Na poniższych zdjęciach A i B, wykonanych za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego, przedstawiono dwie różne komórki roślinne.
Uwaga: Obydwa zdjęcia mają zachowaną jednakową skalę.
Na podstawie: www.vcbio.science.ru.nl; www.cas.miamioh.edu
2.1. (0–1)
Określ, która komórka – na zdjęciu A czy na zdjęciu B – pochodzi z tkanki merystematycznej. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do jednej widocznej na zdjęciu cechy budowy wybranej komórki.
2.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
W tabeli przedstawiono wyniki doświadczenia, w którym mierzono czasy trwania poszczególnych
faz cyklu komórkowego (w godzinach) w komórkach merystematycznych korzenia cebuli
(Allium cepa). Korzenie umieszczono w pojemnikach, w których utrzymywano różne
temperatury.
Temperatura
G1
S
G2
Mitoza
10ºC
14.3
25.0
8.7
6.5
15ºC
7.8
13.6
4.8
3.6
20ºC
4.9
8.6
3.0
2.2
25ºC
3.5
6.2
2.2
1.6
30ºC
2.9
5.0
1.8
1.3
Źródło: red. A. Woźny, J. Michejda, L. Ratajczak, Podstawy biologii komórki roślinnej, Poznań 2000.
2.1. (0-1)
Sformułuj problem badawczy eksperymentu.
2.2. (0-1)
Wyjaśnij, dlaczego najkrótsze czasy trwania poszczególnych faz cyklu komórkowego
występowały w temperaturze 30ºC.
Dzięki rozwiniętej strukturze kompartmentów w komórkach eukariotycznych mogą obok siebie zachodzić różne, często przeciwstawne procesy. W przypadku organizmów wielokomórkowych stopień rozwinięcia poszczególnych kompartmentów czy liczba określonego typu organelli wiąże się ze specjalizacją danej komórki do pełnienia specyficznej funkcji.
Poniżej przedstawiono schemat budowy typowej komórki zwierzęcej.
3.1. (0–2)
Na powyższym schemacie zaznaczono klamrą pewną strukturę wewnątrzkomórkową. Podaj nazwę tej struktury. Biorąc pod uwagę jej funkcję w komórce podkreśl 2 typy komórek człowieka spośród niżej wymienionych, u których struktura ta będzie najlepiej rozwinięta.
Nazwa struktury:
Typy komórek eukariotycznych:
erytrocyty
adipocyty
komórki gruczołowe trzustki
komórki gruczołowe kory nadnerczy
plazmocyty
3.2. (0–1)
Część organelli komórkowych powstała w toku ewolucji komórki eukariotycznej poprzez kompartmentację komórki, jednak niektóre z organelli posiadają na tyle specyficzną budowę, że bardziej prawdopodobne jest iż powstały na skutek wchłonięcia przez komórkę eukariotyczną organizmów prokariotycznych. Pogląd taki zgodny jest z teorią pierwotnej endosymbiozy.
Podaj nazwy dwóch organelli występujących w komórkach eukariotycznych, które zgodnie z teorią pierwotnej endosymbiozy mają pochodzenie prokariotyczne. Przedstaw dwa argumenty przemawiające za endosymbiotycznym pochodzeniem tych organelli, odnoszące się do ich budowy.
Nazwy organelli:
Argumenty przemawiające za ich endosymbiotycznym pochodzeniem:
Poniżej przedstawiono fotografię pewnego organellum komórkowego, wykonaną
z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego.
Na podstawie: C.J. Clegg, Biology, Londyn 2014.
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące widocznego na zdjęciu organellum są
prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Występuje w większości komórek roślinnych.
P
F
2.
Stanowi miejsce organizacji mikrotubul budujących wrzeciono kariokinetyczne.
W cyklu komórkowym występują tzw. punkty kontrolne. Są to momenty, w których cykl
komórkowy jest zatrzymywany aż do czasu, gdy kluczowe procesy poprzedzające kolejną
fazę cyklu komórkowego zostaną zakończone prawidłowo. Geny kodujące cząsteczki
uczestniczące w regulacji cyklu komórkowego są szczególnie ważne dla komórki. Jeśli
co najmniej jeden z nich jest nieprawidłowy, może to doprowadzić do rozwinięcia się choroby
nowotworowej.
Poniżej podano najważniejsze punkty kontrolne cyklu komórkowego.
Punkt kontrolny G1/S – wstrzymuje cykl komórkowy do czasu, aż komórka zgromadzi odpowiedni zasób składników niezbędnych do syntezy DNA. Brak sygnałów świadczących o gotowości komórki sprawia, że punkt kontrolny uniemożliwia rozpoczęcie
syntezy DNA.
Punkt kontrolny G2/M – blokuje rozpoczęcie mitozy do czasu zakończenia replikacji DNA. Jeśli cząsteczki DNA w komórce nie zostały do końca zreplikowane lub są uszkodzone, punkt kontrolny uniemożliwia zajście mitozy.
Punkt kontrolny metafaza/anafaza – wstrzymuje rozpoczęcie anafazy do czasu prawidłowego przyłączenia się mikrotubul wrzeciona podziałowego do wszystkich kinetochorów.
Na poniższym schemacie przedstawiono cykl komórkowy wraz z punktami kontrolnymi.
Na podstawie: E.P. Solomon i in., Biologia, Warszawa 2020.
4.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę – określ liczbę chromosomów oraz ilość DNA w jądrze komórkowym
komórek nabłonka jelita człowieka na koniec każdej z faz cyklu komórkowego.
Faza cyklu
Liczba chromosomów
Ilość DNA
G1
2n
2c
S
G2
M
4.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące punktów kontrolnych cyklu komórkowego
w prawidłowych komórkach są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest
prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Replikacja DNA kończy się w punkcie kontrolnym G1/S.
P
F
2.
Jeżeli w punkcie kontrolnym G2/M nie jest możliwa naprawa uszkodzonego DNA, to komórka nie może się dzielić.
P
F
3.
Cykl komórkowy może ulec wstrzymaniu w trakcie mitozy.
P
F
4.3. (0–1)
Określ, do jakich zmian w kariotypie może dojść w wyniku pominięcia punktu
kontrolnego metafaza/anafaza podczas mitozy.
4.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego czynniki mutagenne, takie jak promieniowanie UV lub niektóre
związki chemiczne, zwiększają ryzyko wystąpienia nowotworu.
Mitogeny to cząsteczki sygnałowe, które wiążą się z receptorami na powierzchni komórki.
Związanie mitogenu z odpowiednim receptorem błonowym uruchamia szlaki sygnalizacyjne
w komórce, umożliwiające przejście komórki z fazy G1 cyklu komórkowego do fazy S.
Jednym z czynników hamujących to przejście jest aktywna forma białka Rb, które blokuje
transkrypcję genów kodujących białka niezbędne do podziału komórki.
Mutacja w genie RB1 zlokalizowanym na chromosomie 13, kodującym białko Rb, jest
najczęstszą przyczyną retinoblastomy (siatkówczaka) – złośliwego nowotworu siatkówki
występującego u dzieci z częstością 1/20 000 żywych urodzeń. Do rozwoju choroby
dochodzi, gdy w komórce siatkówki zostanie całkowicie zahamowana produkcja białka Rb
na skutek uszkodzenia lub usunięcia obu kopii genu RB1.
Choroba może mieć podłoże dziedziczne. W przypadku odziedziczenia jednego
uszkodzonego allelu genu RB1 od rodzica drugi zwykle ulega mutacji spontanicznej
w komórkach siatkówki podczas rozwoju osobniczego. Dzieci, które odziedziczyły
uszkodzony allel genu RB1, mają wrodzoną skłonność do rozwoju siatkówczaka – ryzyko
zachorowania wynosi aż 90%.
Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2017.
5.1. (0–1)
W której fazie cyklu komórkowego zachodzi replikacja DNA? Zaznacz właściwą
odpowiedź spośród podanych.
faza G1
faza S
faza G2
faza M
5.2. (0–1)
Określ wpływ aktywnego białka Rb na częstość podziałów komórkowych.
5.3. (0–1)
Spośród pary rodziców, którzy zgłosili się do poradni genetycznej, przyszły ojciec nie ma
mutacji w genie RB1, ale przyszła matka odziedziczyła uszkodzony allel RB1 po swoim ojcu.
Ile wynosi prawdopodobieństwo, że u dziecka tej pary rodziców rozwinie się
siatkówczak? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Na zdjęciu A, wykonanym za pomocą transmisyjnego mikroskopu elektronowego, widoczna jest struktura oznaczona literą X. Ta struktura występuje w większości komórek zwierzęcych. Na rysunku B przedstawiono schematycznie budowę tej struktury.
Na podstawie: E.P. Salomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014.
Podaj nazwę struktury oznaczonej literą X oraz określ jej funkcję w komórce.
Apoptoza, określana także programowaną śmiercią komórki, stanowi bardzo istotny proces zachodzący w organizmach wielokomórkowych, zapewniający im prawidłowy rozwój oraz chroniący przed utrwalaniem nabytych przez komórki patologii. Różni się od nekrozy (martwicy) tym, że najczęściej jest zjawiskiem naturalnym w organizmie i nie wywołuje procesu zapalnego. Apoptoza następuje po zaistnieniu odpowiedniego sygnału pochodzącego z wnętrza komórki lub z jej otoczenia i wiąże się z aktywacją co najmniej jednego z dostępnych szlaków aktywacji programowanej śmierci komórki.
Na podstawie własnej wiedzy podaj dwa przykłady korzyści dla organizmu wielkokomórkowego, wynikające z apoptozy. W odpowiedzi posłuż się przykładami przypadków, w których zachodzi to zjawisko.
Uczniowie przygotowali dwa zestawy doświadczalne. Każdy z zestawów składał się z ośmiu
zlewek z roztworami chlorku sodu (NaCl) o stężeniach od 0,1 mol/l do 0,8 mol/l oraz z jednej
zlewki z wodą destylowaną. Na kolejnym etapie doświadczenia uczniowie wycięli z bulwy
batata oraz owocu dyni po dziewięć bloczków podobnych do siebie pod względem kształtu
i rozmiarów. Następnie każdy z bloczków umieścili na 60 minut w roztworze o innym
stężeniu NaCl lub w wodzie destylowanej. Po wyjęciu próbek uczniowie ponownie zważyli
bloczki i obliczyli procentową zmianę ich masy. Na poniższym wykresie przedstawiono
wyniki doświadczenia.
Na podstawie: A. Allott, Biology for the IB Diploma, Oxford 2014.
7.1. (0–1)
Na podstawie uzyskanych wyników określ stężenie roztworu NaCl, który jest
izotoniczny względem soku komórkowego dyni.
Izotoniczny względem soku komórkowego dyni jest roztwór NaCl
o stężeniu około mol/l.
7.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1. albo 2.
Na podstawie przedstawionych wyników można stwierdzić, że roztwór NaCl o stężeniu
0,2 mol/l jest w stosunku do soku komórkowego batata
A.
hipertoniczny,
ponieważ umieszczenie próbki
w tym roztworze spowodowało
