Na poniższym schemacie przedstawiono wartości w megapaskalach (MPa) potencjału wody w glebie i w różnych organach rośliny lądowej.
Na podstawie: vhv.rs
6.1. (0–1)
Przy jakiej wartości potencjału wody w atmosferze transpiracja w przedstawionej roślinie będzie zachodzić najwolniej? Zaznacz odpowiedź spośród podanych, a następnie uzasadnij odpowiedź.
–10 MPa
–20 MPa
–60 MPa
–100 MPa
Uzasadnienie:
6.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące transportu wody u roślin są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Utrzymanie siły ssącej liści wymaga nakładu energii pochodzącej z przemian metabolicznych.
P
F
2.
Spadek wilgotności powietrza prowadzi do zwiększenia intensywności transpiracji.
P
F
3.
Duże zasolenie roztworu glebowego jest przyczyną tzw. suszy fizjologicznej.
W korzeniach roślin przepływ wody pobranej przez włośniki odbywa się dwiema drogami:
kanałem apoplastycznym, który tworzą ściany komórek i przestrzenie międzykomórkowe
kanałem symplastycznym, który stanowią pasma cytoplazmy komórek połączonych ze sobą plazmodesmami.
W przepływie wody od włośników do ksylemu ważną rolę odgrywają komórki śródskórni, których położone obwodowo ściany komórkowe są zaopatrzone w tzw. pasemka Caspary’ego – zgrubienia ściany komórkowej przesycone ligniną i lipofilową suberyną.
Na rysunku przedstawiono budowę anatomiczną korzenia rośliny dwuliściennej w strefie włośnikowej oraz w powiększeniu – komórki śródskórni z pasemkami Caspary’ego. Litery A i B oznaczają dwie drogi przemieszczania się wody pobranej przez włośniki w miękiszu kory pierwotnej korzenia.
Na podstawie: E.P. Salomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2016.
6.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Na schemacie kanał apoplastyczny zaznaczono (literą A / literą B). Pasemka Caspary’ego blokują transport wody szlakiem (apoplastycznym / symplastycznym).
6.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego pasemka Caspary’ego stanowią barierę dla przepływu wody z kory pierwotnej do walca osiowego. W odpowiedzi odnieś się do budowy i właściwości ściany komórkowej komórek śródskórni.
6.3. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące transportu wody w korzeniu są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Aktywny transport jonów z miękiszu walca osiowego do komórek naczyń jest przyczyną transportu wody w tym samym kierunku.
P
F
2.
Podczas przepływu wody z komórek miękiszu walca osiowego do naczyń potencjał wody w komórkach miękiszu jest niższy niż w naczyniach.
P
F
3.
Cząsteczki wody przemieszczają się w górę naczyniami dzięki współdziałaniu siły kohezji i siły ssącej transpiracji.
Cebule tulipanów zimują w gruncie, a wiosną wyrastają z nich liście asymilacyjne i kwiaty. Ogławianie cebulowych roślin ozdobnych jest zabiegiem pielęgnacyjnym polegającym na usuwaniu przekwitniętych kwiatów, ale pozostawianiu liści asymilacyjnych aż do ich zaschnięcia. Latem rośliny wchodzą w stan spoczynku. Aby uzyskać większe cebule, producenci cebul tulipanów ogławiają rośliny już na początku ich kwitnienia.
Na poniższej ilustracji przedstawiono pokrój rośliny nieogłowionej i ogłowionej oraz budowę jej cebuli.
Uwaga: Nie zachowano proporcji wielkości struktur.
Na podstawie: atlas-roslin.pl; naogrodowej.pl; qvc.com
7.1. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego ogławianie tulipanów skutkuje zwiększeniem masy cebul tych roślin.
7.2. (0–1)
Podaj nazwę organu rośliny, którego modyfikacją jest piętka cebuli.
Rozkład materiałów zapasowych zgromadzonych w bielmie nasion jęczmienia zachodzi
stopniowo. Bielmo jest zróżnicowane na zewnętrzną warstwę aleuronową, w której znajdują
się głównie białka, oraz bielmo skrobiowe, w którym są zgromadzone głównie polisacharydy.
We wczesnej fazie kiełkowania nasion są produkowane hormony aktywujące geny kodujące
hydrolazy (peptydazę i α-amylazę) wytwarzane przez warstwę aleuronową.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym badano wpływ zarodka na wytwarzanie enzymów
rozkładających polisacharydy w ziarniaku jęczmienia. Namoczone wcześniej ziarniaki
przecięto na dwie części tak, aby tylko w jednej części znajdował się zarodek.
Następnie na oddzielnych szalkach zawierających zestalony agarem kleik skrobiowy
przygotowano dwie próby:
próba I – zawierała połówki ziarniaków z zarodkiem
próba II – zawierała połówki ziarniaków bez zarodka.
W obu próbach połówki ziarniaków umieszczono powierzchnią przecięcia do podłoża.
Po czterech dniach naniesiono na podłoże kilka kropli roztworu płynu Lugola.
Zaobserwowano, że jedynie wokół połówek ziarniaków zawierających zarodki podłoże nie
zabarwiło się na granatowo.
Wyniki doświadczenia przedstawiono schematycznie na poniższym rysunku.
Na podstawie: A. Szweykowska, J. Szweykowski, Botanika, Warszawa 1996.
8.1. (0–1)
Sformułuj wniosek na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia.
8.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Do wyciągnięcia wniosków z przedstawionych badań
A.
wystarczy analiza
wyników z próby I,
ponieważ
1.
próba I to próba badawcza i działał w niej
badany czynnik.
2.
próba II to próba kontrolna i sprawdza
tylko, czy odczynniki działały prawidłowo.
B.
konieczne są analiza
i porównanie
wyników z prób I i II,
3.
różnica wyników między próbami I a II
świadczy o działaniu badanego czynnika.
W warunkach wysokiej wilgotności powietrza transpiracja roślin jest ograniczona, ale
mimo to rośliny nadal pobierają wodę z podłoża. W takich warunkach na brzegach blaszki
liściowej można zaobserwować krople wody wydzielanej przez rośliny – to zjawisko
nazywamy gutacją. Działaniem na roślinę 4-procentowym wodnym roztworem siarczanu
miedzi można ograniczyć gutację. Jony miedzi są inhibitorami enzymów oddechowych.
Na podstawie: red. M. Kozłowska, Fizjologia roślin, Poznań 2007.
Wyjaśnij, dlaczego inhibitory enzymów oddechowych ograniczają gutację.
W odpowiedzi odwołaj się do mechanizmu parcia korzeniowego.
Pobieranie przez komórkę wody z otoczenia powoduje przyrost objętości komórki, który jest
pośrednią miarą wielkości potencjału wody w komórce. Aby określić potencjał wody
w miękiszu spichrzowym bulw ziemniaka, przeprowadzono doświadczenie, podczas którego
mierzono zmiany objętości tej tkanki w zależności od stężenia w roztworze
zewnątrzkomórkowym sacharozy – substancji osmotycznie czynnej.
Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia.
Na podstawie: www.athenology.com
11.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis przebiegu wykonanego
doświadczenia. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
Z bulwy ziemniaka wycięto 18 kostek o (jednakowych / różnych) wymiarach. Następnie
przygotowano wodne roztwory sacharozy o (jednakowych / dwóch różnych / kilku różnych)
stężeniach, w których na godzinę umieszczono wcześniej przygotowane kostki. W celu
obliczenia średnich zmian objętości kostek zmierzono ich wymiary za pomocą suwmiarki
(tylko na początku / tylko na końcu / na początku i na końcu) doświadczenia.
11.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące potencjału wody są prawdziwe. Zaznacz P,
jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Punkt R na wykresie oznacza wyrównanie potencjału wody w komórce i środowisku zewnętrznym.
P
F
2.
W cytoplazmie komórki umieszczonej w wodzie destylowanej jest wyższy potencjał wody w porównaniu do jej otoczenia.
P
F
11.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego badana tkanka umieszczona w roztworze sacharozy o stężeniu
równym bądź większym od 0,2 mol/l zmniejszyła swoją objętość. W odpowiedzi
uwzględnij zjawisko osmozy.
Można w uproszczeniu przyjąć, że potencjał wody jest miarą zdolności do przyjęcia lub oddania wody przez roztwór zamknięty w przestrzeni, np. w obrębie komórki lub ksylemu. Jest on pochodną zależnego od stężenia substancji rozpuszczonych ciśnienia osmotycznego oraz ciśnienia fizycznego. Potencjał wody określa się wzorem:
ψ = ψo + ψc
gdzie:
ψo – potencjał osmotyczny, wynika ze stężenia substancji rozpuszczonych w roztworze, im jest ono większe tym potencjał osmotyczny mniejszy. Czysta woda ma potencjał osmotyczny równy 0. Dodanie do niej soli sprawi, że potencjał osmotyczny takiego roztworu będzie ujemny.
ψc – potencjał ciśnienia, jest proporcjonalny do ciśnienia wywieranego na roztwór, w przypadku komórek mowa jest o ciśnieniu turgorowym.
Potencjał wody określa się w MPa i przyjmuje się, że potencjał czystej wody równy jest 0. Woda w roślinie wędruje zawsze z roztworu o wyższym potencjale wody do roztworu o niższym (bardziej ujemnym) potencjale wody. Dodanie zatem do wody soli spowoduje, że woda będzie napływała do tego roztworu (zmniejszy się potencjał osmotyczny, a tym samym wodny).
Aktywny transport jonów K+ oraz idące za nim zmiany turgoru komórek szparkowych odpowiadają za mechanizm otwierania aparatów szparkowych.
12.1. (0–1)
Rozstrzygnij, przy jakim potencjale wody w komórkach szparkowych - wysokim czy niskim względem otaczających je komórek - następuje otwieranie aparatów szparkowych. Odpowiedź uzasadnij odnosząc się do mechanizmu otwierania aparatów szparkowych.
12.2. (0–1)
Rozstrzygnij, jaki potencjał wody występuje w komórkach miękiszu liści - wysoki czy niski względem komórek drewna (w wiązce przewodzącej) - w czasie pasywnego transportu wody i soli mineralnych w roślinie. Odpowiedź uzasadnij odnosząc się do procesu odpowiedzialnego za zmianę potencjału wody komórek miękiszu liści w tym przypadku.
Niektóre sukulenty (np. kaktusy czy agawy), ze względu na warunki bytowania wykształciły modyfikację zachodzenia procesu fotosyntezy, polegającą w istocie na rozdzieleniu asymilacji CO2 od cyklu Calvina. Określane są one często mianem roślin typu CAM (ang. Crassulacean Acid Metabolism). Rośliny te zasiedlają najczęściej gorące i suche środowiska.
Odnosząc się do istoty modyfikacji procesu fotosyntezy u roślin typu CAM wyjaśnij, w jaki sposób modyfikacja ta zwiększa zdolność tych roślin do przetrwania w zwykle zasiedlanym przez nie środowisku.
Uczeń wykonał doświadczenie polegające na przygotowaniu 3 grup roślin jednego gatunku, zgodnie ze schematem poniżej.
Wszystkie rośliny były w tym samym wieku. Roślinom z grupy II uczeń usunął pąki wierzchołkowe pędu głównego, natomiast roślinom z grupy III po usunięciu pąków wierzchołkowych, na szczycie przyciętego pędu głównego przymocował bloczek agarozowy zawierający jeden z hormonów roślinnych.
W trakcie obserwacji uczeń odnotował rozwój pąków, a następnie pędów bocznych u roślin z grupy II. Podobny efekt nie wystąpił u roślin z pozostałych grup.
14.1. (0–1)
Posługując się schematem i opisem powyższego doświadczenia rozstrzygnij, która z grup roślin - I, II czy III - stanowiła grupę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.
14.2. (0–1)
Podaj nazwę zjawiska występującego u roślin, które było przedmiotem powyższego doświadczenia oraz nazwę hormonu roślinnego, który najprawdopodobniej zawarty był w bloczku agarozowym, zastępującym pąk wierzchołkowy u roślin z grupy III.
Nazwa zjawiska:
Nazwa hormonu roślinnego:
14.3. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Kluczowym mechanizmem zachodzenia tropizmów u roślin jest nierównomierne rozmieszczenie auksyn w obrębie organu ulegającego temu zjawisku.
P
F
2.
Jednym z hormonów roślinnych spowalniającym dojrzewanie owoców jest etylen.
P
F
3.
Korzenie roślin przejawiają zwykle geotropizm ujemny, zaś łodygi geotropizm dodatni.
Oprócz 20 aminokwasów biogennych, wchodzących w skład białek wszystkich organizmów,
w przyrodzie występują także inne aminokwasy, np. L-kanawanina. Występuje ona wyłącznie
u roślin bobowatych, m.in. w ich nasionach, gdzie pełni funkcję magazynu azotu –
makroelementu niezbędnego do syntezy wielu związków podczas kiełkowania nasion.
L-kanawanina zabezpiecza również nasiona przed zjadaniem ich przez roślinożerne owady.
Toksyczne działanie L-kanawaniny na owady wynika z jej podobieństwa strukturalnego
do argininy – aminokwasu naturalnie występującego w białkach.
Podczas syntezy białek w miejsca, gdzie powinna znaleźć się arginina, włączana bywa
L-kanawanina, co zmienia liczbę i rodzaj oddziaływań między aminokwasami w łańcuchu
polipeptydowym. Białka mające w swej strukturze L-kanawaninę wykazują niską aktywność
biologiczną lub jej brak, co u owadów prowadzi m.in. do spowolnienia wzrostu larw, opóźnienia
lub zakłócenia w przepoczwarczaniu. Większość owadów nasionożernych nie zjada nasion
zawierających L-kanawaninę. Jednak larwy chrząszcza Caryedes brasiliensis, które żywią się
wyłącznie nasionami tropikalnego pnącza z rodziny bobowatych (Dioclea megacarpa), mają
zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.
Na podstawie: P. Staszek, A. Antosik, U. Krasuska, A. Gniazdowska, L-kanawanina – niebiałkowy aminokwas toksyczny
dla zwierząt i roślin, „Edukacja Biologiczna i Środowiskowa” 3(52), 2014.
3.1. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego włączanie L-kanawaniny w miejsce argininy w czasie syntezy białek
enzymatycznych prowadzi do powstawania enzymów o obniżonej aktywności
katalitycznej.
3.2. (0–1)
Uzasadnij, że współżycie korzeni roślin bobowatych z bakteriami wiążącymi azot
atmosferyczny ma znaczenie dla syntezy L-kanawaniny przez te rośliny.
3.3. (0–1)
Spośród wymienionych związków chemicznych wybierz i podkreśl nazwy tych
zawierających atomy azotu.
cytozyna
celuloza
cholesterol
ATP
ryboza
3.4. (0–1)
Wyjaśnij, jakie znaczenie adaptacyjne dla chrząszcza Caryedes brasiliensis
ma zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.
