Zadania maturalne z biologii

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.

Jakim numerem na powyższym schemacie zaznaczono wiązanie β-1,4-glikozydowe? Wybierz odpowiedź spośród podanych.

A. 1         B. 2         C. 3         D. 4

Uzupełnij zdanie. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.

Celuloza jest
A. rozgałęzionym
B. nierozgałęzionym
polisacharydem, składającym się z kilku tysięcy reszt glukozy i stanowiącym składnik budulcowy
C. ścian komórkowych
D. błon komórkowych
niektórych organizmów.

Wykaż, że endoglukanazy znacznie przyśpieszają rozkład celulozy katalizowany przez egzoglukanazy.

Podaj nazwę wiązania między łańcuchami celulozy w mikrofibrylach – włóknach celulozowych, składających się z wielu równoległych cząsteczek celulozy.

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.

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

Uzupełnij zdania. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.

Sok komórkowy znajdujący się wewnątrz wakuoli
A. różni się
B. nie różni się
składem od cytozolu. W miarę wzrostu komórki miękiszowej objętość wakuoli
C. się zmniejsza.
D. się zwiększa.

Wyjaśnij, dlaczego wzrost stężenia cukrów prostych we wnętrzu wakuoli prowadzi do wzrostu turgoru komórki.

Podaj nazwę błony wakuolarnej, oddzielającej sok komórkowy od cytozolu.

Zaburzenia liczby chromosomów w komórce mogą być spowodowane przez nondysjunkcję. Dochodzi do niej, kiedy para chromosomów homologicznych lub chromatyd siostrzanych nieprawidłowo rozdzieli się – odpowiednio – podczas pierwszego lub drugiego podziału mejotycznego.

Na poniższym schemacie przedstawiono, jak może dojść do nondysjunkcji podczas I podziału mejotycznego oraz podczas II podziału mejotycznego. Miejsce zachodzenia nondysjunkcji oznaczono literami ND.

Na podstawie: Aneulpoidia i nondysjunkcja. Zespół Downa i pokrewne choroby. Rearanżacje chromosomowe (pl.khanacademy.org).

Określ skutki nondysjunkcji podczas II podziału mejotycznego. Wpisz w wyznaczone miejsca tabeli liczbę chromosomów w każdej z komórek potomnych oznaczonych na schemacie literami A–D.

Określ, czy procesy wskazane poniżej zachodzą w I, w II, czy – w obu podziałach mejotycznych. Wpisz w odpowiednie komórki tabeli literę T (tak), jeżeli dany proces zachodzi, albo literę N (nie) – jeżeli nie zachodzi.

Uwaga: Przyjmij założenie, że podział mejotyczny zachodzi prawidłowo.

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. Wi
Fotografia: www.fs.usda.gov

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Topola osikowa jest

Rozstrzygnij, czy ziarna pyłku wytwarzane przez jednego osobnika rośliny nasiennej są jednakowe, czy – odmienne genetycznie. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do przemiany faz jądrowych.

Rozstrzygnięcie:

Wyjaśnij, dlaczego brak dużych drapieżników na terenie Pando jest jedną z przyczyn zamierania tego lasu.

Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było zbadanie wpływu czerwonego światła na suchą masę siewek soi (Glycine max). Nasiona soi odmiany BRS 537 podzielono na cztery grupy. Nasiona z każdej grupy naświetlono dawkami światła laserowego o długości fali 660 nm według następującego schematu:

• grupa T0 – nasiona nienaświetlane
• grupa T1 – dawka naświetlania 0,8 J ∙ cm⁻²
• grupa T2 – dawka naświetlania 1,6 J ∙ cm⁻²
• grupa T3 – dawka naświetlania 3,2 J ∙ cm⁻².

Następnie nasiona z każdej grupy umieszczono na oddzielnych bibułkach do kiełkowania, przykryto kolejnym arkuszem bibuły i zwilżono wodą destylowaną w proporcji 2,5-krotności suchej masy bibuły. Bibuły zwinięto w rolkę, umieszczono w plastikowej torbie, a następnie przechowywano w inkubatorze w temperaturze 25 °C i przy 12-godzinnym fotoperiodzie (12 h dzień / 12 h noc) przez 7 dni. Po tym okresie zważono suchą masę siewek w każdej grupie.

W przypadku każdej opisanej grupy zastosowano cztery powtórzenia po 25 siewek. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia w postaci wartości średnich z czterech powtórzeń.

Na podstawie: Y. Sarreta i J.C. de Castro Neto, Effects of 660 nm Laser Irradiation of Soybean Seeds on Germination, Emergence and Seedling Growth, „Acta Agrophysica” 28, 2021.

W nasionach soi materiał zapasowy znajduje się w rozbudowanych liścieniach, wypełniających większość przestrzeni w łupinie nasiennej.

Na podstawie przedstawionych informacji sformułuj wniosek z doświadczenia.

Uzasadnij, że w celu otrzymania wiarygodnych wyników było konieczne:

1. utrzymanie tej samej temperatury we wszystkich grupach
   
   
   
   
   
2. umieszczenie kiełkujących nasion w plastikowej torbie.
   
   
   
   
   

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1. albo 2.

Nasiona soi należą do

Uzupełnij zdania. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.

Rośliny dnia krótkiego do zainicjowania kwitnienia wymagają okresu nieprzerwanej
ciemności
A. krótszego
B. dłuższego
od pewnej wartości krytycznej. Ta wartość
C. jest
D. nie jest
taka sama dla roślin różnych gatunków zaliczanych do grupy roślin dnia krótkiego.

Larwy motyla tantnisia krzyżowiaczka (Plutella xylostella) żerują na liściach kapusty brukselskiej (Brassica oleracea var. gemmifera).

Korzenie kapusty są pokarmem larw muchówki śmietki kapuścianej (Delia radicum). Samica śmietki składa około 100–150 jaj na hipokotylu lub w glebie. Po 5–10 dniach z jaj wylęgają się larwy. Przez 2–30 dni larwy żyją wewnątrz korzeni, drążąc w nich korytarze. Po tym czasie przechodzą w stadium poczwarki, w którym pozostają przez 15–20 dni.

Badacze postanowili sprawdzić hipotezę, że żerowanie tantnisia krzyżowiaczka na kapuście jest przyczyną ograniczenia rozwoju śmietki kapuścianej poprzez uruchomienie mechanizmów obronnych rośliny. W tym celu przygotowano następującą próbę badawczą:

I. Na najmłodszy w pełni rozwinięty liść trzytygodniowej kapusty brukselskiej wprowadzono 10 larw tantnisia krzyżowiaczka. Ogonek tego liścia owinięto watą, aby zapobiec rozprzestrzenieniu się larw na inne liście.

II. Po dwóch dniach dziesięć nowo wyklutych larw śmietki kapuścianej umieszczono bezpośrednio na hipokotylu rośliny.

III. Następnie po trzech dniach usunięto larwy tantnisia krzyżowiaczka.

IV. Przez 35 kolejnych dni liczono pojawiające się dorosłe postaci śmietki kapuścianej.

Próba kontrolna była taka sama jak próba badawcza – z tym wyjątkiem, że nie wprowadzono larw motyla. Zastosowano kilkadziesiąt powtórzeń obu prób. W tabeli przedstawiono wyniki eksperymentu.

Sformułuj wniosek z przeprowadzonego eksperymentu.

Określ, w jakim celu po trzech dniach od wprowadzenia na hipokotyle roślin larw śmietki kapuścianej usunięto z liści owady – larwy tantnisia krzyżowiaczka, mimo że eksperyment nadal trwał. W odpowiedzi uwzględnij testowaną hipotezę.

Uzasadnij, że zastosowanie wielokrotnych powtórzeń w przedstawionym doświadczeniu było konieczne, aby uzyskane wyniki były wiarygodne.

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1. albo 2.

U śmietki kapuścianej występuje rozwój złożony z przeobrażeniem

Pełzakowica to choroba wywoływana przez jednokomórkowego pasożyta – pełzaka czerwonki (Entamoeba histolytica). Do zarażenia dochodzi najczęściej drogą pokarmową: przez ręce, przez wodę lub przez pokarm – zanieczyszczone cystami pasożytów pochodzącymi z kału człowieka zarażonego tym pasożytem. Ostra pełzakowica jest chorobą zagrażającą życiu, ale u zarażonych osób nie zawsze rozwijają się objawy choroby. Decydują o tym przede wszystkim sprawność układu odpornościowego i ogólny stan zdrowia człowieka.

W cyklu życiowym pełzaka czerwonki występują dwie formy:

• trofozoit – postać wegetatywna, która aktywnie się przemieszcza oraz wytwarza enzymy proteolityczne i enterotoksyny, powodujące obumieranie komórek gospodarza
• cysta – postać przetrwalnikowa, odporna na warunki środowiska.

Do układu pokarmowego człowieka dostają się cysty, z których zostają uwolnione trofozoity w dolnym odcinku jelita cienkiego lub w górnym odcinku jelita grubego. Trofozoity są bardzo ruchliwe i szybko rozmnażają się przez podziały. W ostrych postaciach pełzakowicy trofozoity mogą wnikać do błony podśluzowej jelita i wraz z krwią dostać się do wątroby lub do innych narządów, gdzie pochłaniają krwinki czerwone i uszkadzają ściany naczyń włosowatych. Trofozoity mogą przekształcić się w cysty i wówczas są wydalane z kałem do środowiska zewnętrznego.

Poniżej przedstawiono budowę trofozoitu pełzaka czerwonki.

Na podstawie: M. Rogalska, Pełzakowica, „Medycyna Praktyczna”, 2017;
N. Guillén, Pathogenicity and Virulence of Entamoeba histolytica, the Agent of Amoebiasis, „Virulence” 14(1), 2023;
J Hempel-Zawitkowska (red.), Zoologia dla uczelni rolniczych, Warszawa 1995; www.cdc.gov/dpdx/amebiasis/index.html
Fotografia: Dr. M. Melvin i Dr. Greene; CDC: Centers for Disease Control and Prevention, Atlanta USA.

Rozstrzygnij, czy pełzak czerwonki to bakteria, czy – protist. Odpowiedź uzasadnij.

Rozstrzygnięcie:

Określ funkcję, jaką pełni pseudopodium u pełzaka czerwonki.

Uzasadnij, dlaczego połknięcie pełzaka czerwonki w formie trofozoitu zazwyczaj nie prowadzi do rozwoju choroby.

Dokończ zdanie. Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Trofozoity dostają się wraz z krwią z jelita do wątroby człowieka
A. tętnicą wątrobową.
B. żyłą wątrobową.
C. żyłą wrotną.
D. żyłą główną dolną.

Które działanie stanowi profilaktykę pełzakowicy? Wybierz właściwą odpowiedź spośród podanych.

A. jedzenie sałatek bogatych w surowe warzywa lub owoce
B. gotowanie lub pieczenie potraw przed ich spożyciem
C. przyjmowanie antybiotyków
D. noszenie maseczek ochronnych na nos i usta

Wampir zwyczajny (Desmodus rotundus) jest gatunkiem krwiopijnego nietoperza, występującym od Meksyku po południową Argentynę. Samica rodzi jedno młode, które początkowo jest karmione mlekiem, a następnie razem z matką wyrusza na łowy. Wampir zwyczajny żeruje nocą, pijąc krew ptaków i ssaków. Ostrymi zębami nacina skórę swych żywicieli i zlizuje krew, spływającą z ran.

W ślinie wampirów znajdują się antykoagulanty – substancje zapobiegąjace nadmiernemu krzepnięciu krwi – oraz peptydy o działaniu znieczulającym. Żołądek wampira odpowiada za gromadzenie pobranej krwi oraz za wchłanianie z niej wody. Podczas pobierania pokarmu nerki zwierzęcia wytwarzają duże ilości hipoosmotycznego moczu. Kiedy nietoperz trawi pokarm podczas snu w dziennych kryjówkach, jego nerki wytwarzają małą ilość hiperosmotycznego moczu z wysokim stężeniem mocznika.

Na podstawie: K. Kowalski i L. Rychlik, Jadowite ssaki, „Kosmos” 63, 2014;
N.A. Campbell i in., Biologia, Poznań 2013.
Fotografia: U. Schmidt.

Na podstawie przedstawionych informacji podaj jedną cechę fizjologiczną wampira zwyczajnego, która pozwala jednoznacznie zaklasyfikować ten gatunek do ssaków.

Wykaż, że wydalanie przez wampira zwyczajnego dużych ilości hipoosmotycznego moczu podczas pobierania pokarmu jest adaptacją fizjologiczną do latania.

Określ, na czym polega pasożytnictwo, oraz wykaż, że przedstawiona w tekście zależność między wampirem zwyczajnym a ssakami i ptakami jest pasożytnictwem.

Ukwiał Nematostella vectensis to gatunek modelowy w badaniach biologicznych. Zbadano wpływ GABA (kwasu gamma-aminomasłowego) na rozwój N. vectensis. Larwy – planule – były hodowane w sztucznej wodzie morskiej. Do jednej hodowli dodano dodatkową porcję sztucznej wody morskiej, a do drugiej – roztwór GABA, którego stężenie końcowe wynosiło 10⁻³ mol ∙ dm⁻³. Doświadczenie wykonano w trzech powtórzeniach, a w każdym powtórzeniu użyto 100 larw.

Poniżej przedstawiono wyniki badania: A – odsetek planul przekształconych w polipy oraz B – typowe formy zwierzęcia w kolejnych dniach po zapłodnieniu. Na wykresie przedstawiono wartości średnie, słupki błędów oznaczają odchylenie standardowe.

Na podstawie: S. Levy i in., Ectopic Activation of GABAB Receptors […] in […] Nematostella vectensis, „Nature Ecology and Evolution” 5(1), 2021.

Podaj nazwę typu zwierząt, do którego należy N. vectensis.

Rozstrzygnij, która próba – tylko ze sztuczną wodą morską czy z dodatkiem GABA – była próbą kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.

Rozstrzygnięcie:

Sformułuj wniosek na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia.

U człowieka zmiany objętości krwi mogą wpływać na jej ciśnienie tętnicze. Jeśli objętość krwi wzrasta, to ciśnienie krwi rośnie, podczas gdy spadek objętości krwi jest przyczyną spadku ciśnienia krwi. Niewielki wzrost objętości krwi występujący w ciągu dnia jest spowodowany m.in. przyjmowaniem pokarmu i płynów.

Na podstawie: D.U. Silverthorn (red.), Fizjologia człowieka. Zintegrowane podejście, Warszawa 2021.

Uzupełnij schemat przedstawiający regulację ciśnienia krwi w organizmie człowieka. Wybierz odpowiedź spośród oznaczonych literami A i B oraz odpowiedź spośród oznaczonych literami C i D.

Podaj nazwę hormonu wydzielanego przez tylny płat przysadki mózgowej, który to hormon reguluje objętość wydalanego moczu, oraz wyjaśnij, na czym polega działanie tego hormonu. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm oraz skutek działania hormonu.

Nazwa: