Studenci biologii przeprowadzili pewien eksperyment.
Jak pokazano na powyższym schemacie, do probówek oznaczonych numerami od 1 do 3 dodawano nieznany enzym w celu
jego identyfikacji. W każdej z probówek znajdowała się ta sama ilość białka.
Probówki różniły się wartością pH:
1 ⟶ pH = 1,5
2 ⟶ pH = 7
3 ⟶ pH = 9
Po 10 minutach od dodania tej samej ilości ENZYMU TRAWIENNEGO wykazano, że białko uległo strawieniu tylko w probówce nr 1.
16.1. (0–1)
Podaj nazwę enzymu trawiennego dodanego do probówek.
16.2. (0–1)
Podaj problem badawczy do przeprowadzonego eksperymentu.
16.3. (0–1)
Podaj, dlaczego białko uległo strawieniu tylko w probówce nr 1.
To zadanie pochodzi ze zbioru matura 2022 wydawnictwa
Badacze postanowili określić mechanizm dziedziczenia barwy kwiatów roślin należących
do dwóch różnych gatunków. Zarówno rośliny gatunku A, jak i rośliny gatunku B wytwarzają
kwiaty czerwone lub białe.
Hipoteza 1.: Barwa kwiatów u gatunku A jest warunkowana jednogenowo przez jedną parę
alleli, z których jeden wykazuje pełną dominację w stosunku do drugiego. Hipoteza 2.: Barwa kwiatów u gatunku B jest warunkowana przez dwa współdziałające,
dziedziczące się niezależnie geny, każdy mający po dwa allele: jeden dominujący, a drugi –
recesywny.
W obydwu przypadkach badacze skrzyżowali rośliny o kwiatach czerwonych i rośliny
o kwiatach białych należące do linii czystych (homozygoty). W obydwu przypadkach
w pokoleniu F1 uzyskano wyłącznie rośliny kwitnące na czerwono. W celu uzyskania roślin
stanowiących pokolenie F2 skrzyżowano rośliny z pierwszego pokolenia mieszańców (F1).
W poniższej tabeli przedstawiono wyniki krzyżowania uzyskane w F2.
Rośliny stanowiące pokolenie F2
gatunek A
gatunek B
kwiaty czerwone
kwiaty białe
kwiaty czerwone
kwiaty białe
119
39
91
69
Stosunek fenotypów ≈ 3:1
Stosunek fenotypów ≈ 9:7
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały wnioski wyciągnięte
na podstawie przedstawionych wyników badań. W każdym nawiasie podkreśl właściwe
określenie.
Hipoteza 1. została (potwierdzona / odrzucona), ponieważ przy założeniu prawdziwości
tej hipotezy wartość teoretyczna stosunku fenotypów wynosi (2:1 / 3:1 / 9:7), co jest
(zgodne / niezgodne) z otrzymanymi wynikami badań.
Hipoteza 2. została (potwierdzona / odrzucona), ponieważ przy założeniu prawdziwości
tej hipotezy wartość teoretyczna stosunku fenotypów wynosi (2:1 / 3:1 / 9:7), co jest
(zgodne / niezgodne) z otrzymanymi wynikami badań.
Gupiki to niewielkie ryby, które w naturze żyją m.in. na Trynidadzie, w małych zbiornikach
wodnych położonych wzdłuż górskich strumieni. Wodospady tworzone przez strumienie
pokonujące progi skalne stanowią jednostronną barierę – ryby żyjące w zbiorniku poniżej
wodospadu nie mogą przepłynąć w górę potoku, ale ryby ze zbiornika ponad wodospadem
niekiedy dostają się ze spadającą wodą do dolnego zbiornika. Samce gupików są mniejsze
od samic, ale znacznie bardziej kolorowe. Samica częściej wybiera barwniejszego samca jako
partnera do rozmnażania.
Badacze porównywali ubarwienie samców gupików bytujących w dwóch zbiornikach
strumienia 1. – w zbiorniku poniżej wodospadu, w którym występowały drapieżniki, oraz
w zbiorniku powyżej wodospadu, w którym drapieżników nie było. Zauważyli, że samce
gupików ze zbiornika powyżej wodospadu są intensywniej ubarwione od żyjących w zbiorniku
poniżej wodospadu. Wyniki obserwacji przedstawia rysunek poniżej.
Badacze wysunęli dwie hipotezy wyjaśniające te różnice.
Hipoteza I: W sytuacji nieobecności drapieżników wyższe dostosowanie mają intensywniej ubarwione samce (ponieważ są częściej wybierane przez samice). Hipoteza II: W razie presji drapieżników wyższe dostosowanie mają samce mniej widoczne, o mniej intensywnym ubarwieniu (ponieważ są rzadziej zjadane).
Aby sprawdzić te hipotezy, badacze przenosili gupiki i drapieżne ryby ze zbiorników
strumienia 1. do odpowiednich zbiorników bezrybnego strumienia 2., a następnie obserwowali
zmiany częstości fenotypów samców przez kilkadziesiąt pokoleń. Potwierdzili obie hipotezy:
wykazali, że w naturze intensywność ubarwienia samców jest ewolucyjnym kompromisem
między przeciwstawnymi kierunkami doboru.
Na podstawie: http://www.guppyevolution.org/science/
18.1. (0–3)
1. Przedstaw plan opisanego eksperymentu – wpisz w tabelę znak „+” oznaczający przeniesienie ryb ze zbiorników strumienia 1. do zbiorników strumienia 2.
Docelowy zbiornik w bezrybnym strumieniu 2.
Przenoszone ryby ze strumienia 1.
gupiki z górnego zbiornika (bez drapieżnych ryb)
gupiki z dolnego zbiornika (z drapieżnymi rybami)
drapieżne ryby z dolnego zbiornika
górny
dolny
2. Podaj populacje gupików (numer strumienia i położenie zbiornika), które
porównywano w celu zweryfikowania obu hipotez. Określ spodziewane wyniki,
odnosząc się do zmiany fenotypów samców.
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy I:
Wynik potwierdzający hipotezę I:
Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy II:
Wynik potwierdzający hipotezę II:
18.2. (0–1)
Określ, czy w opisanym eksperymencie działa dobór naturalny czy dobór sztuczny.
Odpowiedź uzasadnij.
18.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis warunków przeprowadzenia
opisanego eksperymentu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
W celu poprawnego przeprowadzenia opisanego eksperymentu należy przenieść z jednego
zbiornika do drugiego (liczną grupę gupików / jedną ich parę). To przy zbyt (niskiej / wysokiej)
liczebności grupy założycielskiej nowej populacji nasila się (dryf genetyczny / dobór naturalny),
który mógłby zniekształcić wynik doświadczenia.
Podczas badań mokradeł występujących u ujścia rzeki do morza zaobserwowano, że trawa
spartyna (Spartina patens) jest dominującym gatunkiem na mokradłach słonowodnych, a pałka
wąskolistna (Typha angustifolia) – na mokradłach słodkowodnych. Przygotowano
eksperyment terenowy, w którym posadzono spartynę oraz pałkę wąskolistną na poletkach
doświadczalnych przygotowanych w dwóch wariantach:
na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych w obecności innych gatunków roślin, z którymi naturalnie występują,
na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych bez obecności innych gatunków.
Po upływie dwóch sezonów wegetacyjnych zmierzono biomasę osobników spartyny i pałki
wąskolistnej na wszystkich poletkach. Wyniki eksperymentu przedstawiono w tabeli.
Średnia biomasa [g/dm2]
spartyna
pałka wąskolistna
mokradła słonowodne
mokradła słodkowodne
mokradła słonowodne
mokradła słodkowodne
W obecności innych gatunków roślin
8
3
0
18
Bez obecności innych gatunków roślin
10
20
0
33
Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012;
C.M. Crain i wsp., Physical and biotic drivers of plant distribution accross estuarine salinity gradients, „Ecology” 85(9), 2004.
19.1. (0–1)
Oceń, czy na podstawie przedstawionych wyników eksperymentu można sformułować
poniższe wnioski. Zaznacz T (tak), jeśli taki wniosek można sformułować, albo N (nie) –
jeśli nie można go sformułować.
1.
Pałka wąskolistna ma szerszy zakres tolerancji na zasolenie wód niż spartyna.
T
N
2.
Przy braku konkurencji siedliskiem optymalnym dla spartyny są mokradła słonowodne.
T
N
3.
Mniejszy udział spartyny w zbiorowiskach mokradeł słodkowodnych jest wynikiem jej konkurencyjnego wypierania.
T
N
19.2. (0–1)
Określ, czy nieobecność pałki wąskolistnej w zbiorowiskach mokradeł słonowodnych
jest wynikiem konkurencji międzygatunkowej, czy – zasolenia wody. Odpowiedź
uzasadnij, odnosząc się do wyników eksperymentu.
Przeprowadzono eksperyment na dziko żyjącej populacji niewielkich ryb – gupików.
Ze zbiornika, w którym presja drapieżników była wysoka, a ryby żywiące się gupikami
preferowały duże, dorosłe osobniki, przeniesiono kilkadziesiąt par dorosłych gupików
do zbiornika, w którym drapieżniki polowały mniej intensywnie i wybierały głównie młode
osobniki oraz dorosłe gupiki o niewielkich rozmiarach ciała.
Po 11 latach (18 pokoleniach gupików) porównano średnią masę ciała dorosłych samic
i samców w tej populacji gupików z gupikami pochodzącymi z populacji wyjściowej.
Wyniki eksperymentu przedstawiono na wykresie.
Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014.
Oceń, czy opisany eksperyment może dostarczyć odpowiedzi na poniższe pytania
badawcze. Zaznacz T (tak), jeśli eksperyment może dostarczyć takiej odpowiedzi,
albo N (nie) – jeśli tak nie jest.
1.
Czy działanie doboru jest możliwe do zaobserwowania we współcześnie żyjącej populacji?
T
N
2.
Czy zróżnicowana presja drapieżnika wpływa na średnią wielkość osobników w populacji gupików?
T
N
3.
Czy dymorfizm płciowy gupików jest wynikiem presji drapieżnika?
Czynnik ograniczający to czynnik występujący w niedomiarze, a przez to ograniczający wzrost
i rozwój organizmu. W ekosystemach wodnych zarówno światło, jak i nieorganiczne
substancje pokarmowe są istotnymi czynnikami ograniczającymi ilość materii organicznej
(produkcji pierwotnej) wytwarzanej przez fitoplankton.
Badacze przeprowadzili serię eksperymentów mających na celu określenie, w jakim stopniu
poszczególne pierwiastki ograniczają produkcję pierwotną fitoplanktonu występującego
w wodach Morza Sargassowego. W tym celu próbki wody z Morza Sargassowego
wzbogacano o różne kombinacje pierwiastków, a następnie badano asymilację radioaktywnie
znakowanego węgla 14C przez fitoplankton.
W poniższej tabeli zestawiono wyniki przeprowadzonych eksperymentów.
Wariant doświadczenia (dodawane pierwiastki w formie przyswajalnej)
Wzrost asymilacji 14C przez fitoplankton względem próby kontrolnej
azot + fosfor
10%
metale (z wyjątkiem żelaza) + azot + fosfor
8%
metale (w tym żelazo) + azot + fosfor
12,9%
żelazo + azot + fosfor
12%
Na podstawie: D.W. Menzel i J.H. Ryther, Nutrients limiting the production of phytoplankton in the Sargasso Sea, with special reference to iron, „Deep Sea Research” 7, 1961.
22.1. (0–1)
Opisz próbę kontrolną w przedstawionym doświadczeniu.
22.2. (0–1)
Oceń, czy na podstawie przedstawionych wyników badań można sformułować wnioski
podane w tabeli. Zaznacz T (tak), jeśli wniosek można sformułować na podstawie
wyników badań, albo – N (nie), jeśli nie można go sformułować.
1.
Dodanie azotu skutkuje dużym wzrostem produkcji pierwotnej w Morzu Sargassowym, podczas gdy dodanie fosforu nie wywołuje tego efektu.
T
N
2.
Składniki mineralne ograniczają produkcję pierwotną w Morzu Sargassowym w większym stopniu niż światło.
T
N
3.
Zawartość żelaza jest jednym z czynników ograniczających produkcję pierwotną w Morzu Sargassowym.
Zbieranie plonów z upraw prowadzi do wyjaławiania gleb, dlatego tak istotne jest ich
nawożenie. Zapotrzebowanie na składniki mineralne u roślin bada się, stosując w uprawie
pożywki pełne (zawierające wszystkie niezbędne dla rozwoju rośliny mikro- i makroelementy)
oraz pożywki lub roztwory, z których wyklucza się określone jony. Rośliny uprawia się
w doniczkach wypełnionych żwirem uprzednio wypłukanym w wodzie destylowanej
i wyprażonym. Połowa uprawianych roślin stanowi próbę kontrolną, a połowa – próbę
badawczą.
Na podstawie: H. Wiśniewski, Biologia, Warszawa 1995.
24.1. (0–1)
Wybierz i zaznacz wariant doświadczenia (A–D) umożliwiający wykazanie roli magnezu
we wzroście i rozwoju roślin.
Próba kontrolna
Próba badawcza
A.
woda destylowana
pożywka pełna
B.
pożywka pełna
pożywka bez źródła magnezu
C.
woda destylowana z dodatkiem źródła magnezu
pożywka pełna
D.
pożywka pełna
woda destylowana
24.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w zbiorowiskach naturalnych, w przeciwieństwie do nienawożonych
pól uprawnych, zawartość fosforu w glebie utrzymuje się na względnie stałym poziomie.
W odpowiedzi uwzględnij porównanie tych dwóch rodzajów ekosystemów.
Pierwotnym źródłem cukrów u roślin jest proces asymilacji dwutlenku węgla w chloroplastach. Węgiel
eksportowany jest z chloroplastów głównie w postaci triozofosforanów, choć w wielu przypadkach do
cytoplazmy jest uwalniana również glukoza, powstająca w wyniku hydrolizy skrobi okresowo
gromadzonej w tych organellach. W warunkach zakłócenia eksportu produktów fotosyntezy skrobia
gromadzi się w chloroplastach liści, co jest dobrym wskaźnikiem tego zaburzenia.
Poniżej przedstawiono doświadczenie, którego celem było sprawdzenie wpływu deficytu
magnezu na zaburzenia eksportu cukrów w liściach rzodkiewnika pospolitego.
Hipoteza:
Pierwszym z badanych objawów niedoboru magnezu u rzodkiewnika pospolitego jest
zaburzenie eksportu cukrów z liści.
Przebieg doświadczenia:
Przez 21 dni prowadzono uprawę hydroponiczną sadzonek rzodkiewnika pospolitego, stosując różne
pożywki:
połowę roślin zasilano pożywką pełną – próba A;
drugą połowę roślin zasilano pożywką bez soli magnezu – próba B.
Rośliny oświetlano przez 12 h na dobę. Przez cały czas trwania doświadczenia obserwowano
zabarwienie liści oraz ważono rośliny. Natomiast 14. dnia trwania doświadczenia wybrane
rośliny barwiono płynem Lugola.
Wyniki doświadczenia:
Barwienie płynem Lugola – przykładowe rośliny po 14 dniach uprawy przedstawiono na zdjęciu poniżej;
Barwa liści roślin – od 15. dnia wystąpiło stopniowe żółknięcie liści roślin w próbie B;
Masa roślin – od 16. dnia odnotowywano, że rośliny z próby B miały niższą świeżą masę niż rośliny w próbie A.
Na podstawie: Ch. Hermans, N. Verbruggen, Physiological characterization of (…) Arabidopsis thaliana,
„Journal of Experimental Botany”, Vol. 56, 2005.
1.1. (0–1)
Określ, która próba roślin – A czy B – stanowiła próbę kontrolną w opisanym
doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do znaczenia tej próby
w sprawdzeniu postawionej hipotezy.
1.2. (0–1)
Oceń, podkreślając TAK lub NIE, czy wyniki doświadczenia potwierdziły postawioną
hipotezę. Wyjaśnij uzyskane wyniki.
Potwierdzenie hipotezy: TAK / NIE
Wyjaśnienie:
1.3. (0–1)
Wykaż związek między stopniowym żółknięciem badanych roślin a ich uprawą
na pożywce bez soli magnezu.
1.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego rośliny zasilane pożywką bez soli magnezu miały niższą świeżą masę
niż rośliny zasilane pożywką pełną.
1.5. (0–1)
Spośród wymienionych elementów budowy rośliny wybierz i podkreśl wszystkie te, które
biorą bezpośredni udział w transporcie węglowodanów z komórek miękiszu
asymilacyjnego liści rzodkiewnika do komórek korzeni tej rośliny.
Bezwodny chlorek kobaltu ma barwę niebieską, natomiast po związaniu cząsteczek wody
przyjmuje zabarwienie różowe.
Uczniowie uprawiali w szkolnym ogrodzie trzy gatunki roślin: pomidory, fasolę i nasturcję. Byli
ciekawi, którą z grządek należy najczęściej podlewać.
Przygotowali więc po 3 doniczki z roślinami: pomidora, fasoli oraz nasturcji. Następnie na górnej
i dolnej powierzchni jednego liścia każdej z roślin umieścili krążki wysuszonej bibuły nasyconej
chlorkiem kobaltu i przykryli je szkiełkami przytrzymywanymi przez zaciski tak, aby nie uszkodzić
liścia.
Czas potrzebny do zmiany zabarwienia papierków na różowy u wszystkich roślin, zarówno
na dolnej, jak i na górnej powierzchni liści, uczniowie zmierzyli za pomocą stopera, a następnie
obliczyli odpowiednie wartości średnie, a wyniki podali w sekundach.
Na podstawie: http://www.biologydiscussion.com/experiments/top-10-experiments-on-plants-with-
diagram/56651
6.1. (0–1)
Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia. W odpowiedzi uwzględnij
badany proces oraz obydwie zmienne niezależne.
6.2. (0–1)
Zaprojektuj tabelę, w której będzie można zestawić wyniki przedstawionego
doświadczenia. Uwzględnij nagłówki kolumn i objaśnienia wierszy tabeli.
Przeprowadzono doświadczenie na kiełkujących nasionach bobu: na rysunku A przedstawiono
stan początkowy doświadczenia, a na rysunku B – jego stan końcowy.
Na 3-centymetrowych korzeniach zarodków kiełkującego bobu 10 kreskami zaznaczono
odstępy w odległości co milimetr (rys. A), a następnie te nasiona umieszczono na 24 godziny
w wilgotnej atmosferze. Po tym czasie zmierzono odległości między kreskami na korzeniach
tych zarodków (rys. B).
Na podstawie: S. Gumiński, Ogólna fizjologia roślin, Warszawa 1983.
a)
Sformułuj problem badawczy do przedstawionego doświadczenia.
b)
Spośród wymienionych nazw wybierz i zaznacz nazwy dwóch fitohormonów, dzięki którym odbywa się wzrost wydłużeniowy korzenia.
