Wybrane sekwencje genomowego DNA można amplifikować za pomocą reakcji łańcuchowej
polimerazy (PCR) przedstawionej na poniższym schemacie. PCR jest podstawową techniką inżynierii
genetycznej.
Źródło: B. Alberts et al., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2016.
2.1. (0-1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące PCR są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Reakcja łańcuchowa polimerazy polega na amplifikacji DNA in vitro.
P
F
2.
Wybrany gen można amplifikować przy użyciu genomowego DNA jako matrycy, jeśli dostępne są odpowiednie startery komplementarne do sekwencji flankujących (otaczających) gen.
P
F
2.2. (0-1)
Zakładając 100% wydajność reakcji, określ, ile razy zostanie zwielokrotniona liczba cząsteczek DNA po pięciu cyklach PCR, jeśli użyto tylko jednej pary specyficznych starterów.
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego PCR jest wymagane do wykrycia wirusowego DNA w próbce krwi pobranej od pacjenta.
Jądro komórkowe jest otoczone dwiema błonami jądrowymi tworzącymi wspólnie otoczkę
jądrową. Tuż pod wewnętrzną błoną jądrową znajduje się blaszka jądrowa, której głównym
składnikiem są laminy zaliczane do filamentów pośrednich cytoszkieletu. Laminy pełnią
funkcję wzmacniającą, a także odpowiadają za organizację chromatyny oraz za regulację
ekspresji genów. Filamenty blaszki jądrowej ulegają demontażowi i formowaniu na nowo
przy każdym podziale komórkowym.
Na poniższym schemacie przedstawiono strukturę blaszki jądrowej. Na fioletowo
zaznaczono białka związane z otoczką jądrową, na ciemnoróżowo – czynniki transkrypcyjne,
a na niebiesko – białka związane z chromatyną.
Na podstawie: H.D.M. Coutinho i in., Molecular Ageing […], „Immunity and Ageing” 6(4), 2009.
3.1. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące jądra komórkowego są prawdziwe.
Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
We wnętrzu jądra komórkowego występują funkcjonalne rybosomy.
P
F
2.
Obie błony otaczające jądro mają taką samą budowę i skład chemiczny.
P
F
3.
Transport podjednostek rybosomów z jądra komórkowego do cytoplazmy zachodzi przez pory jądrowe.
P
F
3.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego przy każdym podziale komórkowym filamenty pośrednie blaszki
jądrowej muszą ulegać demontażowi oraz ponownemu formowaniu.
Dziwidło olbrzymie (Amorphophallus titanum) – roślina występująca jedynie na indonezyjskiej Sumatrze – wytwarza jeden z największych kwiatostanów świata. Z podziemnej bulwy wyrasta kwiatostan – kolba przypominająca pojedynczy kwiat. Kolba składa się z dużej liczby drobnych kwiatów męskich, a u nasady – także żeńskich. Kwitnieniu (zwłaszcza kwiatów żeńskich) towarzyszy wyraźne podwyższenie temperatury kwiatostanu i cykliczne uwalnianie fal zapachowych, zsynchronizowane z impulsami ciepła.
Na podstawie: B. Wiatrowska i in., Dziwidło olbrzymie (Amorphophallus titanum), niezwykła bylina Sumatry, „Kosmos” 67(2), 2018.
Uzasadnij, że wydzielanie ciepła podczas kwitnienia ma znaczenie dla zapylania dziwidła olbrzymiego.
Promieniowanie słoneczne odgrywa kluczową rolę w funkcjonowaniu organizmów. Nie można nie wspomnieć w tym kontekście o fotosyntezie oraz o wyznaczaniu rytmu dobowego. Niesiona wraz z tym promieniowaniem (głównie w zakresie podczerwieni) energia uwalniana w postaci ciepła może mieć korzystny wpływ na aktywność organizmów, szczególnie zmiennocieplnych. Jednakże oddziaływanie promieniowania słonecznego nie zawsze jest korzystne. Przykładowo nadmierny wzrost temperatury na skutek tego samego promieniowania może przyczyniać się do zwiększenia utraty wody przez organizmy. Podobnie dwojako przedstawia się wpływ promieniowania UV, mieszczącego się w spektrum promieniowania słonecznego. Zwierzęta lądowe, często narażone na działanie promieniowania słonecznego, wykształciły w toku ewolucji odpowiednie adaptacje, takie jak odpowiednia budowa układu powłokowego bądź przystosowania behawioralne, mające na celu zmniejszenie negatywnych skutków tego promieniowania dla organizmu.
Podaj po jednym argumencie za i przeciw stwierdzeniu, że oddziaływanie promieniowania UV na skórę ma korzystne znaczenie dla ludzkiego organizmu. W odpowiedzi odnieś się do dwóch różnych skutków działania tego promieniowania w obrębie skóry.
Poniższe mikrofotografie przedstawiają przekrój poprzeczny przez blaszkę liściową rośliny
dwuliściennej – ligustru (Ligustrum): A – widok ogólny (powiększenie 100×); B – dolna
epiderma z aparatami szparkowymi (powiększenie 400×).
Fotografia: Berkshire Community College Bioscience Image Library.
4.1. (0–1)
Podaj nazwy tkanek roślinnych oznaczonych na mikrofotografii cyframi 1 i 2.
4.2. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób parowanie wody przez aparaty szparkowe liścia przyczynia się
do transportu wody w łodydze.
Uczniowie postanowili sprawdzić, czy w kiełkujących ziarniakach pszenicy znajduje się aktywna amylaza. W tym celu przygotowali szalkę Petriego z wylanym i zestalonym podłożem agarowym zawierającym skrobię, na którym umieścili przekrojone wzdłuż kiełkujące ziarniaki pszenicy – tak, aby płaszczyzna przekroju ściśle przylegała do podłoża. Tak przygotowaną szalkę utrzymywali przez 60 min w temperaturze 20 °C. Następnie uczniowie usunęli z szalki ziarniaki, a na podłoże szalki nanieśli płyn Lugola. Po pewnym czasie przepłukali podłoże wodą destylowaną. Miejsca na szalce, w których wcześniej były położone ziarniaki – w przeciwieństwie do pozostałego obszaru podłoża – nie wybarwiły się na ciemnogranatowy kolor.
4.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia określ, czy w kiełkujących ziarniakach pszenicy znajduje się aktywna amylaza. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając substrat amylazy oraz sposób jego wykrywania.
4.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące procesu kiełkowania nasion są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Spoczynek bezwzględny nasion można przerwać poprzez ich odpowiednie uwodnienie.
P
F
2.
Auksyny są jednym z czynników hamujących proces kiełkowania.
P
F
3.
Do kiełkowania nasion jest niezbędna obecność tlenu.
Wzór pochłaniania światła przez barwnik nazywamy jego widmem absorpcyjnym. Najczęściej przedstawiamy je w postaci wykresu.
Na poniższej ilustracji przedstawiono widma absorpcyjne głównych barwników fotosyntetycznych pewnej rośliny. Dodatkowo naniesiono wykres intensywności fotosyntezy w zależności od długości fali świetlnej.
Intensywność fotosyntezy oceniano mierząc ilość zasymilowanego dwutlenku węgla (CO2) pod wpływem takich samych porcji promieniowania świetlnego o różnych długościach fali. Wyniki odniesiono do ilości CO2 zasymilowanego przy długości fali 430 nm, uzyskując intensywność względną wyrażoną w procentach.
5.1. (0–1)
Przedstaw, jaką kluczową rolę pełnią barwniki fotosyntetyczne w procesie fotosyntezy. Na podstawie wykresów załączonych do zadania sformułuj jeden argument potwierdzający istotność opisywanej roli.
5.2. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia odnoszące się do procesu fotosyntezy i przedstawionych w zadaniu informacji są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1.
Energia niesiona przez światło białe jest mniej efektywnie wykorzystywana w procesie fotosyntezy w porównaniu do energii niesionej przez światło barwy niebieskiej.
P
F
2.
Asymilacja CO2 jest elementem fazy jasnej fotosyntezy.
P
F
3.
Barwniki fotosyntetycznie aktywne współtworzą fotosystemy znajdujące się w stromie chloroplastów.
P
F
5.3. (0–1)
Wymień produkty fazy jasnej fotosyntezy zachodzącej typowo u roślin nasiennych. Podkreśl te z nich, które są wykorzystywane w fazie ciemnej fotosyntezy.
Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.
W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:
psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;
termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.
Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.
Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością, „Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.
5.1. (0–1)
Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.
1.
Wzrost zawartości nasyconych kwasów tłuszczowych.
T
N
2.
Wzrost zawartości krótkich kwasów tłuszczowych.
T
N
5.2. (0–1)
Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.
5.3. (0–1)
Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.
5.4. (0–1)
Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.
5.5. (0–1)
Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
obecność mitochondriów
rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
chityna jako główny składnik ściany komórkowej
translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy
Na poniższym zdjęciu przedstawiono gałązkę brzozy brodawkowatej (Betula pendula). Kwiatostan męski oznaczono symbolem ♂, a kwiatostan żeński – symbolem ♀.
Na podstawie: www.lasy.gov.pl
5.1. (0–1)
Określ, czy brzoza brodawkowata jest rośliną jednopienną, czy – dwupienną. Odpowiedź uzasadnij.
5.2. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały mechanizm podwójnego zapłodnienia u roślin okrytonasiennych. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Łagiewka pyłkowa wnika do zalążka i przenosi do woreczka zalążkowego komórki plemnikowe, które powstały w ziarnie pyłku na drodze (mitozy / mejozy). Jedna z komórek plemnikowych łączy się z komórką jajową, co prowadzi do powstania zygoty i do rozwoju zarodka. Druga komórka plemnikowa łączy się z (komórką centralną / jedną z synergid) – w ten sposób powstaje triploidalna tkanka odżywcza w postaci (bielma / obielma).
Dwutlenek węgla rozpuszcza się w wodzie i reaguje z nią, prowadząc do powstania kwasu węglowego. Świeżo przygotowany wskaźnik wodorowęglanowy (nasycony powietrzem atmosferycznym zawierającym 0,04% CO2) jest czerwony. Gdy pH jest obniżone, kolor wskaźnika zmienia się z czerwonego na żółty, a gdy pH jest podwyższone, z czerwonego na niebiesko-fioletowy.
W celu określenia wpływu oświetlenia na bilans wymiany gazowej rośliny przeprowadzono następujący eksperyment: Do czterech probówek wlano czerwony roztwór wskaźnika wodorowęglanowego. Jedną probówkę szczelnie zamknięto i odłożono jako wzorzec koloru (próba kontrolna). Do pozostałych trzech probówek włożono świeżo zerwane liście. Każdą z trzech probówek zawierających liście inkubowano w różnych warunkach oświetleniowych:
wariant I – w ciemności
wariant II – przy słabym oświetleniu
wariant III – przy silnym oświetleniu.
Każda z probówek była szczelnie zamknięta podczas eksperymentu. Poniższa fotografia przedstawia wyniki eksperymentu: A – próba kontrolna; B, C, D – próby badawcze.
Źródło: C.J. Clegg, D.G. Mackean, Advanced Biology, London 2000; https://www.youtube.com/watch?v=Spkk7lA3Ro4.
5.1. (0–2)
Dopasuj probówki B, C lub D do wariantów eksperymentu I i III. Uzasadnij swoje odpowiedzi, odnosząc się do procesów zachodzących w liściach i bilansu wymiany gazowej.
Wariant I
Probówka:
Uzasadnienie:
Wariant III
Probówka:
Uzasadnienie:
5.2. (0–1)
Określ kolor wskaźnika wodorowęglanowego, jeśli oddychanie i fotosynteza są w równowadze. Uzasadnij swoją odpowiedź.
