Zadania maturalne z biologii

U ssaków przeciwciała produkowane przez matkę mogą zostać przekazane potomstwu nie tylko w czasie życia płodowego, lecz także po urodzeniu. Zawarte w mleku matki przeciwciała klasy IgG mogą przedostać się przez nabłonek jelita do krwiobiegu niemowlęcia, ale przeciwciała klasy IgA są wchłaniane do enterocytów tylko w niewielkim stopniu, gdzie są następnie trawione.

Selektywny transport przeciwciał umożliwia białko FcRn, składające się z dwóch niekowalencyjnie związanych łańcuchów: ciężkiego H oraz lekkiego L. Przechodzi ono modyfikacje potranslacyjne – do co najmniej jednego aminokwasu są dołączane reszty cukrowe. Białko FcRn pełni funkcję receptora na powierzchni błony enterocytu, a jego powinowactwo do przeciwciał jest zależne od pH środowiska. U młodych ssaków treść dwunastnicy i jelita czczego ma kwaśny odczyn, a więc niższy niż fizjologiczne pH krwi. Transport przeciwciał zilustrowano na poniższym schemacie.

1.1. (0–1)

Wybierz i zaznacz makroelement, który może wejść w skład białka wyłącznie w wyniku modyfikacji potranslacyjnej.

1. węgiel
2. wodór
3. azot
4. tlen
5. fosfor
6. siarka

1.2. (0–1)

Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka FcRn. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.

1.3. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis transportu przeciwciał przez komórkę nabłonka jelita z mleka matki do krwiobiegu niemowlęcia. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Przeciwciała dostają się z treści jelita niemowlęcia do wnętrza enterocytu na zasadzie (dyfuzji wspomaganej / endocytozy), a następnie wydostają się z niego do jego krwiobiegu w procesie (dyfuzji prostej / egzocytozy).

1.4. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego przez barierę jelitową do krwiobiegu niemowlęcia przedostają się wyłącznie przeciwciała klasy IgG, mimo że w mleku matki są zawarte także przeciwciała klasy IgA. W odpowiedzi uwzględnij rolę białka FcRn.

Organizmy modelowe są używane m.in. do badania zależności między genami, szlakami sygnałowymi i metabolizmem. Homeostaza lipidów i glukozy jest w podobny sposób kontrolowana u bezkręgowców i ssaków – za pomocą ścieżki sygnałowej uruchamianej przez insulinę. W celu określenia, czy dieta wysokotłuszczowa wpływa na metabolizm węglowodanów, lipidów i białek, przeprowadzono badania z wykorzystaniem identycznych genetycznie samic szczepu w¹¹¹⁸ wywilżny karłowatej (Drosophila melanogaster) podzielonych na dwie grupy:

grupa I – osobniki hodowane na pożywce standardowej, wykorzystywanej w laboratoriach do hodowli wywilżny i zapewniającej jej wszystkie niezbędne do normalnego rozwoju składniki odżywcze;
grupa II – osobniki hodowane na pożywce standardowej, do której dodano oleju kokosowego (pożywka o dużej zawartości tłuszczów nasyconych).

Po tygodniu oznaczono zawartość określonych metabolitów u osobników należących do każdej z grup.

Na poniższych wykresach przedstawiono zawartość względną kwasów tłuszczowych (A) oraz zawartość względną wybranych metabolitów (B) w ciele much karmionych pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych, w porównaniu z zawartością tych związków w 1 mg masy ciała much karmionych pożywką standardową.

Informacja do wykresu
■ pożywka standardowa
□ pożywka o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych

• Słupki błędu oznaczają błąd standardowy
• Symbolem * określono wyniki testów istotności statystycznej dla porównań par średnich:

* p < 0,05
** p < 0,01
*** p < 0,001
**** p < 0,0001

2.1. (0–1)

Oceń, który z poniższych wniosków można sformułować na podstawie wyników przedstawionego doświadczenia. Zaznacz T, jeśli wniosek jest uprawniony, albo N - jeśli jest nieuprawniony.

2.2 (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego doświadczenie przeprowadzono na genetycznie identycznych osobnikach tej samej płci Drosophila melanogaster – należących do jednego szczepu w¹¹¹⁸.

2.3. (0–1)

Określ, która grupa Drosophila melanogaster – I czy II – stanowiła w opisanym doświadczeniu próbę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.

2.4. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby stanowiły poprawną interpretację uzyskanych wyników opisanego doświadczenia. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Zaobserwowany u osobników wywilżny karłowatej odżywiających się pokarmem bogatotłuszczowym (spadek / wzrost) poziomu kwasu mlekowego świadczy o (zmniejszeniu / zwiększeniu) intensywności przemian kwasu pirogronowego w cytozolu ich komórek. Zaobserwowane zaburzenia w metabolizmie kwasu pirogronowego mogą być efektem zwiększonej intensywności (redukcji / utleniania) kwasów tłuszczowych, jako że w wyniku tego procesu powstaje acetylokoenzym A, dostarczający grupy acetylowe do cyklu Krebsa.

Paklitaksel to związek chemiczny wyizolowany z kory cisa krótkolistnego (Taxus brevifolia). Stosuje się go w leczeniu m.in. raka sutka, jajnika i płuc. Działanie paklitakselu polega na stabilizacji mikrotubul i zahamowaniu ich depolimeryzacji, co uniemożliwia ich skracanie. Apigenina jest flawonem występującym m.in. w kwiatach rumianku, pietruszce i selerze.

Poniżej przedstawiono wykres ilustrujący odsetek komórek nowotworowych, które pozostały żywe po 24 godzinach od podania paklitakselu (Pak), apigeniny (Api) lub obu związków razem (Pak i Api).

Słupki błędów wskazują odchylenie standardowe, a symbol ** oznacza, że wartość średnia dla próby badawczej różniła się istotnie statystycznie od wartości średniej uzyskanej w próbie kontrolnej (p < 0,01).

3.1. (0–1)

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Paklitaksel jest przyczyną zatrzymania cyklu komórkowego w fazie

3.2. (0–2)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis interpretacji przedstawionego wykresu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Paklitaksel i apigenina podane razem powodują, że po 24 godzinach przeżywa średnio około (50% / 80%) komórek. Na podstawie wykresu można stwierdzić, że podanie paklitakselu i apigeniny (razem / oddzielnie) będzie – średnio rzecz biorąc – skuteczniejsze w terapii raka niż podawanie ich (razem / oddzielnie). Istotność statystyczna różnic w przeżywalności komórek we wszystkich wariantach badawczych w stosunku do próby kontrolnej (pozytywnej / negatywnej) wynosiła p < 0,01.

Gruźlica jest chorobą zakaźną wywołaną przez bakterie – prątki gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis). Najczęściej zakażenie obejmuje płuca, ale prątki gruźlicy mogą docierać do wszystkich narządów i tkanek, a w pewnych okolicznościach – wywołać chorobę, która rozwija się u 5–10% osób zakażonych prątkami.

Szczepionka BCG (Bacillus Calmette-Guérin) zawiera żywe, osłabione prątki bydlęce (Mycobacterium bovis). Szczepionki BCG są uważane za bezpieczne. Odczyny poszczepienne występują bardzo rzadko, a jeżeli występują, to są niebolesne oraz mają tendencję do samowygojenia. Z uwagi na możliwość rozwoju infekcji, szczepionek zawierających żywe bakterie nie należy jednak aplikować osobom o obniżonej odporności, np. przyjmującym leki immunosupresyjne po przeszczepach narządów. Szczepienie BCG chroni niemowlęta i dzieci przed najcięższą postacią gruźlicy, tj. gruźliczym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych. Jednakże tylko część badań wykazała skuteczność szczepionki BCG w zapobieganiu gruźlicy płuc.

Prątki mają nietypową budowę ściany komórkowej – odmienną zarówno od bakterii Gram- -ujemnych, jak i Gram-dodatnich. Zewnętrzna błona jest stosunkowo gruba i leży na warstwie lipidów złożonych głównie z kwasu mikolowego. Te dwie zewnętrzne warstwy tworzą barierę nieprzepuszczalną dla wielu leków przeciwbakteryjnych, np. dla powszechnie stosowanych antybiotyków β-laktamowych.

4.1. (0–1)

Poniższym schematom (A–C) budowy struktur otaczających komórkę prokariotyczną przyporządkuj odpowiednią grupę bakterii spośród 1.–4.

1. prątki
2. bakterie Gram-ujemne
3. bakterie Gram-dodatnie
4. bakterie pozbawione ściany komórkowej

4.2. (0–1)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące gruźlicy i jej zapobiegania są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

W celu wykazania, że intensywność fermentacji alkoholowej przeprowadzanej przez drożdże piekarnicze zależy od warunków środowiskowych, uczniowie przygotowali trzy różne zestawy doświadczalne (A–C), przedstawione na rysunku poniżej. W skład każdego z nich wchodziła kolba wypełniona zawiesiną drożdży w wodnym roztworze cukru (glukozy), ale inny był sposób zamknięcia naczynia lub kolba pozostała otwarta. Wszystkie trzy zestawy były regularnie wytrząsane i utrzymywane w temperaturze 30°C – optymalnej dla wzrostu drożdży.

5.1. (0–2)

Określ, w którym zestawie (A–C) fermentacja alkoholowa zachodziła z najmniejszą intensywnością, a w którym – z największą. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do warunków panujących w każdym z zestawów.

Fermentacja zachodziła z:

1. najmniejszą intensywnością w zestawie , ponieważ
2. największą intensywnością w zestawie , ponieważ

5.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat reakcji fermentacji alkoholowej – wybierz właściwe związki chemiczne spośród wymienionych poniżej i wpisz je w odpowiednie miejsca.

Zielenica Scenedesmus subspicatus może być jednokomórkowa lub tworzyć 2-, 4- lub 8-komórkowe kolonie. Postawiono hipotezę, że forma morfologiczna glonu wynika z presji roślinożercy.

Aby przetestować tę hipotezę, przeprowadzono następujący eksperyment. Dodano do wody sole mineralne i rozpoczęto hodowlę S. subspicatus w warunkach sztucznego oświetlenia i stałej temperatury równej 20°C. Po sześciu dniach populacja składała się prawie wyłącznie z formy jednokomórkowej o rozmiarach 6–8 × 4–5 μm w zagęszczeniu około 20 tys. komórek/ml. Na tym etapie hodowlę podzielono na cztery części i umieszczono w osobnych naczyniach o objętości 100 ml. Do dwóch z nich dodano po jednym osobniku Daphnia magna – skorupiaka o wielkości około 3 mm, który w warunkach naturalnych żywi się fitoplanktonem. Pozostałe warunki hodowli nie uległy zmianie. We wszystkich czterech próbach codziennie sprawdzano gęstość hodowli oraz udział poszczególnych form morfologicznych.

Wyniki eksperymentu przedstawiono na poniższych wykresach w postaci średnich oraz zakresu zmienności w dwóch powtórzeniach.

6.1. (0–1)

Sformułuj wniosek na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia.

6.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego prowadzono hodowlę S. subspicatus także bez obecności D. magna. W odpowiedzi uwzględnij znaczenie tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.

6.3. (0–2)

Wyjaśnij, dlaczego dla utrzymania hodowli S. subspicatus konieczne jest:

1. włączenie oświetlenia,
2. dodanie do wody soli mineralnych.

Safranina i zieleń świetlista wybarwiają związki budulcowe ścian komórkowych roślin na różne kolory. Jednoczesne użycie obu barwników pomaga ocenić stopień zdrewnienia ścian komórkowych różnych tkanek.

Na zdjęciu przedstawiono wybarwiony za pomocą safraniny i zieleni świetlistej przekrój przez wiązkę przewodzącą kukurydzy – rośliny jednoliściennej. Literami A, B i C oznaczono elementy trzech tkanek. Ściany komórkowe elementów A i C wybarwiły się na czerwono, a elementu B – na niebieskozielono.

7.1. (0–2)

Oznaczeniom literowym A–C na zdjęciu przyporządkuj spośród 1.–4. odpowiednie nazwy elementów tkanek budujących tę wiązkę.

1. człon naczynia
2. człon rurki sitowej
3. komórka miękiszowa
4. włókno sklerenchymatyczne

7.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis budowy elementów wiązki przewodzącej. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Człony rurek sitowych można zidentyfikować po tym, że ich ściany komórkowe są znacznie (cieńsze / grubsze) od ścian członów naczyń oraz od komórek (sklerenchymy / miękiszu), a ponadto (towarzyszą / nie towarzyszą) im komórki przyrurkowe.

7.3. (0–1)

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Na podstawie zdjęcia można wnioskować, że lignina wybarwiła się na kolor

Pobrany przez opuncję figową (Opuntia ficus-indica) dwutlenek węgla jest wstępnie wiązany do kwasu fosfoenolopirogronowego (PEP) i magazynowany w postaci czterowęglowego jabłczanu w wakuolach komórek miękiszu asymilacyjnego. Gdy w tych komórkach możliwe jest wytworzenie siły asymilacyjnej, jabłczan jest transportowany do cytozolu i podlega reakcji dekarboksylacji. Pochodzący z tej reakcji dwutlenek węgla wiązany jest w cyklu Calvina-Bensona w chloroplastach tej komórki.

Na poniższych wykresach przedstawiono bilans pochłaniania CO₂, będący różnicą między pochłanianiem CO₂ z atmosfery a jego wydzielaniem (wykres 1.), oraz przewodność szparkową, która wyraża natężenie transpiracji poprzez aparaty szparkowe (wykres 2.) u opuncji figowej (Opuntia ficus-indica). Obserwację prowadzono przez 24 godziny, w czasie której roślina była zarówno wystawiona na działanie światła, jak i przetrzymywana w ciemności.

8.1. (0–1)

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Na podstawie przedstawionych informacji można stwierdzić, że opuncja figowa, ze względu na rodzaj przeprowadzanej fotosyntezy, należy do roślin typu

8.2. (0–1)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące opuncji figowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

U owadów i wijów funkcję transportu gazów oddechowych oraz wymiany gazowej pełni układ tchawkowy. System rozgałęzionych tchawek doprowadza tlen do każdej komórki ciała.

Na rysunku przedstawiono fragment układu tchawkowego owada.

9.1. (0–1)

Z wykorzystaniem informacji na rysunku przedstaw, w jaki sposób tracheole usprawniają wymianę gazową między tchawkami a komórkami ciała.

9.2. (0–1)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące porównania owadów i wijów są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Mioglobina jest białkiem występującym w mięśniach kręgowców. U ssaków nurkujących służy jako magazyn tlenu: pozwala na pracę mięśni w warunkach chwilowego niedotlenienia całego organizmu. Natomiast obecność mioglobiny w mięśniach pozostałych ssaków przede wszystkim wpływa na efektywność dyfuzji tlenu z krwi do mięśni.

Na poniższym wykresie przedstawiono powinowactwo mioglobiny do tlenu oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu w pięciu różnych pH.

10.1. (0–1)

Określ, jaki wpływ na dyfuzję tlenu z krwi do włókien mięśniowych ma mioglobina występująca w cytozolu tych komórek. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do danych przedstawionych na wykresie.

10.2. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby w poprawny sposób opisywało ono procesy wymiany gazowej zachodzące w płucach człowieka. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Podczas wymiany gazowej w płucach człowieka dyfuzja CO₂ z krwi do pęcherzyków płucnych jest przyczyną (wzrostu / spadku) pH krwi, a dzięki temu następuje (wzrost / spadek) powinowactwa hemoglobiny do tlenu.

10.3. (0–1)

Uzupełnij poniższy schemat tak, aby poprawnie ilustrował drogę tlenu z powietrza pęcherzykowego, aż do jego wykorzystania w procesie tlenowego oddychania wewnątrzkomórkowego. Wpisz we właściwe miejsca wymienione poniżej nazwy.

tlen cząsteczkowy → → →