Biologia — zadania maturalne

Zewnętrzną warstwę skóry człowieka tworzy naskórek, który składa się z kilku warstw i nie jest ukrwiony ani unerwiony. Najgłębiej położona jest warstwa podstawna, w której komórki stale się dzielą. Przez nowo powstające komórki tej warstwy są wypychane ku górze te, które powstały wcześniej. Przesuwające się w górę komórki naskórka, zwane keratynocytami, produkują keratynę – białko warunkujące wytrzymałość mechaniczną naskórka oraz sprawiające, że jest on nieprzepuszczalny dla wody. W miarę przesuwania się ku powierzchni keratynocyty obumierają i tworzą warstwę zrogowaciałą, której zewnętrzna warstwa nieustannie się złuszcza. W warstwie podstawnej naskórka występują również melanocyty, wytwarzające melaniny, czyli barwniki nadające skórze barwę. Melaniny gromadzą się w melanosomach, które przemieszczają się w wypustkach melanocytów do wyższych warstw komórek naskórka.

Na rysunku przedstawiono budowę skóry człowieka oraz budowę okrywającej ją warstwy naskórka.

Na podstawie: fea-sas.com/melanine.php; T. Le, K. Krause, First aid for the basic sciences. General Principles, 2009.

Oceń, które stwierdzenia dotyczące budowy skóry człowieka są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Zewnętrzną warstwę skóry człowieka tworzy naskórek, który składa się z kilku warstw i nie jest ukrwiony ani unerwiony. Najgłębiej położona jest warstwa podstawna, w której komórki stale się dzielą. Przez nowo powstające komórki tej warstwy są wypychane ku górze te, które powstały wcześniej. Przesuwające się w górę komórki naskórka, zwane keratynocytami, produkują keratynę – białko warunkujące wytrzymałość mechaniczną naskórka oraz sprawiające, że jest on nieprzepuszczalny dla wody. W miarę przesuwania się ku powierzchni keratynocyty obumierają i tworzą warstwę zrogowaciałą, której zewnętrzna warstwa nieustannie się złuszcza. W warstwie podstawnej naskórka występują również melanocyty, wytwarzające melaniny, czyli barwniki nadające skórze barwę. Melaniny gromadzą się w melanosomach, które przemieszczają się w wypustkach melanocytów do wyższych warstw komórek naskórka.

Na rysunku przedstawiono budowę skóry człowieka oraz budowę okrywającej ją warstwy naskórka.

Określ, jakie znaczenie dla funkcjonowania komórek tworzących żywą warstwę naskórka ma charakterystyczne pofałdowanie granicy naskórka i skóry właściwej, widoczne na rysunku.

Zewnętrzną warstwę skóry człowieka tworzy naskórek, który składa się z kilku warstw i nie jest ukrwiony ani unerwiony. Najgłębiej położona jest warstwa podstawna, w której komórki stale się dzielą. Przez nowo powstające komórki tej warstwy są wypychane ku górze te, które powstały wcześniej. Przesuwające się w górę komórki naskórka, zwane keratynocytami, produkują keratynę – białko warunkujące wytrzymałość mechaniczną naskórka oraz sprawiające, że jest on nieprzepuszczalny dla wody. W miarę przesuwania się ku powierzchni keratynocyty obumierają i tworzą warstwę zrogowaciałą, której zewnętrzna warstwa nieustannie się złuszcza. W warstwie podstawnej naskórka występują również melanocyty, wytwarzające melaniny, czyli barwniki nadające skórze barwę. Melaniny gromadzą się w melanosomach, które przemieszczają się w wypustkach melanocytów do wyższych warstw komórek naskórka.

Na rysunku przedstawiono budowę skóry człowieka oraz budowę okrywającej ją warstwy naskórka.

Podaj znaczenie adaptacyjne melanin znajdujących się w górnych warstwach naskórka.

Wirusowe zapalenie wątroby typu C (WZW C) jest wywoływane zakażeniem przez wirus zapalenia wątroby typu C (HCV). Źródłem zakażenia jest krew. Warunkiem przeniesienia zakażenia na inną osobę jest naruszenie ciągłości tkanek (przekłucie lub uszkodzenie skóry lub błony śluzowej), przez które wirus może dostać się do krwi. Jedną z zasad profilaktyki zakażenia HCV jest używanie rękawiczek ochronnych przez personel medyczny, kosmetyczki, czy inne osoby, które w związku z wykonywaną pracą mogą mieć kontakt z krwią innych ludzi. Aby zdiagnozować zakażenie HCV, w pierwszej kolejności wykonuje się badanie krwi pacjenta, mające na celu wykrycie przeciwciał anty-HCV. Jednak nie zawsze obecność przeciwciał anty-HCV we krwi świadczy o aktywnym zakażeniu wirusem HCV. Z tego powodu po wykryciu przeciwciał anty-HCV wykonuje się kolejne badanie, czyli test na obecność materiału genetycznego tego wirusa (RNA HCV). Dodatni wynik tego testu oznacza, że we krwi wykazana została obecność materiału genetycznego HCV, co świadczy o aktywnym zakażeniu, a u pacjenta może rozwinąć się zapalenie wątroby.

Wiele osób zakażonych HCV przez długi czas nie ma objawów choroby i czuje się dobrze. Niestety do tej pory nie ma dostępnej skutecznej szczepionki przeciw HCV.

Na podstawie: http://www.hcv.pzh.gov.pl

Wyjaśnij, dlaczego obecność przeciwciał anty-HCV we krwi badanej osoby nie zawsze świadczy o obecności tego wirusa w organizmie tej osoby.

Wirusowe zapalenie wątroby typu C (WZW C) jest wywoływane zakażeniem przez wirus zapalenia wątroby typu C (HCV). Źródłem zakażenia jest krew. Warunkiem przeniesienia zakażenia na inną osobę jest naruszenie ciągłości tkanek (przekłucie lub uszkodzenie skóry lub błony śluzowej), przez które wirus może dostać się do krwi. Jedną z zasad profilaktyki zakażenia HCV jest używanie rękawiczek ochronnych przez personel medyczny, kosmetyczki, czy inne osoby, które w związku z wykonywaną pracą mogą mieć kontakt z krwią innych ludzi. Aby zdiagnozować zakażenie HCV, w pierwszej kolejności wykonuje się badanie krwi pacjenta, mające na celu wykrycie przeciwciał anty-HCV. Jednak nie zawsze obecność przeciwciał anty-HCV we krwi świadczy o aktywnym zakażeniu wirusem HCV. Z tego powodu po wykryciu przeciwciał anty-HCV wykonuje się kolejne badanie, czyli test na obecność materiału genetycznego tego wirusa (RNA HCV). Dodatni wynik tego testu oznacza, że we krwi wykazana została obecność materiału genetycznego HCV, co świadczy o aktywnym zakażeniu, a u pacjenta może rozwinąć się zapalenie wątroby.

Wiele osób zakażonych HCV przez długi czas nie ma objawów choroby i czuje się dobrze. Niestety do tej pory nie ma dostępnej skutecznej szczepionki przeciw HCV.

Na podstawie: http://www.hcv.pzh.gov.pl

Uzasadnij, że w celu zapobiegania zakażeniu HCV nie wystarczy, aby osoba pobierająca krew pracowała w rękawiczkach ochronnych, ale powinna zmieniać te rękawiczki po każdym pacjencie.

Adrenalina to hormon, który mobilizuje organizm do działania w warunkach krótkotrwałego stresu.

Na schemacie przedstawiono występowanie receptorów dla adrenaliny (adrenergicznych) typu α i typu β w różnych rodzajach komórek organizmu człowieka oraz reakcję tych komórek na adrenalinę.

Na podstawie: J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Campbell Biology, 10th ed., Stany Zjednoczone 2014.

Na podstawie schematu oceń, które stwierdzenia dotyczące oddziaływania adrenaliny na komórki docelowe są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Adrenalina to hormon, który mobilizuje organizm do działania w warunkach krótkotrwałego stresu.

Na schemacie przedstawiono występowanie receptorów dla adrenaliny (adrenergicznych) typu α i typu β w różnych rodzajach komórek organizmu człowieka oraz reakcję tych komórek na adrenalinę.

Na podstawie: J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Campbell Biology, 10th ed., Stany Zjednoczone 2014.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały one prawdziwe informacje dotyczące efektów działania adrenaliny w warunkach krótkotrwałego stresu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Adrenalina wydzielana jest przez (korę nadnerczy / rdzeń nadnerczy). Wyzwala ona rozkład glikogenu w komórkach wątroby oraz (zmniejsza / zwiększa) dopływ krwi do mięśni szkieletowych, równocześnie (zmniejszając / zwiększając) dopływ krwi do ścian przewodu pokarmowego.

Adrenalina to hormon, który mobilizuje organizm do działania w warunkach krótkotrwałego stresu.

Na schemacie przedstawiono występowanie receptorów dla adrenaliny (adrenergicznych) typu α i typu β w różnych rodzajach komórek organizmu człowieka oraz reakcję tych komórek na adrenalinę.

Na podstawie: J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Campbell Biology, 10th ed., Stany Zjednoczone 2014.

Określ, czy adrenalina jest hormonem steroidowym, czy – pochodną aminokwasu. Odpowiedź uzasadnij, porównując lokalizację komórkową receptorów adrenergicznych z typową lokalizacją receptorów dla obu rodzajów hormonów.

Zapisz, stosując oznaczenia alleli podane w tekście, genotypy opisanej pary papużek falistych – niebieskiej i żółtej – oraz ich potomstwa (F₁) o piórach zielonych.

Genotyp osobnika niebieskiego:

Genotyp osobnika żółtego:

Genotyp ich zielonego potomstwa (F₁):

Za barwę upierzenia papużek falistych odpowiadają allele dwóch dopełniających się genów autosomalnych, które dziedziczą się niezależnie. Dominujący allel F warunkuje kolor niebieski, natomiast allel G – kolor żółty. Papużki mające co najmniej po jednym allelu dominującym obydwu genów są zielone, natomiast osobniki będące podwójnymi homozygotami recesywnymi są białe.

Potomstwo pary papużek falistych – niebieskiej i żółtej – było zawsze upierzone zielono. Jednak kiedy krzyżowano te zielone ptaki z F₁ z innymi osobnikami zielonymi, otrzymywano w F₂ ptaki: zielone, niebieskie, żółte, a czasami białe.

Na podstawie: B. Kosowska, Genetyka ogólna i weterynaryjna, Wrocław 2010.

Zapisz, stosując oznaczenia alleli podane w tekście, wszystkie możliwe genotypy zielonych papużek falistych.

Za barwę upierzenia papużek falistych odpowiadają allele dwóch dopełniających się genów autosomalnych, które dziedziczą się niezależnie. Dominujący allel F warunkuje kolor niebieski, natomiast allel G – kolor żółty. Papużki mające co najmniej po jednym allelu dominującym obydwu genów są zielone, natomiast osobniki będące podwójnymi homozygotami recesywnymi są białe.

Potomstwo pary papużek falistych – niebieskiej i żółtej – było zawsze upierzone zielono. Jednak kiedy krzyżowano te zielone ptaki z F₁ z innymi osobnikami zielonymi, otrzymywano w F₂ ptaki: zielone, niebieskie, żółte, a czasami białe.

Na podstawie: B. Kosowska, Genetyka ogólna i weterynaryjna, Wrocław 2010.

Określ prawdopodobieństwo (w %) pojawienia się białego osobnika wśród potomstwa białej papużki falistej i zielonego ptaka z pokolenia F₁. Odpowiedź uzasadnij, zapisując odpowiednią krzyżówkę genetyczną (szachownicę Punnetta).

Gen TP53, zwany „strażnikiem genomu”, jest genem supresorowym, którego mutacje mogą być przyczyną nowotworów. Badania wykazały, że w ok. 50% przypadków nowotworów u ludzi stwierdzono mutacje w obrębie genu TP53. Białko p53 kodowane przez ten gen ma wiele funkcji – do najważniejszych jego zadań należy regulacja przejścia komórki z fazy G₁ do fazy S. Prawidłowe białko p53 jest przyczyną zatrzymania cyklu komórkowego w fazie G₁ oraz indukowania naprawy DNA, gdy wykryje uszkodzenia DNA spowodowane czynnikami mutagennymi. Skuteczna naprawa DNA pozwala kontynuować cykl komórkowy. Jeżeli naprawa się nie powiedzie, białko p53 powoduje aktywację genu BAX, który uruchamia procesy prowadzące do apoptozy. Na poniższym schemacie przedstawiono cykl komórkowy.

Na podstawie: https://www.abmgood.com; J.A. McCubrey i wsp., Roles of TP53 in determining therapeutic sensitivity, growth, cellura senescence, invasion and metastasis, „Adv. Biol. Regul.” 63, 2017

Opisom faz cyklu komórkowego wymienionym w tabeli przyporządkuj ich oznaczenia wybrane spośród: G₁, G₂, M, S.

Gen TP53, zwany „strażnikiem genomu”, jest genem supresorowym, którego mutacje mogą być przyczyną nowotworów. Badania wykazały, że w ok. 50% przypadków nowotworów u ludzi stwierdzono mutacje w obrębie genu TP53. Białko p53 kodowane przez ten gen ma wiele funkcji – do najważniejszych jego zadań należy regulacja przejścia komórki z fazy G₁ do fazy S. Prawidłowe białko p53 jest przyczyną zatrzymania cyklu komórkowego w fazie G₁ oraz indukowania naprawy DNA, gdy wykryje uszkodzenia DNA spowodowane czynnikami mutagennymi. Skuteczna naprawa DNA pozwala kontynuować cykl komórkowy. Jeżeli naprawa się nie powiedzie, białko p53 powoduje aktywację genu BAX, który uruchamia procesy prowadzące do apoptozy. Na poniższym schemacie przedstawiono cykl komórkowy.

Na podstawie: www.abmgood.com; J.A. McCubrey i wsp., Roles of TP53 in determining therapeutic sensitivity, growth, cellular senescence, invasion and metastasis, „Adv. Biol. Regul.” 63, 2017.

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

Brak aktywacji genu BAX w komórce z delecją genu TP53 może doprowadzić do

Na schemacie przedstawiono, w uproszczony sposób, syntezę pewnego peptydu.

Na podstawie: Wikipedia, „Ribosomal pause”, plik Peptide_syn.png.

Uzupełnij powyższy schemat.

1. Wpisz w puste prostokąty odpowiednie oznaczenia (3' lub 5') obu końców nici cząsteczki mRNA.

2. Dorysuj do linii grot strzałki wskazującej kierunek odczytu informacji genetycznej.

Na schemacie przedstawiono, w uproszczony sposób, syntezę pewnego peptydu.

Aminokwasy:
Met – metionina
Trp – tryptofan
Lys – lizyna
Asp – kwas asparaginowy

Zapisz kodon, oznaczony na schemacie literami XYZ, kodujący metioninę rozpoczynającą ten peptyd, oraz podaj nazwę aminokwasu oznaczonego na schemacie literą α, który jako kolejny zostanie dołączony do syntetyzowanego peptydu.

1. Kodon XYZ:

2. Aminokwas α:

Na schemacie przedstawiono, w uproszczony sposób, syntezę pewnego peptydu.

Aminokwasy:
Met – metionina
Trp – tryptofan
Lys – lizyna
Asp – kwas asparaginowy

Określ, z ilu aminokwasów będzie ostatecznie zbudowany ten peptyd, jeżeli po translacji metionina zostanie odcięta.

Na schemacie przedstawiono, w uproszczony sposób, syntezę pewnego peptydu.

Aminokwasy: Met – metionina; Trp – tryptofan; Lys – lizyna; Asp – kwas asparaginowy.

Na podstawie: Wikipedia, „Ribosomal pause”, plik „Peptide_syn.png”.

We fragmencie DNA, w którym jest zapisana sekwencja aminokwasowa przedstawionego peptydu, doszło w nici kodującej do podstawienia adeniny na guaninę w trzeciej pozycji kodonu kodującego lizynę.

Określ skutek tej mutacji na poziomie sekwencji aminokwasowej peptydu.

Podczas badań mokradeł występujących u ujścia rzeki do morza zaobserwowano, że trawa spartyna (Spartina patens) jest dominującym gatunkiem na mokradłach słonowodnych, a pałka wąskolistna (Typha angustifolia) – na mokradłach słodkowodnych. Przygotowano eksperyment terenowy, w którym posadzono spartynę oraz pałkę wąskolistną na poletkach doświadczalnych przygotowanych w dwóch wariantach:

• na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych w obecności innych gatunków roślin, z którymi naturalnie występują,
• na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych bez obecności innych gatunków.

Po upływie dwóch sezonów wegetacyjnych zmierzono biomasę osobników spartyny i pałki wąskolistnej na wszystkich poletkach. Wyniki eksperymentu przedstawiono w tabeli.

Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012;
C.M. Crain i wsp., Physical and biotic drivers of plant distribution across estuarine salinity gradients, „Ecology” 85(9), 2004.

Oceń, czy na podstawie przedstawionych wyników eksperymentu można sformułować poniższe wnioski. Zaznacz T (tak), jeśli taki wniosek można sformułować, albo N (nie) – jeśli nie można go sformułować.

Podczas badań mokradeł występujących u ujścia rzeki do morza zaobserwowano, że trawa spartyna (Spartina patens) jest dominującym gatunkiem na mokradłach słonowodnych, a pałka wąskolistna (Typha angustifolia) – na mokradłach słodkowodnych. Przygotowano eksperyment terenowy, w którym posadzono spartynę oraz pałkę wąskolistną na poletkach doświadczalnych przygotowanych w dwóch wariantach:

• na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych w obecności innych gatunków roślin, z którymi naturalnie występują,
• na mokradłach słonowodnych i na mokradłach słodkowodnych bez obecności innych gatunków.

Po upływie dwóch sezonów wegetacyjnych zmierzono biomasę osobników spartyny i pałki wąskolistnej na wszystkich poletkach. Wyniki eksperymentu przedstawiono w tabeli.

Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012; C.M. Crain i wsp., Physical and biotic drivers of plant distribution across estuarine salinity gradients, „Ecology” 85(9), 2004.

Określ, czy nieobecność pałki wąskolistnej w zbiorowiskach mokradeł słonowodnych jest wynikiem konkurencji międzygatunkowej, czy – zasolenia wody. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do wyników eksperymentu.

Mrówki żywiące się nasionami roślin przyczyniają się do ich rozsiewania. Zbierają nasiona, które przenoszą do mrowiska, gdzie je zjadają, ale często gubią nasiona po drodze, przez co powodują ich rozprzestrzenianie. U niektórych roślin wykształciło się specyficzne przystosowanie do rozprzestrzeniania ich nasion przez mrówki, polegające na występowaniu na nasionach miękkich wyrostków zwanych elajosomami lub ciałkami mrówczymi. Elajosomy są bogate w substancje odżywcze, głównie tłuszcze, węglowodany i witaminy, oraz kwas rycynolowy, wabiący mrówki. Nasiona przyniesione do mrowiska, po zjedzeniu znajdujących się na nich elajosomów, najczęściej są wynoszone na zewnątrz, gdzie mogą kiełkować.

Elajosomy występują u wielu gatunków roślin okrytonasiennych, należących do różnych, niespokrewnionych grup. Największa liczba gatunków wykształcających te ciałka występuje we florze Australii i południowej Afryki. Elajosomy mają różne kształty i składniki odżywcze oraz mogą się rozwijać z różnych elementów nasienia lub owocu.

Na zdjęciu przedstawiono nasiona glistnika jaskółczego ziela (Chelidonium majus) opatrzone elajosomami.

Na podstawie: Z. Podbielkowski, M. Podbielkowska, Przystosowania roślin do środowiska, Warszawa 1992; S. Lengyel i wsp., Convergent evolution of seed dispersal by ants, and phylogeny and biogeography in flowering plants: A global survey, „Perspectives In Plant Ecology, Evolution and Systematics” 12(1), 2010. Zdjęcie: kuleuven-kulak.be.

Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Zależność między glistnikiem a mrówkami to

Mrówki żywiące się nasionami roślin przyczyniają się do ich rozsiewania. Zbierają nasiona, które przenoszą do mrowiska, gdzie je zjadają, ale często gubią nasiona po drodze, przez co powodują ich rozprzestrzenianie. U niektórych roślin wykształciło się specyficzne przystosowanie do rozprzestrzeniania ich nasion przez mrówki, polegające na występowaniu na nasionach miękkich wyrostków zwanych elajosomami lub ciałkami mrówczymi. Elajosomy są bogate w substancje odżywcze, głównie tłuszcze, węglowodany i witaminy, oraz kwas rycynolowy, wabiący mrówki. Nasiona przyniesione do mrowiska, po zjedzeniu znajdujących się na nich elajosomów, najczęściej są wynoszone na zewnątrz, gdzie mogą kiełkować.

Elajosomy występują u wielu gatunków roślin okrytonasiennych, należących do różnych, niespokrewnionych grup. Największa liczba gatunków wykształcających te ciałka występuje we florze Australii i południowej Afryki. Elajosomy mają różne kształty i składniki odżywcze oraz mogą się rozwijać z różnych elementów nasienia lub owocu.

Na zdjęciu przedstawiono nasiona glistnika jaskółczego ziela (Chelidonium majus) opatrzone elajosomami.

Na podstawie: Z. Podbielkowski, M. Podbielkowska, Przystosowania roślin do środowiska, Warszawa 1992; S. Lengyel i wsp., Convergent evolution of seed dispersal by ants, and phylogeny and biogeography in flowering plants: A global survey, „Perspectives In Plant Ecology, Evolution and Systematics” 12(1), 2010. Zdjęcie: kuleuven-kulak.be.

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

Wykształcenie elajosomów u wielu gatunków roślin jest przykładem ewolucji …, ponieważ …

Określ dominującą strukturę II-rzędową w cząsteczce dojrzałej ludzkiej prolaktyny.

Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – prolaktyny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cech budowy tego białka.

Podaj całkowitą liczbę kodonów w mRNA stanowiącym matrycę podczas syntezy prolaktyny.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały powstawanie gradientu protonowego w mitochondriach. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Elektrony pochodzące ze zredukowanych podczas cyklu Krebsa dinukleotydów – NADH oraz FADH₂ – są przenoszone na cząsteczkę (dwutlenku węgla / tlenu) poprzez łańcuch przenośników elektronów związanych z (wewnętrzną / zewnętrzną) błoną mitochondrialną. Energia uwolniona podczas przepływu elektronów przez łańcuch oddechowy jest wykorzystywana do transportu protonów, które przemieszczają się w kierunku ich (mniejszego / większego) stężenia do przestrzeni międzybłonowej mitochondrium, gdzie panuje (niższe / wyższe) pH niż w matriks mitochondrium.

Uzasadnij, że dla efektywnego zachodzenia procesów oddychania wewnątrzkomórkowego konieczny jest ciągły transport kwasu ortofosforowego (P_i) oraz ADP do wnętrza mitochondrium.

Uzupełnij tabelę – wpisz nazwy opisanych etapów oddychania komórkowego.