVID-19 - szczepionka mRNA / wykorzystująca wektor adenowirusowy / obie wymienione - na etapie produkcji wprowadzane są do materiału genetycznego szczepionki zmiany typowe dla obróbki potranskrypcyjnej zachodzącej w komórkach eukariotycznych. Odpowiedź uzasadnij.
Zadanie 6. (2 pkt)
Przeprowadzono badania liczebności występowania 4 różnych, blisko spokrewnionych gatunków (A, B, C i D) w zależności od stężenia metali ciężkich w środowiskach ich występowania. Ogólne wyniki badań przedstawiono na wykresie poniżej. Stwierdzono również, że poza odmienną wrażliwością tych gatunków na stężenie metali ciężkich posiadają one podobne wymagania co do zasobów środowiskowych, jednak gatunek C dużo lepiej radzi sobie z ich pozyskiwaniem i wykorzystaniem.
6.1. (0–1)
Określ, który z badanych gatunków nie może być wykorzystany jako bioindykator stopnia skażenia środowiska metalami ciężkimi. Odpowiedź uzasadnij.
6.2. (0–1)
Gatunki A i C umieszczono w środowisku o zróżnicowanym przestrzennie stopniu skażenia metalami ciężkimi i ograniczonych, lecz równomiernie rozłożonych zasobach środowiskowych. Doprowadziło to do powstania konkurencji o zasoby między gatunkiem A i C.
Zaznacz, spośród niżej podanych propozycji, wykres przedstawiający najbardziej prawdopodobną zmianę krzywej występowania gatunków A i C, do której doszło na skutek konkurencji w przedstawionych wyżej warunkach.
Zadanie 7. (1 pkt)
Prawidłowy mocz ostateczny człowieka nie zawiera białek lub zawiera jedynie niewielkie jego ilości (np. po wzmożonym wysiłku fizycznym). Do pojawienia się zwiększonych ilości białka w moczu może dojść w różnych stanach chorobowych, np. związanych z uszkodzeniem kłębuszków nerkowych.
Podaj nazwę procesu związanego z produkcją moczu, zachodzącego w kłębuszkach nerkowych. Uwzględniając istotę tego procesu wyjaśnij, dlaczego uszkodzenie kłębuszków nerkowych może doprowadzić do pojawienia się białkomoczu.
Nazwa procesu:
Wyjaśnienie:
Zadanie 8. (1 pkt)
Często spotykanym w wodach Bałtyku parzydełkowcem należącym do krążkopławów jest Chełbia modra (Aurelia aurita). Powszechnie znana jest postać meduzy tego gatunku. Podobnie jak w przypadku innych krążkopławów, również w przypadku tego organizmu występuje przemiana pokoleń w formie metagenezy - naprzemiennego występowania pokolenia rozmnażającego się płciowo i pokolenia rozmnażającego się bezpłciowo. W przypadku chełbi występuje osiadła forma polipa oraz wolnopływająca forma meduzy. Polipy powstają najczęściej poprzez rozwój formy larwalnej - planuli lub przez pączkowanie z już istniejących polipów. Meduzy natomiast powstają poprzez oddzielenie się od dojrzałych polipów w procesie ich strobilizacji. Tylko meduzy są zdolne do wytwarzania plemników i komórek jajowych, które uwalniają do toni wodnej. Na poniższym schemacie przedstawiono cykl rozwojowy chełbi modrej z przemianą pokoleń.
8.1 (0-1)
Podkreśl, spośród niżej wymienionych, wszystkie charakterystyczne cechy budowy form dorosłych parzydełkowców.
- obecność jamy gastralnej
- ciało zbudowane z 2 warstw komórek
- dwuboczna symetria ciała
- drożny przewód pokarmowy
- obecność parzydełek
- orzęsiona powierzchnia ciała
- obecność prostych skrzeli
8.2 (0-2)
Rozstrzygnij, które pokolenie chełbi - polip czy meduza - jest zdolne do rozmnażania płciowego oraz określ, do jakiego typu zapłodnienia dochodzi w przypadku tego gatunku - zewnętrznego czy wewnętrznego. Dokończ poniższe zdania podając uzasadnienie swoich odpowiedzi.
Pokoleniem chełbi modrej zdolnym do rozmnażania płciowego jest , o czym świadczy
W trakcie rozmnażania płciowego chełbi modrej dochodzi do zapłodnienia , o czym świadczy
Zadanie 9. (2 pkt)
Mitochondria w brunatnej tkance tłuszczowej (BAT) są odpowiedzialne za jedną z form termogenezy, czyli produkcji ciepła przez organizm. W mitochondriach BAT występuje specjalne białko rozprzęgające UCP1 (ang. Uncoupling Protein 1, termogenina), które umożliwia transport protonów z przestrzeni międzybłonowej do macierzy mitochondrialnej, pomijając syntazę ATP. W ten sposób część energii z gradientu protonowego (zależna od liczby aktywnych białek UCP1) jest uwalniana w postaci ciepła, a nie wykorzystywana do syntezy ATP. Synteza białek UCP1 jest indukowana przez kwasy tłuszczowe.
Na poniższym schemacie przedstawiono procesy zachodzące w mitochondriach brunatnej tkanki tłuszczowej.
9.1 (0-1)
Podaj nazwę cyklu przemian oznaczonych na powyższym schemacie literą X.
9.2 (0-2)
Posługując się informacjami przedstawionymi we wstępie do zadania oraz własną wiedzą oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
| 1. | Energia cieplna uwalniana w czasie termogenezy w tkance tłuszczowej brunatnej pochodzi głównie z rozpadu ATP. | P | F |
| 2. | Większe stężenie jonów H+ w przestrzeni międzybłonowej niż w matrix mitochondrium występuje tylko w przypadku mitochondriów posiadających białko UCP1. | P | F |
| 3. | Obecność termogeniny w błonie wewnętrznej mitochondrium nie ogranicza możliwości produkcji ATP w przebiegu fosforylacji substratowej. | P | F |
Zadanie 10. (2 pkt)
Zróżnicowanie gatunkowe wilgotnych lasów równikowych jest ogromne. Wiąże się to z obecnością skomplikowanej sieci zależności międzygatunkowych, niejednokrotnie opartych na konkurencji. Jest to widoczne między innymi w przypadku różnych gatunków mrówek, które wykazują bezpośrednią, agresywną konkurencję rywalizując między sobą o zasoby środowiska.
Badacze określili dobowe okresy żerowania oraz preferencje pokarmowe mrówek koegzystujących na terenie lasu równikowego w Gujanie Francuskiej. Ustalili oni, że dwa gatunki mrówek: Pheidole pugnax i Camponotus rufipes mają bardzo podobne preferencje pokarmowe, co manifestowało się m.in. preferowaniem pokarmów o podobnej zawartości sacharozy. Wyniki ich ustaleń przedstawiono schematycznie na wykresie poniżej.
10.1 (0-1)
Wykaż, że zróżnicowanie nisz ekologicznych mrówek Pheidole pugnax i Camponotus rufipes może stanowić element ułatwiający ich koegzystencję na danym terenie. W odpowiedzi uwzględnij, przedstawiony w treści wprowadzającej do zadania, element nisz ekologicznych stanowiący o ich zróżnicowaniu.
10.2 (0-1)
Na podstawie tekstu wprowadzającego do zadania rozstrzygnij, czy badane populacje mrówek zajmują najprawdopodobniej jedno czy dwa różne siedliska. Odpowiedź uzasadnij odnosząc się do definicji siedliska.
