1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z biologii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Biologia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 50.

Kategoria: Fizjologia roślin Metody badawcze i doświadczenia Typ: Sformułuj wnioski, hipotezę lub zaplanuj doświadczenie Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W pierwszym etapie kiełkowania nasion kukurydzy w zarodku powstaje giberelina, która indukuje syntezę enzymu α-amylazy w warstwie aleuronowej i transport tego białka do bielma.
Przeprowadzono doświadczenie, aby zweryfikować hipotezę: Owoce kukurydzy (ziarniaki) zawierają α-amylazę. W tym celu przygotowano dwie szalki z jałowym żelem zawierającym skrobię. Kilka ziarniaków kukurydzy moczono w wodzie przez 1–2 dni, aż napęczniały, a następnie każdy z nich przecięto. Jedną połówkę każdego przeciętego ziarniaka gotowano przez 10 minut. Wszystkie części ziarniaków zdezynfekowano podchlorynem sodu. Połówki ziarniaków ułożono na szalkach przeciętą powierzchnią w stronę żelu. Po upływie 3 dni na szalki wylano cienką warstwę roztworu płynu Lugola. Obserwowano zabarwienie żelu na obu szalkach. Sposób przygotowania doświadczenia przedstawia poniższy rysunek.

Na podstawie: http://www.biology-resources.com/biology-experiments2.html [dostęp: 10.11.2014.].
a)Określ rolę płynu Lugola w doświadczeniu.
b)Podaj, w jaki sposób uniemożliwiono rozwój bakterii i grzybów, które mogłyby rozkładać skrobię w żelu.
c)Wyjaśnij, dlaczego jedną połówkę każdego z ziarniaków ugotowano i w jakim celu wykonano próbę I.
d)Opisz i wyjaśnij wynik doświadczenia w obu próbach przyjmując, że hipoteza jest prawdziwa.
e)Podaj, jakiego wyniku doświadczenia można by się spodziewać, gdyby użyto do niego ziarniaków kukurydzy, z których przed namoczeniem usunięto zarodki. Uzasadnij odpowiedź.
f)Wyjaśnij, jaką funkcję w procesie normalnego kiełkowania pełni α-amylaza w ziarniaku kukurydzy.

Rozwiązanie

Przykłady poprawnych odpowiedzi

a)
(0-1)
  • Płyn Lugola barwi skrobię na granatowo, jest więc wskaźnikiem, który pozwala stwierdzić obecność lub brak skrobi w podłożu.
  • Płyn Lugola jest wskaźnikiem wykrywającym skrobię.
  • Płyn Lugola umożliwia wykrycie skrobi.

b)
(0-1)

Aby na żelu nie pojawiły się bakterie i grzyby, wyjałowiono (wysterylizowano) żel i zdezynfekowano ziarniaki.

c)
(0-1)
  • Połówkę każdego z ziarniaków ugotowano, aby zniszczyć (denaturować) enzym (α-amylazę). Ziarniaki przecięto i obie połówki każdego z nich potraktowano odmiennie, aby jak najbardziej upodobnić do siebie badane próbki (aby uniknąć zarzutu, że jedne ziarniaki były aktywne / żywe, a inne – nie i dlatego nie hydrolizowały skrobi).
  • Próba I stanowi próbę kontrolną, której wynik można porównać z wynikiem próby zawierającej aktywny enzym.
  • Próbę I wykonano po to, aby porównać ją z próbą, w której połówki ziarniaków zawierały aktywną amylazę (aktywny enzym).

d)
(0-1)

W próbie I cały żel na szalce był jednolicie granatowy, ponieważ skrobia zawarta w żelu nie została zhydrolizowana (rozłożona). W próbie II żel pod ziarniakami (wokół ziarniaków) nie był zabarwiony na granatowo, ponieważ α-amylaza zawarta w ziarniakach zhydrolizowała (rozłożyła) skrobię.

e)
(0-1)

W doświadczeniu z ziarniakami pozbawionymi zarodka żel w obu próbach byłby jednolicie granatowy (wynik byłby taki jak w próbie I), ponieważ w wyniku usunięciu zarodka nie powstanie giberelina, która indukuje syntezę α-amylazy. Jeśli nie będzie α-amylazy – skrobia nie zostanie zhydrolizowana i płyn Lugola wykryje jej obecność.

f)
(0-1)

Enzym α-amylaza wytwarzany podczas kiełkowania umożliwia hydrolizę skrobi. Produkty tej hydrolizy (cukry proste) są substratem oddychania komórkowego (oraz substratem do syntezy związków potrzebnych do wzrostu). Energia, powstająca [uwalniana] w wyniku oddychania, jest niezbędna do dalszych etapów kiełkowania i wzrostu siewki.

Uwagi od BiologHelp:
Odpowiedź powyższa podana za oryginalnym kluczem CKE. Energia nie może być jednak produkowana lub wytwarzana, nie może zatem powstawać, stąd modyfikacja błędnej części klucza. W tym wypadku można byłoby odnieść się raczej do produkcji/syntezy ATP, względnie można powiedzieć o uwalnianiu energii. W kluczach CKE z kolejnych lat odpowiedzi zawierające zwrot "wytwarzanie/produkcja energii" nie były uznawane.

Wskazówki

a)
Doświadczenia z wykrywaniem obecności skrobi w produktach spożywczych powinieneś pamiętać już z lekcji biologii w gimnazjum. Płyn Lugola jest powszechnie stosowanym wskaźnikiem, dzięki któremu można stwierdzić obecność skrobi, obserwując zmianę barwy z brązowej (taka jest barwa płynu Lugola) na granatową.

b)
W tym doświadczeniu żel jest podłożem, do którego dyfundują substancje (między innymi α-amylaza) z przeciętych ziarniaków kukurydzy. Z pewnością wiesz, że agar jest doskonałym podłożem do hodowli bakterii i grzybów. Na szalki z ziarniakami mogłyby się dostać mikroorganizmy wytwarzające amylazę. Ich obecność mogłaby wpłynąć na wynik doświadczenia.

c)
Wysoka temperatura powoduje denaturację białek, a więc także enzymów. Gotowanie niszczy α-amylazę w ziarniakach, wiec skrobia znajdująca się w podłożu nie zostaje zhydrolizowana i płyn Lugola zabarwia podłoże na granatowo. Próba I, pozbawiona aktywnego enzymu, którego działanie mamy zaobserwować w doświadczeniu, jest kontrolą dla próby II, w której enzym jest aktywny.

d)
Wynik doświadczenia to dane zebrane podczas doświadczenia, pomiary lub obserwacje, pozwalające wyciągnąć wnioski, potwierdzić lub obalić hipotezę. Polecenie: opisz wynik doświadczenia, wymaga od Ciebie jedynie opisania tego, co zaobserwowano, bez interpretacji i formułowania wniosków. W przedstawionym doświadczeniu użyto wskaźnika, który ma inną barwę w obecności skrobi i inną przy jej braku. Jeśli pamiętasz o tym, że gotowanie dezaktywuje α-amylazę, to wiesz, że w podłożu jest skrobia i obserwujemy barwę granatową w próbie I. Z treści polecenia dowiadujesz się, że wynik ma potwierdzać hipotezę, więc w próbie II jest aktywna amylaza, która w czasie doświadczenia dyfundowała do żelu i rozłożyła skrobię. W miejscach, gdzie leżały ziarniaki, już nie ma skrobi i nie obserwujemy tam granatowej barwy.

e)
Odpowiedź na pytanie ukryta jest w pierwszym zdaniu tekstu wprowadzającego. Zewnętrzna warstwa bielma w ziarniakach to komórki aleuronowe. Tam właśnie zachodzi synteza α-amylazy, ale dopiero wtedy, gdy z zarodka dotrze do warstwy aleuronowej giberelina (fitohormon). Usunięcie zarodka spowoduje brak gibereliny, a to z kolei – brak α-amylazy, więc skrobia nie będzie rozkładana i płyn Lugola zabarwi podłoże na granatowo. W odpowiedzi musisz uwzględnić kolejno wszystkie czynniki prowadzące do wyniku, cały ciąg przyczynowo-skutkowy (od usunięcia zarodka do granatowej barwy żelu / podłoża).

f)
Na początek przypomnij, w jakim celu, i w jakiej postaci nasiona gromadzą materiał zapasowy. Obecność α-amylazy w ziarniaku kukurydzy podpowiada Ci, że tym materiałem jest skrobia. Do kiełkowania nasiona potrzebują sporo energii, którą, jak wiesz, uzyskują w procesie oddychania komórkowego. Ponieważ nasiona nie mogą gromadzić dużych ilości glukozy, która jest osmotycznie czynnym substratem oddechowym, podczas kiełkowania zachodzą w nasionach głębokie zmiany biochemiczne. Zapasowa skrobia, nieczynna osmotycznie, musi zostać zhydrolizowana, aby dostarczyć glukozy. Do tego właśnie procesu potrzebna jest α-amylaza.