Albumina to białko osocza krwi. Strukturę przestrzenną albuminy stabilizuje 17 mostków disiarczkowych. W poniższej tabeli przedstawiono skład albuminy.
Głównymi funkcjami albuminy są regulowanie ciśnienia osmotycznego krwi, buforowanie pH krwi oraz transport długołańcuchowych kwasów tłuszczowych.
Na podstawie: M. Ples, Białko – budulec życia, „Biologia w Szkole” 20, 2017; www.rcsb.org/3d-view/1AO6
1.1. (0–1)
Uwzględniając skład albuminy, wykaż, że strukturę III-rzędową tego białka stabilizuje maksymalna możliwa do utworzenia liczba mostków disiarczkowych.
1.2. (0–1)
Uzasadnij, że dzięki związaniu długołańcuchowych kwasów tłuszczowych przez albuminę możliwy staje się transport tych kwasów we krwi. W odpowiedzi uwzględnij rozpuszczalność albuminy oraz długołańcuchowych kwasów tłuszczowych w osoczu.
Mikroorganizmy celulolityczne wytwarzają wiele enzymów rozkładających celulozę. Funkcją celulaz jest hydroliza wiązań β-1,4-glikozydowych we włóknach celulozy. Ze względu na strukturę i aktywność enzymatyczną można wśród celulaz wyróżnić:
endoglukanazy – działają w wewnętrznej, amorficznej części celulozy i rozkładają długie łańcuchy celulozy na oligodekstryny o różnej długości
egzoglukanazy – działają na końcowe elementy łańcuchów cukrowych i mogą odłączać pojedyncze cząsteczki glukozy lub celobiozę – dwie cząsteczki glukozy połączone wiązaniem β-1,4-glikozydowym
β-glukozydazy – degradują jednostki celobiozy oraz oligodekstryny do glukozy.
Na poniższym rysunku przedstawiono strukturę chemiczną celulozy.
Na podstawie: K. Poszytek, Mikrobiologiczna utylizacja celulozy, „Postępy mikrobiologii” 55(2), 2016.
1.1. (0–1)
Jakim numerem na powyższym schemacie zaznaczono wiązanie β-1,4-glikozydowe? Wybierz odpowiedź spośród podanych.
1
2
3
4
1.2. (0–1)
Uzupełnij zdanie. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.
Celuloza jest AB polisacharydem, składającym się z kilku tysięcy reszt glukozy i stanowiącym składnik budulcowy CD niektórych organizmów.
rozgałęzionym
nierozgałęzionym
ścian komórkowych
błon komórkowych
1.3. (0–1)
Wykaż, że endoglukanazy znacznie przyśpieszają rozkład celulozy katalizowany przez egzoglukanazy.
1.4. (0–1)
Podaj nazwę wiązania między łańcuchami celulozy w mikrofibrylach – włóknach celulozowych, składających się z wielu równoległych cząsteczek celulozy.
W eksperymencie wykorzystano mitochondria wyizolowane z nicienia Caenorhabditis elegans,
zawierające aktywowaną światłem białkową pompę protonową (mtON). Gen pompy mtON
pochodził z grzyba Leptosphaeria maculans, a powstające białko mtON wprowadzono do wewnętrznej błony mitochondrialnej komórek nicienia metodami inżynierii genetycznej. W trakcie
eksperymentu pompa transportowała protony z macierzy mitochondrialnej do przestrzeni
międzybłonowej. Wykazano, że w naświetlanych mitochondriach zawierających białko mtON
wydajność syntezy ATP była wyższa, a długość życia osobników C. elegans z białkiem mtON
była dłuższa w porównaniu z nicieniami z grupy kontrolnej pozbawionymi tego białka.
Poniższy uproszczony schemat przedstawia działanie łańcucha oddechowego i pompy mtON w
mitochondriach.
Na podstawie: B.J. Berry et al., “Optogenetic Rejuvenation of Mitochondrial Membrane Potential Extends C. elegans Lifespan”, Nature Aging 3, 2023; B.J. Berry et al., “Optogenetic Control of Mitochondrial Protonmotive Force to Impact Cellular Stress Resistance”, EMBO Reports 21(4), 2020.
1.1. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób aktywowane światłem białko mtON przyczynia się do zwiększenia syntezy ATP w mitochondriach.
1.2. (0–2)
Oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących nicienia C. elegans posiadającego białko mtON. Wybierz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Nicień ten jest organizmem transgenicznym.
P
F
2.
Nicień ten przeprowadza fotosyntezę.
P
F
3.
Nicień ten przekształca energię świetlną w energię chemiczną.
P
F
1.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie opisujące ATP – główny nośnik energii w komórkach. Wybierz właściwą odpowiedź spośród oznaczonych literami A, B albo C oraz właściwą odpowiedź spośród oznaczonych cyframi 1, 2 albo 3.
ATP jest
A.
aminokwasem,
który składa się z
1.
reszt aminokwasowych tworzących centrum aktywne.
B.
enzymem,
2.
reszty zasady azotowej, reszty pentozy oraz reszt fosforanowych.
C.
nukleotydem,
3.
grupy karboksylowej, grupy aminowej i podstawnika zawierającego azot.
U roślin występują dwa rodzaje fotosystemów: fotosystem I (PS I) oraz fotosystem II (PS II).
Na poniższym schemacie przedstawiono centrum reakcji PS II, współdziałającego z enzymem rozszczepiającym wodę, oraz transfer elektronów w obrębie centrum reakcji PS II. Wzbudzona specjalna para cząsteczek chlorofilu przekazuje wysokoenergetyczne elektrony na plastochinon (Q), przenoszący elektrony na kolejne elementy fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów.
Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2019.
2.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.
PS II w komórkach miękiszu asymilacyjnego roślin jest zlokalizowany w
błonie komórkowej.
błonach tylakoidów.
zewnętrznej błonie otoczki chloroplastu.
wewnętrznej błonie otoczki chloroplastu.
2.2. (0–1)
Wykaż, że funkcjonowanie PS II wymaga współdziałania centrum reakcji PS II z enzymem rozszczepiającym wodę.
2.3. (0–1)
Uzupełnij zdania. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.
W wyniku reakcji zachodzących podczas fazy fotosyntezy zależnej od światła elektrony z PS I są przenoszone na AB. Produkt tej reakcji jest wykorzystywany podczas etapu CD cyklu Calvina.
Na poniższym zdjęciu z mikroskopu elektronowego przedstawiono budowę fragmentów dwóch komórek roślinnych – A i B, wchodzących w skład tej samej tkanki.
Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 1999.
2.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę. Wpisz w wyznaczone miejsca tabeli nazwy i funkcje struktur komórki roślinnej, zaznaczonych na kopiach powyższego zdjęcia kolorem czerwonym.
Struktura zaznaczona na zdjęciu
Nazwa struktury
Funkcja struktury
2.2. (0–1)
Uzupełnij zdania. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.
Sok komórkowy znajdujący się wewnątrz wakuoli AB składem od cytozolu. W miarę wzrostu komórki miękiszowej objętość wakuoli CD.
różni się
nie różni się
się zmniejsza
się zwiększa
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego wzrost stężenia cukrów prostych we wnętrzu wakuoli prowadzi do wzrostu turgoru komórki.
2.4. (0–1)
Podaj nazwę błony wakuolarnej, oddzielającej sok komórkowy od cytozolu.
Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment, który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli – A i B:
szczep A (Met− bio− Thr+ Leu+ thi+) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasu – metioniny (Met), oraz witaminy – biotyny (bio);
szczep B (Met+ bio+ Thr− Leu− thi−) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy – tiaminy (thi).
Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów i witamin), zarówno razem, jak i osobno – co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin), kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli mieszanej.
Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie – założył hodowlę bakterii szczepów A i B w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki – co zilustrowano na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów. Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.
Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.
3.1. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w doświadczeniu Lederberga i Tatuma – po przeniesieniu bakterii na pożywkę minimalną – kolonie zostały utworzone wyłącznie przez bakterie pochodzące z hodowli mieszanej. W odpowiedzi uwzględnij następstwa HTG między szczepami A i B.
3.2. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w doświadczeniu Davisa nie zaszła wymiana informacji genetycznej między bakteriami szczepów A i B. W odpowiedzi uwzględnij wybrany mechanizm HTG.
3.3. (0–1)
Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.
Zachodzenie transdukcji można zweryfikować dzięki modyfikacji doświadczenia Davisa, polegającej na dodaniu do pożywki pełnej
A.
bakteriofagów, które przechodziłyby przez filtr umieszczony w U-rurce,
a następnie na przeniesieniu bakterii na
1.
pożywkę pełną.
B.
martwych bakterii E. coli Met+ bio+ Thr+ Leu+ thi+,
Na mikrofotografii A przedstawiono budowę wewnętrzną komórek szparkowych u Pancratium maritimum, gatunku należącego do rodziny amarylkowatych (Amaryllidaceae). Cechą charakterystyczną tych roślin jest obecność połączeń między aparatami szparkowymi (połączenie oznaczono strzałką na fotografii B1). Sformułowano następującą hipotezę:
Połączenia między aparatami szparkowymi są tworzone przez pasma cytoplazmatyczne.
W celu weryfikacji tej hipotezy przeprowadzono trzy doświadczenia.
Doświadczenie 1. Aparaty szparkowe P. maritimum traktowano przez 12 minut 3% roztworem pektynazy – enzymu trawiącego pektyny (będące mieszaniną polisacharydów). Na fotografiach B1–B4 przedstawiono kolejne etapy doświadczenia. +
Doświadczenie 2. Komórki skórki liścia P. maritimum poddano działaniu hipertonicznego roztworu mannitolu. Obecność połączeń między aparatami szparkowymi obserwowano po 5 i 20 minutach. Wyniki doświadczenia przedstawiono na fotografiach C1 i C2. Gwiazdkami oznaczono protoplasty komórek, które uległy plazmolizie. Strzałkami oznaczono połączenia między aparatami szparkowymi.
Doświadczenie 3. Komórki skórki liścia P. maritimum wybarwiono 1% roztworem błękitu toluidyny – barwnika używanego do wykrywania ligniny związanej z włóknami celulozowymi. Wynik tego doświadczenia przedstawiono na fotografiach D1 i D2. Strzałkami oznaczono połączenia między aparatami szparkowymi.
Na podstawie: P. Saridis et al., “Stomata in Close Contact: The Case of Pancratium maritimum L. (Amaryllidaceae)”, Plants (Basel) 11(23), 2022.
3.1. (0–2)
Rozstrzygnij, czy sformułowana przez badaczy hipoteza została potwierdzona, czy odrzucona. Uzasadnij swoją odpowiedź, odwołując się do wyników trzech opisanych doświadczeń.
Rozstrzygnięcie:
Doświadczenie 1:
Doświadczenie 2:
Doświadczenie 3:
3.2. (0–1)
Rozpoznaj struktury komórki szparkowej oznaczone na fotografii A literami X i Y. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych poniżej.
X – mitochondrium Y – błona komórkowa
X – chloroplast Y – cytoszkielet
X – chloroplast Y – błona komórkowa
X – jądro komórkowe Y – ściana komórkowa
3.3. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące plazmolizy protoplastów opisanej w Doświadczeniu 2 są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1.
Plazmoliza protoplastów zaszła w wyniku osmozy.
P
F
2.
W wyniku plazmolizy objętość protoplastów uległa zwiększeniu.
Linezolid należy do stosunkowo nowej grupy syntetycznych środków przeciwbakteryjnych. Wykazano, że jest on szczególnie skuteczny w walce z bakteriami Gram-dodatnimi oraz mało skuteczny wobec bakterii Gram-ujemnych. Zróżnicowana efektywność działania tego środka wynika m.in. z różnic w budowie ściany komórkowej obu grup bakterii. Linezolid łączy się z podjednostką 50S rybosomu, przez co staje się niemożliwe jej połączenie się z podjednostką 30S.
Na podstawie: P. Graham, Chemia medyczna, Warszawa 2019.
4.1. (0–1)
Wykaż, że działanie linezolidu – polegające na uniemożliwieniu połączenia się podjednostek rybosomu – wpływa negatywnie na funkcjonowanie bakterii.
4.2. (0–1)
Opisz różnicę w budowie bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych. W odpowiedzi odnieś się do budowy struktur otaczających komórkę u obu grup bakterii.
Pando to północnoamerykański las złożony z jednego gatunku drzewa liściastego – topoli osikowej (Populus tremuloides), a zarazem jest to jeden organizm – jeden osobnik rozmnażający się wegetatywnie. Na pędach Pando wyrastają wyłącznie kwiaty męskie. Pando jest jednym z najstarszych i najcięższych organizmów na Ziemi. Ma około 47 tysięcy pędów wyrastających ze wspólnego systemu korzeniowego. Większość pni obumiera po około 130 latach. Jeleniowate i inne zwierzęta roślinożerne odżywiają się młodymi odrostami Pando. Według naukowców ten las powoli zamiera. Zamieranie tego lasu zbiegło się w czasie z większą aktywnością ludzi – wytępiono na tym terenie duże drapieżniki, a w okolicy wybudowano domki letniskowe i zakazano polowań na jeleniowate.
Poniższe zdjęcie przedstawia fragment Pando w okresie jesiennym.
Na podstawie: D. Shultz, One of the World’s Largest Organisms Is Shrinking. Mule Deer Are Eating Away the Pando Aspen Clone, „Science”, 2018. Fotografia: www.fs.usda.gov
4.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Topola osikowa jest
A.
jednopienna,
ponieważ
1.
każdy osobnik wytwarza kwiaty tylko jednej płci.
2.
nowe pędy wyrastają z jednego osobnika.
B.
dwupienna,
3.
rozmnaża się wegetatywnie.
4.2. (0–1)
Rozstrzygnij, czy ziarna pyłku wytwarzane przez jednego osobnika rośliny nasiennej są jednakowe, czy – odmienne genetycznie. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do przemiany faz jądrowych.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
4.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego brak dużych drapieżników na terenie Pando jest jedną z przyczyn zamierania tego lasu.
Na schemacie przedstawiono budowę płuc oraz układu krwionośnego kręgowca.
Na podstawie: pressbooks.bccampus.ca
4.1. (0–2)
Rozstrzygnij, czy na schemacie przedstawiono budowę serca i płuc charakterystyczną dla większości płazów, czy dla większości gadów. Uzasadnij swoją odpowiedź, odwołując się do cechy budowy każdego z narządów widocznych na schemacie.
Rozstrzygnięcie:
Budowa serca:
Budowa płuc:
4.2. (0–1)
Opisz współdziałanie układu krwionośnego i płuc w usuwaniu z organizmu dwutlenku węgla wytworzonego przez pracujące mięśnie.
