Biologia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 27.

Kategoria: Fotosynteza Metody badawcze i doświadczenia Typ: Sformułuj wnioski, hipotezę lub zaplanuj doświadczenie

Wykonano eksperyment, w którym oświetlano komórki skrętnicy (Spirogyra) – słodkowodnego nitkowatego glonu należącego do zielenic – światłem przepuszczanym przez pryzmat, eksponując różne odcinki nitkowatej plechy na światło o różnej długości fali. W każdej komórce skrętnicy znajduje się jeden długi, spiralnie zwinięty chloroplast, zawierający chlorofile. Bakterie tlenowe z rodzaju Pseudomonas, wprowadzone do wody akwariowej, w której hodowano skrętnicę, wybiórczo gromadziły się wokół niektórych odcinków nitkowatej plechy oświetlanych światłem o różnej barwie. Wynik eksperymentu zilustrowano na rysunku.

długość fali światła (nm)	barwa światła
660	czerwona
590	pomarańczowa
525	zielona
480	niebieska

Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014, s. 197.

a)	Pamiętając, że tlen jest produktem fotosyntezy, sformułuj problem badawczy tego doświadczenia.

b)	Wyjaśnij, dlaczego bakterie gromadziły się najliczniej wokół odcinków nitkowatej plechy oświetlanych światłem o barwach czerwonej i niebieskiej.

c)	Sformułuj wniosek potwierdzony wynikami eksperymentu.

d)	Podaj, w jaki sposób zmieni się wynik doświadczenia, jeśli na drodze światła pomiędzy pryzmatem i plechą wstawiony zostanie czerwony filtr. Uzasadnij odpowiedź.

Rozwiązanie

Przykłady poprawnych odpowiedzi

(0-1)

Wpływ światła o różnych długościach fali na wydajność fotosyntezy (intensywność fotosyntezy / intensywność wytwarzania tlenu w czasie fotosyntezy) przeprowadzanej przez skrętnicę.
Jaki jest wpływ różnych długości fali światła na wydajność fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę?
Czy wydajność fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę zależy od długości fali absorbowanego światła?
Które długości fal światła są najbardziej wydajne w procesie fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę?
Jaka jest efektywność światła o falach różnej długości w procesie fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę?

(0-1)

Odcinki nitki skrętnicy oświetlane światłem o barwach czerwonej i niebieskiej prowadziły najbardziej wydajną fotosyntezę, w trakcie której wydzielał się tlen, dlatego też bakterie tlenowe (jakimi są bakterie z rodzaju Pseudomonas) gromadziły się wokół tych odcinków.

(0-1)

Najbardziej wydajne w procesie fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę jest światło niebieskie i czerwone.
Najwięcej tlenu wydziela skrętnica po oświetleniu jej światłem o barwach niebieskiej i czerwonej.
W chloroplastach skrętnicy cząsteczki chlorofilu mają największą zdolność do absorbcji światła czerwonego i niebieskiego.
Chlorofile skrętnicy charakteryzują się wysoką absorpcją w czerwonej i niebieskiej części widma światła.
Najlepsze dla fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę jest światło czerwone i niebieskie.

(0-1)

Po zastosowaniu filtru czerwonego bakterie będą gromadzić się jedynie wokół odcinków plechy oświetlanych (poprzednio i teraz) światłem czerwonym i nie będą gromadzić się wokół odcinków plechy poprzednio oświetlanych światłem niebieskim.
Czerwony filtr przepuszcza jedynie światło czerwone, a pochłania światło o pozostałych kolorach, więc roślina zostanie oświetlona światłem czerwonym jedynie w tym miejscu, w którym poprzednio też była oświetlona na czerwono, zaś pozostałe części jej nitki nie będą w ogóle oświetlone. Bakterie więc będą się gromadzić jedynie wokół odcinka oświetlonego światłem czerwonym.

Uzasadnienie: Przez filtr czerwony przechodzi jedynie światło czerwone, które jest absorbowane przez chlorofil (przez skrętnicę) i może być wykorzystane w procesie fotosyntezy (a tlen wydzielany w tym procesie jest niezbędny do życia dla bakterii tlenowych).

Wskazówki

Problem badawczy to pytanie, na które odpowiedź uzyskujemy w wyniku przeprowadzonego doświadczenia. Celem doświadczenia jest rozwiązanie problemu badawczego. Problem badawczy najlepiej przedstawić w postaci pytania, ale można go przedstawić w formie zdania oznajmującego (np. jako temat doświadczenia). W zadaniu opisano przebieg doświadczenia i zilustrowano jego wynik, czyli w problemie badawczym sformułuj to pytanie, na które uzyskano odpowiedź w postaci przedstawionego wyniku. Możesz problem także sformułować jako zdanie oznajmujące, kierunkujące przedsięwzięcia badawcze (np. jako temat tego doświadczenia).

Aby zrealizować polecenie, trzeba wiedzieć, że w procesie fotosyntezy wydziela się tlen jako produkt fotolizy wody, która zachodzi w fazie zależnej od światła. Wykorzystaj tą informację i wyjaśnij, że do wody akwariowej wprowadzono bakterie z rodzaju Pseudomonas, które są tlenowcami, więc ich gromadzenie się wokół plechy skrętnicy w odcinkach oświetlanych światłem o barwach czerwonej i niebieskiej oznacza, że te długości fali świetlnej są najbardziej efektywne w procesie fotosyntezy przeprowadzanej przez skrętnicę (są najlepiej absorbowane przez chlorofil, który jest barwnikiem fotosyntetycznym zawartym w chloroplaście w komórce badanego glonu).

Wniosek jest potwierdzeniem lub zaprzeczeniem hipotezy (czyli przypuszczenia, które się sprawdza w doświadczeniu). Wniosek jest odpowiedzią na pytanie zawarte w problemie badawczym. Jest uogólnieniem sformułowanym na podstawie uzyskanych wyników. W materiale źródłowym przedstawiono wyniki doświadczenia, a w części a) sformułowałeś problem badawczy, więc łatwo możesz przedstawić taki wniosek, który będzie odpowiedzią na pytanie postawione przez badacza planującego to doświadczenie. Na podstawie uzyskanych wyników jasne jest bowiem, że najbardziej wydajne w procesie fotosyntezy badanego glonu są te długości fal światła, które powodowały, że wokół oświetlanych nimi odcinków skrętnicy gromadziły się licznie bakterie tlenowe. Bakterie te wykorzystywały tlen wyprodukowany w procesie fotosyntezy.

Przez filtr czerwony przechodzi jedynie światło czerwone i tylko ono jest absorbowane przez chlorofil i może być wykorzystane w procesie fotosyntezy, a pozostałe długości światła nie docierają do plechy glonu. Posługując się ta wiedzą pozostaje Ci stwierdzenie, że bakterie będą się gromadzić jedynie wokół odcinka oświetlonego światłem czerwonym. Wokół odcinka plechy oświetlanego wcześniej światłem niebieskim nie będziemy obserwować gromadzenia się bakterii, bo nie będzie w tej części wydzielany tlen (nie będzie zachodził proces fotosyntezy).