W Ameryce Północnej wiewiórka czerwona (Tamiasciurus hudsonicus) i wiewiórka szara
(Sciurus carolinensis) współwystępują w wielu
regionach. Na Wyspach Brytyjskich jedynym
rodzimym gatunkiem wiewiórki jest wiewiórka
pospolita (Sciurus vulgaris), przedstawiona na
zdjęciu obok. Wiewiórki szare zostały
wprowadzone na Wyspy Brytyjskie w 1876 roku.
Od tamtej pory liczebność wiewiórek pospolitych
zaczęła się zmniejszać. Jedną z przyczyn jest
przenoszenie wirusa ospy przez wiewiórki szare,
które nie wykazują przy tym objawów choroby.
Dla większości wiewiórek pospolitych ta infekcja
jest śmiertelna. Oba gatunki wiewiórek, szara i pospolita, wykorzystują podobne zasoby
pokarmowe, przy czym wiewiórka szara efektywniej wykorzystuje żołędzie.
Na podstawie: J.R. Freeland, Ekologia molekularna, Warszawa 2008; sitn.hms.harvard.edu
12.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ, czy wiewiórki Ameryki Północnej
– wiewiórka czerwona i wiewiórka szara – są klasyfikowane w jednym, czy – w dwóch
rodzajach. Odpowiedź uzasadnij.
12.2. (0–2)
Podaj dwie różne widoczne na zdjęciu cechy morfologiczne wiewiórki pospolitej, które
pozwalają jednoznacznie zaklasyfikować ten gatunek do ssaków.
12.3. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Spadek liczebności populacji wiewiórki pospolitej na Wyspach Brytyjskich jest wynikiem m.in.
A.
konkurencji
międzygatunkowej,
ponieważ
1.
nie wynika z ograniczenia jej niszy
ekologicznej przez inny gatunek.
2.
osobniki tego gatunku konkurują ze sobą
o miejsca bytowania.
B.
konkurencji
wewnątrzgatunkowej,
3.
jej nisza ekologiczna pokrywa się
częściowo z niszą wiewiórki szarej.
Do mikrokrążenia, oprócz naczyń włosowatych, zaliczamy również znajdujące się w wielu narządach tętniczki i żyłki. Małe naczynia łączące tętniczki z żyłkami to tzw. metarteriole (metatętniczki), od których odchodzi sieć naczyń włosowatych. We wszystkich ujściach metarterioli do naczyń włosowatych znajdują się mięśnie gładkie zwane zwieraczami przedkapilarnymi. Mogą one zamykać się lub otwierać. W warunkach spoczynku tylko przez 25% naczyń włosowatych przepływa krew.
Na schematach przedstawiono mikrokrążenie przy otwartych (schemat I) i zamkniętych (schemat II) zwieraczach przedkapilarnych.
Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, C.A. Ville, Biologia, Warszawa 1996; W.Z. Traczyk, A. Trzebski, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2015; teachmephysiology.com
12.1. (0–1)
Określ, który ze schematów – I czy II – przedstawia mikrokrążenie w pracującym mięśniu szkieletowym. Odpowiedź uzasadnij.
12.2. (0–1)
Przedstaw sposób, w jaki jest regulowany przepływ krwi przez tętnice i tętniczki.
12.3. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące mikrokrążenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Gdyby doszło do jednoczesnego rozluźnienia wszystkich zwieraczy przedkapilarnych w organizmie, nastąpiłby duży spadek ciśnienia krwi.
P
F
2.
Naczynia włosowate, podobnie jak żyły i tętnice, mają budowę trójwarstwową, dzięki czemu mogą zwężać swoje światło.
P
F
3.
Zaburzenie mikrokrążenia w danym narządzie może doprowadzić do niewydolności tego narządu.
Krzywica to choroba skutkująca zmianami w układzie kostnym, których przyczyną są zaburzenia gospodarki wapniowo-fosforanowej. W Wielkiej Brytanii w ciągu dwóch ostatnich dekad podwoiła się liczba dzieci hospitalizowanych z powodu krzywicy. Przyczyn zaczęto szukać w rozpowszechnianiu się niezdrowych nawyków żywieniowych, a także w mniejszej ilości czasu, jaką spędzają małe dzieci na świeżym powietrzu. Tymczasem klimatolodzy twierdzą, że może stać za tym obserwowany w Wielkiej Brytanii wyraźny wzrost zachmurzenia w ciepłej połowie roku.
Na podstawie: M. Goldacre i inni, Hospitalisation for children with rickets in England: a historical perspective, „Lancet” 383, 2014; www.oil.org.pl; ncez.pzh.gov.pl
12.1. (0–1)
Wykaż, że wzrost zachmurzenia w Wielkiej Brytanii może być przyczyną zwiększonej zachorowalności dzieci na krzywicę.
12.2. (0–2)
Podaj dwa przykłady nawyków żywieniowych będących czynnikami ryzyka krzywicy u dzieci.
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.
Jednym z najlepiej poznanych u ludzi zaburzeń metabolicznych determinowanych
genetycznie są nieprawidłowości w przemianie fenyloalaniny – egzogennego aminokwasu
białkowego. Brak lub niedobór aktywnego enzymu hydroksylazy fenyloalaninowej,
przekształcającej fenyloalaninę w tyrozynę, jest przyczyną fenyloketonurii – jednej
z najczęściej występujących chorób genetycznych. Wysokie stężenie fenyloalaniny
w organizmie ma negatywny wpływ na rozwój układu nerwowego.
U dziecka chorego na fenyloketonurię należy od drugiego tygodnia życia wprowadzić
odpowiednią dietę niskofenyloalaninową, w której stosuje się specjalne mieszanki
zawierające białka o niskiej zawartości tego aminokwasu.
Na poniższym schemacie przedstawiono jeden ze szlaków przemian fenyloalaniny
u człowieka oraz miejsce przerwania szlaku u osób chorych na fenyloketonurię.
Na podstawie: K.M. Charon, M. Świtoński, Genetyka zwierząt, Warszawa 2004;
www.zdronet.pl
12.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji wyjaśnij, dlaczego dzieci chore na
fenyloketonurię mają na ogół jasne włosy i jasną karnację.
12.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego z diety dzieci chorych na fenyloketonurię nie eliminuje się
fenyloalaniny, a jedynie wprowadza się dietę niskofenyloalaninową.
Wątroba dorosłego człowieka waży około 1,5 kg i jest jednym z nielicznych narządów, które ze względu na pełnione funkcje mają dwa rodzaje unaczynienia:
unaczynienie czynnościowe, związane z transportem do wątroby wchłoniętych w jelicie składników pokarmowych
unaczynienie odżywcze, którego zadaniem jest m.in. dostarczanie tlenu do komórek wątroby.
Na podstawie: B. Gołąb, W.Z. Traczyk, Anatomia i fizjologia człowieka, Łódź 1997; W.Z. Traczyk, Fizjologia człowieka w zarysie, Warszawa 2016.
13.1. (0–1)
Uzupełnij tabelę dotyczącą unaczynienia wątroby – wpisz w odpowiednie miejsca tabeli nazwy wymienionych naczyń krwionośnych.
tętnica wątrobowa
żyła wątrobowa
żyła wrotna
Unaczynienie
Naczynie doprowadzające
Naczynie odprowadzające
czynnościowe
odżywcze
13.2. (0–1)
Określ, czy wytwarzanie żółci przez wątrobę to funkcja wewnątrzwydzielnicza, czy – zewnątrzwydzielnicza. Odpowiedź uzasadnij.
13.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania dotyczące wątroby tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Komórki wątroby magazynują (skrobię / glikogen). Obniżenie stężenia glukozy we krwi powoduje uwolnienie glukozy (z wątroby do krwi / z krwi do wątroby). W wątrobie magazynowane są również kwasy tłuszczowe, trójglicerydy i cholesterol, a wraz z nimi witaminy rozpuszczalne w tłuszczach: (witaminy B i C / witaminy E i K).
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.
Przykładem niekorzystnego następstwa mutacji punktowej jest uwarunkowana recesywnie
wada metaboliczna – cytrulinemia, występująca u bydła rasy holsztyńsko-fryzyjskiej.
Zamiana cytozyny na tyminę w 86. kodonie genu syntazy argininobursztynianowej powoduje
zmianę w kodującej nici DNA kodonu CGA na kodon TGA. W konsekwencji, zamiast
aktywnego enzymu składającego się z 412 aminokwasów, powstaje nieaktywny peptyd
złożony z 85 aminokwasów.
Na podstawie: K.M. Charon, M. Świtoński, Genetyka zwierząt, Warszawa 2004.
13.1. (0–2)
Podaj nazwę aminokwasu kodowanego przez 86. kodon prawidłowego allelu syntazy
argininobursztynianowej oraz wyjaśnij, dlaczego skutkiem opisanej mutacji genowej
jest skrócenie peptydu.
Nazwa aminokwasu:
Wyjaśnienie:
13.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego substytucje pojedynczych nukleotydów nie zawsze są przyczyną
zmiany w składzie aminokwasowym polipeptydu.
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.
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.
