Biologia - Zadania autorskie BiologHelp 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)
Zadanie 1. (3 pkt)
Jod obok m.in. żelaza jest pierwiastkiem niezbędnym dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka. Jego rozmieszczenie w przyrodzie jest jednak nierównomierne - jest on dostępny w znacznie większych ilościach w glebie czy wodzie w regionach nadmorskich niż oddalonych od morza, np. górskich. Wiąże się to z ryzykiem powstawania endemicznych niedoborów jodu. W Polsce w ramach walki z niedoborami jodu w populacji uruchomiono w 1997 r. program jodowania soli kuchennej. Badania wykazały, że wprowadzenie tego programu przyczyniło się do znacznego zmniejszenia występowania wola endemicznego oraz towarzyszących mu zespołów neurologicznych u dzieci.
1.1 (0-2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Lepszym źródłem jodu w pożywieniu będą słodkowodne ryby z górskich potoków niż ryby słonowodne. | P | F |
| 2. | Jedyną funkcją żelaza w organizmie człowieka jest udział w produkcji hemoglobiny i transporcie przez nią tlenu. | P | F |
| 3. | Jod stanowi jeden z makroelementów dla organizmu człowieka. | P | F |
1.2 (0-1)
Określ, jak znaczny niedobór jodu w organizmie człowieka wpłynie na poziom hormonu tyreotropowego (TSH). Odpowiedź uzasadnij odwołując się do roli jodu w układzie hormonalnym oraz mechanizmu regulującego poziom hormonów tarczycy na osi przysadka-tarczyca.
Zadanie 2. (3 pkt)
Palenie tytoniu jest jednym z najczęstszych czynników ryzyka rozwoju wielu chorób, w tym przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POChP). Szacuje się, że palenie papierosów odpowiada za ok. 80% przypadków POChP. Ta heterogenna choroba manifestuje się z różnymi objawami takimi jak duszność, kaszel i odkrztuszanie plwociny, wynikającymi z niekorzystnych zmian w drogach oddechowych (zapalenie oskrzeli i oskrzelików) oraz w pęcherzykach płucnych. Najistotniejszą jej cechą jest przewlekłe, praktycznie nieodwracalne (lub odwracalne w niewielkim stopniu) zwężenie małych oskrzeli i oskrzelików (obturacja), skutkujące utrudnieniem przepływu powietrza przez drogi oddechowe. Ze względu na mechanizm oddechu trudniejsze okazuje się w takiej sytuacji wypuszczenie powietrza z płuc niż jego pobranie. Skutkuje to zaleganiem zwiększonej objętości niewymienionego gazu w pęcherzykach płucnych, zwiększonym wysiłkiem oddechowym, a w zaawansowanych stadiach choroby lub jej zaostrzeniach może prowadzić do niewydolności oddechowej.
W ciężkich przypadkach POChP dochodzi również do uogólnionego i trwałego zwężenia tętniczek płucnych, co prowadzi do zwiększonego oporu przepływu krwi w krwiobiegu płucnym i następczego rozwoju nadciśnienia płucnego.
2.1 (0-1)
Na podstawie tekstu wprowadzającego do zadania wykaż, że zwężenie oskrzelików w przebiegu zaawansowanego POChP może prowadzić do zwiększenia zawartości CO2 we krwi. W odpowiedzi odnieś się do mechanizmu usuwania CO2 przez ściany pęcherzyków płucnych.
2.2 (0-1)
Które badanie diagnostyczne będzie najodpowiedniejsze do oceny czynności płuc i stopnia zaburzeń wentylacji u pacjenta z POChP? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
- bronchoskopia
- RTG klatki piersiowej
- spirometria
- EKG
- pomiar ciśnienia tętniczego
2.3 (0-1)
Określ, która komora serca będzie przeciążona w przypadku nadciśnienia płucnego powstałego w przebiegu POChP. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do opisanego w tekście wprowadzającym mechanizmu rozwoju nadciśnienia płucnego.
Zadanie 3. (2 pkt)
Układ limfatyczny odgrywa kluczową rolę w odprowadzaniu przesączu z naczyń włosowatych tkanek do układu krwionośnego oraz w obronie przed infekcjami. Składa się on z naczyń limfatycznych oraz narządów limfatycznych, takich jak węzły chłonne. Węzły chłonne są owalnymi strukturami otoczonymi torebką, połączonymi z naczyniami limfatycznymi wchodzącymi i wychodzącymi z nich. Każdy węzeł chłonny odbiera limfę pochodzącą z określonego obszaru ciała i przekazuje ją dalej pełniąc funkcję pewnego rodzaju filtra. Na drodze limfy do układu żylnego zwykle znajduje się kilka takich węzłów. Zrąb węzła zbudowany jest z tkanki właściwej luźnej, zaś miąższ, a więc część aktywna funkcjonalnie, z limfocytów (T i B), komórek plazmatycznych, makrofagów i komórek dendrytycznych. Na poniższej ilustracji przedstawiono schematycznie budowę węzła chłonnego.
3.1. (0–1)
Biorąc pod uwagę budowę, skład komórkowy oraz funkcję węzłów chłonnych, wskaż wszystkie elementy odpowiedzi odpornościowej, które mogą zachodzić w ich obrębie. Podkreśl elementy spośród wymienionych poniżej.
3.2. (0–1)
Przedstaw dwie przykładowe funkcje limfy, które umożliwiają węzłom chłonnym odgrywanie roli w odporności człowieka.
Zadanie 4. (2 pkt)
Promieniowanie słoneczne odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu organizmów. Nie można nie wspomnieć w tym kontekście o fotosyntezie oraz o wyznaczaniu rytmu dobowego. Niesiona wraz z tym promieniowaniem (głównie w zakresie podczerwieni) energia uwalniana w postaci ciepła może mieć korzystny wpływ na aktywność organizmów, szczególnie zmiennocieplnych. Jednakże oddziaływanie promieniowania słonecznego nie zawsze jest korzystne. Przykładowo nadmierny wzrost temperatury na skutek tego samego promieniowania może przyczyniać się do zwiększenia utraty wody przez organizmy. Podobnie dwojako przedstawia się wpływ promieniowania UV, mieszczącego się w spektrum promieniowania słonecznego. Zwierzęta lądowe, często narażone na działanie promieniowania słonecznego, wykształciły w toku ewolucji odpowiednie adaptacje, takie jak odpowiednia budowa układu powłokowego bądź przystosowania behawioralne, mające na celu zmniejszenie negatywnych skutków tego promieniowania dla organizmu.
Podaj po jednym argumencie za i przeciw stwierdzeniu, że oddziaływanie promieniowania UV na skórę ma korzystne znaczenie dla ludzkiego organizmu. W odpowiedzi odnieś się do dwóch różnych skutków działania tego promieniowania w obrębie skóry.
Argument za:
Argument przeciw:
Zadanie 5. (4 pkt)
Wzór pochłaniania światła przez barwnik nazywamy jego widmem absorpcyjnym. Najczęściej przedstawiamy je w postaci wykresu.
Na poniższej ilustracji przedstawiono widma absorpcyjne głównych barwników fotosyntetycznych pewnej rośliny. Dodatkowo naniesiono wykres intensywności fotosyntezy w zależności od długości fali świetlnej.
Intensywność fotosyntezy oceniano mierząc ilość zasymilowanego dwutlenku węgla (CO2) pod wpływem takich samych porcji promieniowania świetlnego o różnych długościach fali. Wyniki odniesiono do ilości CO2 zasymilowanego przy długości fali 430 nm, uzyskując intensywność względną wyrażoną w procentach.
5.1. (0–1)
Przedstaw, jaką kluczową rolę pełnią barwniki fotosyntetyczne w procesie fotosyntezy. Na podstawie wykresów załączonych do zadania sformułuj jeden argument potwierdzający istotność opisywanej roli.
5.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia odnoszące się do procesu fotosyntezy i przedstawionych w zadaniu informacji są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
| 1. | Energia niesiona przez światło białe nie jest najefektywniej wykorzystywana w procesie fotosyntezy w porównaniu do pozostałych barw światła. | P | F |
| 2. | Asymilacja CO2 jest elementem fazy jasnej fotosyntezy. | P | F |
| 3. | Barwniki fotosyntetycznie aktywne współtworzą fotosystemy znajdujące się w stromie chloroplastów. | P | F |
5.3. (0–1)
Wymień produkty fazy jasnej fotosyntezy zachodzącej typowo u roślin nasiennych. Podkreśl te z nich, które są wykorzystywane w fazie ciemnej fotosyntezy.
Zadanie 6. (4 pkt)
Hipercholesterolemia rodzinna (FH) to genetyczna choroba charakteryzująca się wysokim poziomem cholesterolu we krwi już od wczesnego dzieciństwa. Jest jedną z najczęstszych dziedzicznych chorób metabolicznych, dotykającą około 1 na 250 osób w populacji polskiej.
Przyczyną FH jest najczęściej defekt w genie kodującym receptor błonowy dla lipoprotein o niskiej gęstości (LDL), występujący m.in. na powierzchni komórek wątroby, co prowadzi do zaburzeń w usuwaniu LDL z krwiobiegu. Skutkuje to gromadzeniem się cholesterolu w tętnicach i zwiększa ryzyko wystąpienia chorób układu sercowo-naczyniowego, takich jak miażdżyca, zawał serca czy udar mózgu, już w stosunkowo wczesnym wieku (40-50 lat). W efekcie średnia długość życia osób z FH może być skrócona nawet o 20-30 lat w stosunku do osób zdrowych, jeśli nie zostanie podjęta odpowiednia terapia obniżająca poziom cholesterolu. Wysoki poziom cholesterolu najczęściej jednak przez długi czas nie powoduje dostrzegalnych przez osoby chore objawów, aż do czasu wystąpienia incydentu takiego jak udar czy zawał. Jedynie niewielki odsetek chorych jest świadomy swojej choroby. Często osoby chore dowiadują się o swojej chorobie gdy posiadają już dzieci, dlatego też ważne jest, aby przy rozpoznaniu FH przebadać całą rodzinę.
Na poniższej ilustracji przedstawiono drzewo rodowe przykładowej rodziny obciążonej FH. Mężczyzna oznaczony na schemacie cyfrą 3 miał wykonane badanie genetyczne, które wykluczyło obecność mutacji powodującej chorobę.
6.1. (0–1)
Na podstawie tekstu wprowadzającego do zadania oraz załączonego schematu wybierz spośród poniższych opcji najbardziej prawdopodobny sposób dziedziczenia FH.
- Autosomalny dominujący
- Autosomalny recesywny
- Sprzężony z płcią recesywny
- Pozajądrowy
6.2. (0–2)
Oblicz prawdopodobieństwo, że kolejna córka pary oznaczonej na schemacie numerami 3 i 4 będzie chora na FH. Zapisz genotypy rodziców i krzyżówkę genetyczną. Przyjmij oznaczenie H dla allelu dominującego i h dla allelu recesywnego genu odpowiedzialnego za rozwój FH.
Genotyp matki:
Genotyp ojca:
Krzyżówka:
Prawdopodobieństwo, że kolejna córka omawianej pary będzie chora na FH wynosi %
6.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego allele prowadzące do rozwoju FH nie zostały wyeliminowane przez dobór naturalny pomimo poważnych skutków dla zdrowia.
