Biologia - Zadania dodatkowe matury dwujęzycznej (tłumaczenie BiologHelp) Maj 2026, Poziom rozszerzony (Formuła 2023)
Zadanie 1. (4 pkt)
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.
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. |
Zadanie 2. (2 pkt)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały syntezę białek w komórce. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Podczas (transkrypcji / translacji) kolejne dwa aminokwasy zostają połączone wiązaniem (peptydowym / wodorowym). Proces syntezy białka zachodzi w (lizosomach / rybosomach).
Zadanie 3. (4 pkt)
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.
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. | P | F |
Zadanie 4. (3 pkt)
Na schemacie przedstawiono budowę płuc oraz układu krwionośnego kręgowca.
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.
Zadanie 5. (2 pkt)
Ze względu na sposób osmoregulacji zwierzęta dzieli się na:
- osmokonformery, które aktywnie lub biernie dostosowują osmolarność swojego ciała do stężenia soli w środowisku; oraz
- osmoregulatory, które aktywnie regulują osmolarność swojego ciała, utrzymując ją na stałym poziomie w określonym zakresie stężeń soli w środowisku.
Na poniższym wykresie przedstawiono wpływ zasolenia środowiska (zewnętrznego ciśnienia osmotycznego) na wewnętrzne ciśnienie osmotyczne u krabów (niebieska linia) i małży (pomarańczowa linia).
5.1. (0–1)
Rozstrzygnij, które zwierzęta – kraby czy małże – są osmokonformerami. Uzasadnij swoją odpowiedź, odwołując się do przedstawionych informacji.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
5.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące krabów i małży są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Głównym budulcowym polisacharydem szkieletu zewnętrznego krabów jest chityna. | P | F |
| 2. | Głównym azotowym produktem przemiany materii wydalanym przez małże jest kwas moczowy. | P | F |
Zadanie 6. (4 pkt)
Ferroportyna jest transbłonowym białkiem eksportującym transportującym jony Fe2+ na zewnątrz niektórych komórek. Ferroportyna występuje m.in. w błonie komórkowej enterocytów kontaktującej się ze ścianą naczynia krwionośnego. U człowieka ferroportyna jest kodowana przez gen FPN zlokalizowany na chromosomie 2. Dominująca mutacja w jednym allelu tego genu prowadzi do rzadkiej choroby wrodzonej – hemochromatozy typu 4, w której dochodzi do gromadzenia żelaza w komórkach i narządach. Jeden prawidłowy allel genu FPN nie wystarcza do prawidłowego funkcjonowania organizmu, a objawy choroby ujawniają się zwykle około 40 roku życia. Mutacja dominująca w obu allelach, skutkująca utratą funkcji ferroportyny, jest letalna dla zarodków.
Aktywność i ilość ferroportyny w komórkach jest regulowana przez hepcydynę – peptyd syntetyzowany w wątrobie. Na schemacie przedstawiono transport jonów żelaza przez ferroportynę (A) oraz regulację tego procesu przez hepcydynę (B).
A. Pietrangelo, “Ferroportin Disease: Pathogenesis, Diagnosis and Treatment”, Haematologica 102(12), 2017.
6.1. (0–1)
Rozstrzygnij, czy hepcydyna wspomaga, czy ogranicza transport jonów żelaza do osocza krwi u osób zdrowych. Uzasadnij swoją odpowiedź, odwołując się do mechanizmu działania ferroportyny i hepcydyny.
Rozstrzygnięcie:
Uzasadnienie:
6.2. (0–3)
Podaj genotypy rodziców cierpiących na hemochromatozę typu 4 i sporządź krzyżówkę genetyczną. Na jej podstawie oblicz prawdopodobieństwo, że ich nowo narodzone dziecko nie będzie miało predyspozycji genetycznej do rozwoju tej choroby w wieku dorosłym. Użyj następujących symboli alleli: A – allel dominujący, a – allel recesywny.
Genotyp matki:
Genotyp ojca:
Krzyżówka genetyczna:
Prawdopodobieństwo, że urodzone dziecko nie będzie miało predyspozycji genetycznych do rozwoju choroby w wieku dorosłym:
Zadanie 7. (5 pkt)
Tetrodotoksyna (TTX) jest toksyną wytwarzaną przez różne gatunki zwierząt. U organizmów wrażliwych na TTX jej cząsteczki wiążą się z kanałami sodowymi i tym samym blokują transport jonów sodu przez błony neuronów. TTX powoduje paraliż mięśni i często śmierć w wyniku uduszenia. Wiele gatunków zwierząt wykształciło oporność na tę toksynę. W populacjach organizmów niewrażliwych na TTX utrwaliły się mutacje w genach kodujących kanały sodowe.
Populacje oporne na TTX zidentyfikowano wśród trzech drapieżnych gatunków węży z rodzaju Thamnophis. Populacje te polują na traszki z rodzaju Taricha, które wytwarzają TTX. U każdego z trzech gatunków węży występują substytucje w sekwencji aminokwasowej kanału sodowego – odmienne u każdego z gatunków, lecz identyczne w obrębie populacji tego samego gatunku.
Przedstawione poniżej drzewo filogenetyczne oparto na analizie sekwencji mitochondrialnego DNA. Czarne trójkąty oznaczają polowanie węży na traszki z rodzaju Taricha; szare prostokąty oznaczają oporność węży na TTX.
7.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ minimalną liczbę przypadków, w których oporność na TTX powstała na drodze niezależnej ewolucji u węży z rodzaju Thamnophis. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych poniżej.
- 1 raz
- 2 razy
- 3 razy
- 4 razy
7.2. (0–1)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące pokrewieństwa między wężami z rodzaju Thamnophis są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
| 1. | Th. sirtalis jest bliżej spokrewniony z Th. proximus niż z Th. couchii. | P | F |
| 2. | Oporne na TTX węże z rodzaju Thamnophis tworzą grupę monofiletyczną. | P | F |
7.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego zablokowanie błonowych kanałów sodowych przez TTX hamuje przewodzenie impulsów nerwowych w neuronie.
7.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego mutacja w genie kodującym błonowy kanał sodowy może skutkować opornością na TTX.
7.5. (0–1)
Opisz mechanizm, za pomocą którego TTX powoduje śmierć zwierzęcia w wyniku uduszenia.
Zadanie 8. (1 pkt)
Do monitorowania zmian pokrycia roślinnością na obszarze wyłączonym z użytkowania rolniczego wykorzystano technologie cyfrowe. Na przestrzeni kilku lat na tym obszarze wykonywano zdjęcia lotnicze oraz lotniczy skaning laserowy. Przetworzenie tych danych dostarczyło szczegółowych informacji o strukturze przestrzennej zbiorowisk drzewiastych i krzewiastych porastających skanowany obszar, w tym o wysokości i zwarciu roślinności.
Dane uzyskane w latach 2007 i 2015 z monitoringu badanego obszaru przedstawiono w postaci zdjęć lotniczych (A) oraz map przedstawiających wysokość (B) i zwarcie (C) roślinności. Na zdjęciach lotniczych obszar przedstawiony na mapach zaznaczono żółtą obwódką.
Opisz dwie zmiany w strukturze zbiorowisk roślinnych, które zaszły między rokiem 2007 a 2015 na monitorowanym obszarze porolnym.
