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
Mikrotubule są dynamicznymi strukturami, które mogą wydłużać się lub skracać w wyniku
polimeryzacji lub depolimeryzacji cząsteczek tubuliny.
Na rysunku przedstawiono mikrotubulę, z której do cytozolu są uwalniane cząsteczki
tubuliny, co prowadzi do skrócenia tej mikrotubuli.
Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2017;
mpibpc.mpg.de/grubmueller/microtubules
10.1. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące podziałów komórkowych są prawdziwe.
Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Mikrotubule wrzeciona podziałowego w komórkach, zarówno zwierzęcych, jak i roślinnych, są wytwarzane w centrosomach z udziałem centrioli.
P
F
2.
Zablokowanie polimeryzacji mikrotubul może hamować niekontrolowane podziały komórkowe w obrębie guza nowotworowego.
P
F
3.
Zarówno w mitozie, jak i w mejozie mikrotubule wrzeciona podziałowego wiążą się z centromerami chromosomów metafazowych.
P
F
10.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały poprawny opis przebiegu mejozy.
Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
Podczas II podziału mejotycznego skracanie się mikrotubul zachodzi w czasie
(metafazy / anafazy) i umożliwia rozejście się (chromatyd siostrzanych / biwalentów)
do przeciwległych biegunów komórki. II podział mejotyczny zapewnia właściwą
(ilość DNA / ploidalność jąder) w komórkach potomnych.
10.3. (0–1)
Jaką funkcję pełnią mikrotubule w ruchu komórek? Zaznacz właściwą odpowiedź
spośród podanych.
Mikrotubule tworzą wewnętrzny szkielet wici.
Podjednostki tubuliny hydrolizują ATP dostarczający energii do ruchu wici.
Skracanie się mikrotubul wici skutkuje ciągnięciem za sobą całej komórki.
Polimeryzacja mikrotubul powoduje wydłużanie wici i odpychanie się komórki od podłoża.
Główną funkcją nabłonka wyścielającego żołądek jest wydzielanie kwasu solnego i enzymów trawiennych. Ten nabłonek zawiera również komórki wydzielające hormony oraz komórki wytwarzające śluz. Komórki żołądka produkujące kwas solny noszą nazwę komórek okładzinowych. Są one duże, z centralnie położonym jądrem i licznymi mitochondriami. W ich błonie komórkowej znajdują się głębokie, wyścielone mikrokosmkami wpuklenia, tzw. kanaliki.
Na rysunku przedstawiono budowę komórki okładzinowej żołądka człowieka.
Na podstawie: A. Stevens, J.S. Lowe, Histologia człowieka, Warszawa, Bremen 2000; A.C. Engevik, I. Kaji, J.R. Goldenring, The Physiology of the Gastric Parietal Cell, „Physiological Reviews” 2020.
11.1. (0–2)
Wypisz z tekstu dwie cechy komórek okładzinowych człowieka, które są przystosowaniem do wydzielania kwasu solnego, oraz określ, na czym polega każde z tych przystosowań.
11.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące kwasu solnego produkowanego przez komórki okładzinowe człowieka są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Kwas solny umożliwia przekształcenie pepsynogenu w pepsynę.
P
F
2.
Kwas solny denaturuje białka, ułatwiając ich enzymatyczne trawienie przez pepsynę.
P
F
3.
Kwas solny ułatwia enzymatyczne trawienie skrobi przez amylazę ślinową.
P
F
11.3. (0–1)
Przedstaw rolę, jaką spełnia śluz produkowany przez komórki żołądka w funkcjonowaniu tego narządu.
Wytworzony w wątrobie człowieka cholesterol jest transportowany w krwiobiegu w postaci
związanej z białkiem jako lipoproteina o małej gęstości – LDL. Warunkiem wniknięcia LDL do
komórki jest jej przyłączenie do receptora błonowego i utworzenie kompleksu LDL-receptor.
Te kompleksy trafiają następnie do endosomów, gdzie niskie pH sprzyja odłączaniu się LDL
od receptora. Następnie LDL jest transportowana do lizosomu, w którym mają miejsce jej
enzymatyczny rozkład i uwolnienie cholesterolu.
Synteza błonowych receptorów LDL zależy od ilości cholesterolu w komórkach. Gdy
cholesterolu w komórkach jest dużo, nie powstają nowe receptory LDL, przez co pobieranie
LDL jest ograniczone. Na poniższym schematycznym rysunku przedstawiono pobieranie
LDL i procesy prowadzące do uzyskania wolnego cholesterolu przez komórkę.
Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2007;
B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2019.
14.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Przedstawiony na rysunku transport cząsteczki LDL do wnętrza komórki to przykład
A.
endocytozy,
ponieważ
1.
bezpośrednio przez błonę są transportowane
małe cząsteczki.
2.
uczestniczy w nim fragment błony komórkowej,
otaczający pobierane cząsteczki.
B.
dyfuzji prostej,
3.
pobierane cząsteczki cholesterolu nie są trawione
w komórce.
14.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące cholesterolu w organizmie człowieka
są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Cholesterol jest prekursorem hormonów steroidowych, takich jak np. testosteron i estrogeny.
P
F
2.
Cholesterol jest jednym ze składników żółci wytwarzanej przez wątrobę.
P
F
14.3. (0–1)
Określ wpływ cholesterolu na właściwości fizyczne błony komórkowej i funkcje
pełnione przez tę błonę.
14.4. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały poprawny opis regulacji ilości
pobieranego cholesterolu przez komórkę. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe
określenie.
Wzrost stężenia cholesterolu w komórce (aktywuje / hamuje) syntezę receptorów LDL. Dzięki
temu komórka pobiera (mniej / więcej) cholesterolu z krwiobiegu. Taki mechanizm regulacji
nazywa się (dodatnim / ujemnym) sprzężeniem zwrotnym.
14.5. (0–1)
Określ wpływ delecji obu alleli genu kodującego receptor LDL na pobieranie
cholesterolu przez komórkę. Odpowiedź uzasadnij.
