Przeprowadzono eksperyment mający na celu sprawdzenie, czy zjadliwość może być przenoszona
między szczepami bakterii. Podczas badania myszy zostały zainfekowane dwoma szczepami
pneumokoków wywołujących zapalenie płuc: zjadliwym (szczep S) i niezjadliwym (szczep R). Poniższy
rysunek przedstawia przebieg eksperymentu i jego wyniki.
Źródło: F. Griffith, The Significance of Pneumococcal Types, "Journal of Hygiene" 27(2), 1928;
E. Salomon, L. Berg, D. Martin, Biologia, Warszawa 2014.
2.1. (0-1)
Dokończ poniższe zdanie. Wybierz i zaznacz prawidłową odpowiedź A, B lub C oraz prawidłową odpowiedź spośród oznaczonych cyframi 1–3.
Szczep R stał się zjadliwy w wyniku
A.
koniugacji,
która polega na
1.
transferze materiału genetycznego bezpośrednio między dwiema komórkami bakteryjnymi.
B.
transdukcji,
2.
pobieraniu materiału genetycznego ze środowiska zewnętrznego.
C.
transformacji,
3.
transferze materiału genetycznego między komórkami bakteryjnymi przez wirusa.
2.2. (0–1)
Określ, która próba w powyższym eksperymencie była próbą badawczą. Odpowiedź uzasadnij.
Przeprowadzono badania liczebności występowania 4 różnych, blisko spokrewnionych gatunków (A, B, C i D) w zależności od stężenia metali ciężkich w środowiskach ich występowania. Ogólne wyniki badań przedstawiono na wykresie poniżej. Stwierdzono również, że poza odmienną wrażliwością tych gatunków na stężenie metali ciężkich posiadają one podobne wymagania co do zasobów środowiskowych, jednak gatunek C dużo lepiej radzi sobie z ich pozyskiwaniem i wykorzystaniem.
6.1. (0–1)
Określ, który z badanych gatunków nie może być wykorzystany jako bioindykator stopnia skażenia środowiska metalami ciężkimi. Odpowiedź uzasadnij.
6.2. (0–1)
Gatunki A i C umieszczono w środowisku o zróżnicowanym przestrzennie stopniu skażenia metalami ciężkimi i ograniczonych, lecz równomiernie rozłożonych zasobach środowiskowych. Doprowadziło to do powstania konkurencji o zasoby między gatunkiem A i C.
Zaznacz, spośród niżej podanych propozycji, wykres przedstawiający najbardziej prawdopodobną zmianę krzywej występowania gatunków A i C, do której doszło na skutek konkurencji w przedstawionych wyżej warunkach.
Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium
żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter,
które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter
chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez
korzenie roślin.
Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów
A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki
nawozu azotowego – mocznika?
W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono
następujące badanie:
w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach: ‒ szczep AC1 oraz nawóz ‒ szczep AC10 oraz nawóz ‒ szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.
Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia
każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.
W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie
i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej
mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.
Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […],
„Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.
7.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników badania sformułuj odpowiedź na postawione
pytanie badawcze.
7.2. (0–1)
Wykaż związek pomiędzy obecnością ureazy wydzielanej do gleby przez
A. chroococcum a wzrostem bawełny.
7.3. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym
nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Bakteria A. chroococcum jest (chemoautotrofem / heterotrofem). Prowadzi
(pasożytniczy / saprobiontyczny) tryb życia, ponieważ (wydziela enzymy proteolityczne /
pobiera substancje pokarmowe wydzielane przez korzenie roślin).
7.4. (0–1)
Określ, jaka zależność – mutualizm czy komensalizm – występuje między bakteriami
z rodzaju Rhizobium a roślinami bobowatymi. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do
definicji wybranej zależności oraz do przykładów korzyści lub strat odnoszonych
przez wymienione organizmy.
Na poniższym schemacie przedstawiono przebieg pierwszego cyklu amplifikacji DNA
metodą PCR. Uwzględniono tylko dwa z czterech deoksyrybonukleotydów niezbędnych
do syntezy DNA.
Uwaga: deoksyrybonukleotydy oznacza się czteroliterowymi skrótowcami, np. trifosforan
deoksyguanozyny – dGTP (ang. deoxyguanosine triphosphate).
Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2016.
13.1. (0–1)
Uzupełnij powyższy schemat – wpisz w wyznaczone miejsca (+ ..........) oznaczenia
dwóch deoksyrybonukleotydów niezbędnych do syntezy DNA, brakujących
na schemacie.
13.2. (0–1)
Określ, w jaki sposób przeprowadza się rozdzielenie dwuniciowego DNA podczas
pierwszego etapu każdego cyklu PCR.
13.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w cyklu PCR etap syntezy DNA musi być poprzedzony
przyłączeniem starterów. W odpowiedzi uwzględnij właściwości polimerazy DNA.
U bydła rasy holsztyńsko-fryzyjskiej autosomalny dominujący allel (A) genu ASL warunkuje
wytwarzanie aktywnej syntetazy argininobursztynianowej – enzymu biorącego udział w cyklu
mocznikowym.
Cytrulinemia to choroba genetyczna wywoływana przez recesywny allel (a) tego genu.
Osobniki będące nosicielami mają normalny fenotyp, natomiast cielęta homozygotyczne
przeżywają tylko pierwsze 5–6 dni po urodzeniu, a przyczyną śmierci jest upośledzenie
zdolności syntezy mocznika w organizmie.
Opracowano test diagnostyczny, umożliwiający wykrywanie osobników, które są nosicielami
wadliwego allelu – w celu wykluczenia ich z hodowli. W teście na nosicielstwo cytrulinemii
wykorzystuje się kilka technik inżynierii genetycznej. Po uzyskaniu kopii fragmentu badanego
genu, w ilości wystarczającej do testu, przecina się otrzymany DNA za pomocą enzymów
restrykcyjnych. Następnie rozdziela się uzyskane fragmenty ze względu na ich długość
i porównuje wyniki tego rozdziału (metoda PCR-RFLP). W tym teście wykorzystuje się fakt,
że allele A i a różnią się występowaniem w ich obrębie miejsca restrykcyjnego dla enzymu
AvaII: to miejsce jest obecne w allelu dominującym, natomiast nie ma go w allelu
recesywnym.
Na podstawie: A. Kumar i in., Designing Multiplex PCR Tests for Simultaneous Screening of Bovine Leukocyte Adhesion
Deficiency, Bovine Citrullinemia and Factor XI Deficiency Genetic Diseases in Cattle, „Ruminant Science” 6(2), 2017;
K.M. Charon, M. Świtoński, Genetyka i genomika zwierząt, Warszawa 2012.
13.1. (0–1)
Zapisz wszystkie możliwe genotypy zdrowych osobników, stosując podane w tekście
oznaczenia alleli genów warunkujących produkcję syntetazy argininobursztynianowej.
13.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego z hodowli bydła wyklucza się nosicieli zmutowanego allelu
odpowiadającego za rozwój tej choroby. W odpowiedzi uwzględnij sposób
dziedziczenia cytrulinemii.
13.3. (0–1)
Uporządkuj opisane w zadaniu techniki inżynierii genetycznej zgodnie z kolejnością
ich zastosowania w teście na cytrulinemię. Wpisz numery 1.–3. we właściwe komórki
tabeli.
Nazwa techniki
Kolejność wykonania
cięcie DNA enzymem restrykcyjnym
elektroforeza DNA
łańcuchowa reakcja polimerazy (PCR)
13.4. (0–1)
Przyporządkuj wymienionym genotypom A–C oznaczenia wyników 1.–3., otrzymanych
po elektroforezie w teście na cytrulinemię.
Obraz uzyskany po elektroforezie:
jeden prążek z cząsteczkami DNA zawierającymi 185 pz [pary zasad].
dwa prążki z cząsteczkami DNA zawierającymi 103 pz albo 82 pz.
trzy prążki z cząsteczkami DNA zawierającymi 185 pz, 103 pz albo 82 pz.
Homozygota dominująca:
Heterozygota:
Homozygota recesywna:
13.5. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego płody cieląt, które są homozygotyczne pod względem
allelu a, rozwijają się prawidłowo.
Morświn (Phocoena phocoena), obok kaszalota, orki i delfinów, należy do podrzędu waleni
uzębionych. Jest jedynym gatunkiem walenia stale zasiedlającym Bałtyk. Najnowsze
badania genetyczne wskazują, że w Bałtyku żyje izolowana populacja tych zwierząt.
Morświny regularnie są spotykane u wybrzeży Danii i Niemiec, natomiast w innych rejonach
pojawiają się rzadko. Nie podpływają do łodzi i statków.
Morświny poruszają się zwykle przy powierzchni, chyba że nurkują za pokarmem.
Zanurzenie trwa do 8–12 minut. Wynurzenie dla wydechu i zaczerpnięcia powietrza jest
krótkie i trwa zwykle od 1 do 2 sekund. Morświny odżywiają się głównie rybami dennymi,
ale w ich żołądkach są również znajdowane ryby pelagiczne: śledzie, witlinki, makrele
i sardynki. Znajdowano również glony (sałatę morską) oraz skorupiaki. Morświny lokalizują
swoje ofiary za pomocą echolokacji. Dzięki niej mogą również orientować się w przestrzeni
pod wodą. Morświny wytwarzają serie fal ultradźwiękowych, a echo odbite od podwodnych
obiektów przetwarzają na obrazy otaczającej przestrzeni.
Główne przyczyny śmiertelności morświnów to: stosowanie w rybołówstwie bałtyckim
niektórych typów sieci, zakłócenia akustyczne, a w przeszłości także skucie lodem dużych
powierzchni Bałtyku podczas srogich zim.
Na podstawie: M. Koss, Ssaki morskie Bałtyku, „Biologia w Szkole” 11, 2015;
morswin.pl
17.1. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały poprawny opis sieci pokarmowej.
Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
Morświn odżywiający się sałatą morską, skorupiakami i rybami zajmuje
(jeden poziom troficzny / wiele poziomów troficznych).
Morświn zjadający sałatę morską jest konsumentem (I rzędu / II rzędu).
17.2. (0–2)
Wykaż, że do wzrostu śmiertelności morświnów może się przyczynić:
Wizon (Neogale vison) to gatunek drapieżnego ssaka z rodziny łasicowatych. Wizon ma
naturalny zasięg występowania ograniczony do Stanów Zjednoczonych i Kanady. Dziko
żyjąca populacja wizonów w północno-zachodniej Polsce pochodzi prawdopodobnie
od wizonów zbiegłych z miejscowych ferm hodowlanych w latach 80. XX wieku.
Wizon jest drapieżnikiem. Skład jego diety wykazuje znaczne zróżnicowanie w zależności
od obszaru i pory roku – wizon adaptuje się do zmian w dostępności poszczególnych ofiar.
W końcu lat 90. ubiegłego wieku na terenie obecnego Parku Narodowego „Ujście Warty”
przeprowadzono badania drapieżnictwa wizonów na ptakach wodnych. Okazało się,
że na wiosnę i w lecie ptaki stanowiły 45–60% biomasy skonsumowanej przez wizony
na terenie zbiornika zalewowego oraz 35–46% na jego obrzeżach. Odnotowano wyraźny
spadek sukcesu lęgowego gęsi gęgawy, a najczęstszą przyczyną strat lęgów okazały się
wizony.
Na poniższych mapach przedstawiono odsetek obwodów łowieckich w poszczególnych
powiatach północno-zachodniej Polski, w których odnotowano obecność wizona w latach
2003 i 2009.
Na podstawie: www.nfosigw.gov.pl
Określ, które z poniższych kryteriów gatunku inwazyjnego są spełnione w przypadku
wizona w północno-zachodniej Polsce. Zaznacz T, jeśli kryterium jest spełnione,
albo N – jeśli nie jest spełnione.
1.
Gatunek jest obcego pochodzenia.
T
N
2.
Gatunek rozprzestrzenia się na obszarach położonych poza naturalnym zasięgiem swojego występowania.
T
N
3.
Gatunek ma negatywny wpływ na rodzimą florę lub faunę.
W przebiegu odpowiedzi immunologicznej w organizmie człowieka są wytwarzane różne klasy przeciwciał:
immunoglobuliny M (IgM) – produkowane na początku odpowiedzi immunologicznej
immunoglobuliny G (IgG) – pojawiają się później, a ich wysokie stężenie utrzymuje się przez dłuższy okres w surowicy krwi i limfie. Są to jedyne przeciwciała przechodzące przez łożysko.
Oznaczanie w surowicy pacjenta przeciwciał klasy IgG i IgM swoistych dla określonego antygenu stosuje się często w celach diagnostycznych. Takie badania serologiczne są podstawą diagnostyki w kierunku toksoplazmozy u kobiet w ciąży.
Na poniższym schemacie przedstawiono zmiany stężenia przeciwciał IgG i IgM po zarażeniu Toxoplasma gondii.
Na podstawie: J.G. Montoya, Laboratory diagnosis of Toxoplasma gondii infection and toxoplasmosis, „The Journal of Infectious Diseases” 185, 2002.
7.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę – do każdego z wyników badania wykrywającego obecność przeciwciał skierowanych przeciwko T. gondii dobierz jego właściwą interpretację spośród podanych (A–C).
świadczy o braku odporności
świadczy o przebytym w przeszłości zarażeniu
świadczy o aktywnej, rozwijającej się inwazji pasożyta
Wynik badania serologicznego
Interpretacja wyniku
IgM (–), IgG (–)
IgM (–), IgG (+)
7.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Na skutek przechodzenia przez łożysko matczynych przeciwciał klasy IgG noworodek w sposób naturalny nabywa odporności
Bakteria Agrobacterium tumefaciens ma naturalną zdolność do przenoszenia swoich genów
do genomów roślin. Właściwość ta jest wykorzystywana w inżynierii genetycznej do
otrzymywania roślin transgenicznych. Wybrane geny wprowadza się do komórek roślinnych
za pomocą plazmidu bakterii A. tumefaciens użytego jako wektor. Tak zmienione
komórki, po proliferacji, mogą być wykorzystane do uzyskania roślin wykazujących nowe
cechy determinowane przez transgeny.
Ułóż we właściwej kolejności etapy procesu otrzymywania roślin transgenicznych z
wykorzystaniem bakterii A. tumefaciens.
Czynność
Kolejność
Wprowadzenie wyizolowanego genu do plazmidu bakterii A. tumefaciens.
Infekcja komórek roślinnych transgenicznymi bakteriami A. tumefaciens.
Rozwój transgenicznych roślin z namnożonych transgenicznych komórek roślinnych.
Integracja transgenu z genomem komórek roślinnych.
Wprowadzenie plazmidu do bakterii A. tumefaciens i ich namnożenie.
9.2. (0–1)
Wykaż, że roślina zmodyfikowana zgodnie z opisaną wyżej procedurą jest zarówno
organizmem transgenicznym, jak i genetycznie zmodyfikowanym (GMO).
9.3. (0–1)
Podaj przykład korzyści dla środowiska naturalnego wynikających z uprawy roślin
genetycznie modyfikowanych odpornych na choroby wywoływane przez grzyby
pasożytnicze.
9.4. (0–1)
Podaj nazwy grup enzymów stosowanych w inżynierii genetycznej do katalizowania
reakcji:
przecinania DNA w obrębie określonych sekwencji nukleotydowych:
łączenia ze sobą dwuniciowych cząsteczek DNA:
9.5. (0–1)
Wykaż, że w komórkach bakteryjnych niemożliwe jest uzyskanie białka kodowanego
przez zawierający intron gen eukariotyczny.
Plazmidy bakteryjne zazwyczaj nie zawierają genów metabolizmu podstawowego, ale mogą np. zapewniać oporność na antybiotyki. Plazmidy lub ich fragmenty mogą być przekazywane między komórkami bakteryjnymi w czasie podziału komórki lub w procesach horyzontalnego transferu genów: koniugacji, transdukcji i transformacji. Plazmidy mogą dawać bakteriom przewagę selekcyjną. Znalazły one także zastosowanie w biotechnologii.
Bakterie mają wiele mechanizmów zapobiegających utracie plazmidów przez dzielące się komórki, np. system ccd plazmidu F bakterii Escherichia coli. Ten system tworzą dwa geny: gen ccdA kodujący antidotum oraz gen ccdB kodujący truciznę. Obydwa geny podlegają transkrypcji ze wspólnego promotora. Podczas normalnego funkcjonowania komórki bakteryjnej trucizna pozostaje związana przez antidotum i nie wywiera toksycznego wpływu na gyrazę – enzym usuwający napięcia w nici DNA powstające podczas replikacji materiału genetycznego. Jeśli komórka utraci po podziale plazmid z genami systemu ccd, obecne w jej cytoplazmie nietrwałe antidotum zostaje zdegradowane, a stosunkowo trwała toksyna wiąże się z gyrazą, co prowadzi do śmierci komórki w wyniku uszkodzenia DNA.
Aktywność promotora genów ccdA i ccdB jest hamowana przez produkty tych genów.
Na poniższych schematach przedstawiono funkcjonowanie systemu ccd:
schemat A – ekspresja genów ccdA oraz ccdB
schemat B – trucizna unieszkodliwiana przez antidotum
schemat C – degradacja antidotum i wiązanie trucizny z gyrazą.
Na podstawie: U. Zieleniewicz, P. Cegłowski, Mechanizmy stabilnego dziedziczenia plazmidów, „Kosmos” 51(3), 2002.
14.1. (0–1)
Podaj nazwę sposobu horyzontalnego transferu genów zachodzącego z udziałem wirusów.
14.2. (0–1)
Wykaż, że horyzontalny transfer genów zwiększa tempo ewolucji adaptacyjnej bakterii.
14.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby opis dotyczący funkcjonowania genów systemu ccd był prawdziwy. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Ekspresja genów systemu ccd regulowana jest na zasadzie (negatywnego / pozytywnego) sprzężenia zwrotnego. Obecność w komórce produktów genów systemu ccd sprawia, że (zachodzi / nie zachodzi) transkrypcja tych genów.
14.4. (0–1)
Uzasadnij, że zahamowanie ekspresji genów systemu ccd doprowadzi do śmierci komórki zawierającej plazmid z tym systemem. W odpowiedzi uwzględnij produkty genów systemu ccd i ich trwałość w komórce.
14.5. (0–1)
Określ, w jakim celu do wektorów plazmidowych wykorzystywanych w inżynierii genetycznej wprowadza się gen oporności na antybiotyk.
