Właściwości fizykochemiczne wody.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Poniżej wymieniono niektóre właściwości fizykochemiczne wody.
A. duże napięcie powierzchniowe;
B. duże ciepło parowania;
C. maksymalna gęstość w temperaturze 4 °C.

Uzupełnij zdania (1.-3.) tak, aby były prawdziwe – wpisz na początku zdania oznaczenie literowe wybranej właściwości wody (A-C), a następnie dokończ zdanie: wyjaśnij, w jaki sposób dana właściwość warunkuje funkcjonowanie wymienionych organizmów.

1. … umożliwia poruszanie się niektórych gatunków owadów po powierzchni wody, ponieważ ………. .

2. … umożliwia przetrwanie ryb słodkowodnych podczas zimy przy dnie zamarzających zbiorników, ponieważ ………. .

3. … umożliwia pozbywanie się nadmiaru ciepła z organizmu człowieka podczas pocenia się, ponieważ ……… .

Wskazówki:

W poleceniu 1 skup się w swojej odpowiedzi na wzjaemnym oddziaływaniu owada i błony powierzchniowej wody. Podanie samej przyczyny to za mało. Owady są  LEKKIE, a ich oddziaływanie na BŁONKĘ POWIERZCHNIOWĄ wynika z ich ciężaru.

Woda w 4 stopniach Celsjusza ma największą gęstość, a stąd opada na dno, czy na dnie są zatem dobr czy złe warunki do życia?

Warto przeczytać o haśle: anomalia cieplna wody

Wydzielanie potu na powierzchnie skóry nie jest efektywnym mechanizmem pocenia jeśli ten pot nie paruje. To właśnie parowanie potu ochładza, ważny jest tu mechanizm tego procesu.

 

Dowód na teorię endosymbiozy na przykładzie syntezy białek syntazy ATP

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Jednym z najważniejszych enzymów mitochondrialnych jest syntaza ATP: kompleks białek, dzięki któremu w procesie fosforylacji oksydacyjnej powstaje ATP.
Na schemacie przedstawiono mitochondrium oraz lokalizację materiału genetycznego zawierającego informację o budowie podjednostek syntazy ATP, a także miejsca ich syntezy i składania.

Dowód na teorię endosymbiozy na przykładzie syntezy białek syntazy ATP

Na podstawie: A.C. Giese, Fizjologia komórki, Warszawa 1985. T.A. Brown, Genomy, Warszawa 2001.

1. Na przykładzie wytwarzania syntazy ATP uzasadnij, że mitochondria są organellami półautonomicznymi.

 

2. Zaznacz wśród wymienionych elementów budowy mitochondrium ten, w którym występuje aktywna syntaza ATP.

A. błona zewnętrzna

B. przestrzeń międzybłonowa

C. błona wewnętrzna

D. matriks (macierz)

 

3. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały one informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

 

Przez kanał utworzony z podjednostek syntazy ATP (elektrony / protony) powracają do (matriks / przestrzeni międzybłonowej). Ich przepływ przez kanał syntazy ATP sprawia, że możliwe jest przyłączenie reszty fosforanowej do (ATP / ADP).

Wskazówki:

Zwróć uwagę, że bez DNA jądrowego, ani DNA mitochondrialnego WSZYSTKIE białka niezbędne do stworzenia funkcjonalnej syntazy ATP nie mogłyby powstać.

Pytanie drugie dotyczy AKTYWNEJ syntazy ATP.

Niezbędny tu jest poznany dokładnie mechanizm łańcucha oddechowego.

Budowa fosfolipidu i liposomu.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Cząsteczki fosfolipidów mają jednocześnie właściwości hydrofilowe i hydrofobowe. Ta cecha odgrywa istotną rolę w samoistnym organizowaniu się cząsteczek fosfolipidów w środowisku wodnym w liposomy, czyli struktury mające postać mikropęcherzyków.
Liposomy, np. lipoproteiny krwi, występują w organizmach. Są też produkowane i wykorzystywane w przemyśle farmaceutycznym i kosmetycznym. Wewnątrz liposomów umieszcza się np. zawiesiny leków. Dodatkowe umieszczenie odpowiednich cząsteczek sygnałowych w warstwie lipidowej liposomów sprawia, że łatwiejsze staje się dostarczenie ich zawartości do wnętrza komórek mających określone receptory rozpoznające i wiążące te cząsteczki sygnałowe. Na poniższych rysunkach przedstawiono budowę liposomu (I) i fuzję liposomu z błoną komórkową (II).

Budowa fosfolipidu i liposomu.

Na podstawie: C. Kelly, C. Jefferies, S.A. Cryan, Targeted Liposomal Drug Delivery to Monocytes and Macrophages, Journal of Drug Delivery 2011. http://www.thehormoneshop.net/liposomes.htm

1. Podaj, która część cząsteczki fosfolipidu – 1 czy 2 – ma właściwości hydrofilowe. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając informacje przedstawione na rysunku I.

2. Podaj wspólną cechę budowy liposomu i błony komórkowej, dzięki której liposomy mogą ulegać fuzji z tą błoną.

3. Wyjaśnij, dlaczego dzięki wprowadzeniu określonych cząsteczek sygnałowych do błony liposomu można zwiększyć skuteczność leku w nich podawanego.

Wskazówki:

1. Przeanalizuj dokładnie budowę fosfolipidu, zwróć uwagę na to która część posiada właściwości hydrofobowe, a która hydrofilowe. Woda jest zbudowana analogicznie jak fosfolipid, również posiada biegun dodatki i ujemny. Kluczem do rozwiązania jest wiedza jak ładunki elektryczne układają się względem siebie.

2. Liposomy są zbudowane tak aby mogły ulegać fuzji z błoną.

3. Uwzględnij przyczynę, mechanizm i skutek. Zwróć uwagę dlaczego lek będzie poprzez takie działanie docierał EFEKTYWNIEJ.

Wykres wpływu stężenia auksyn w roztworze na średni przyrost długości epikotyli.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Epikotyl to odcinek łodygi siewki znajdujący się między liścieniami a pierwszymi liśćmi.
Na rysunku przedstawiono doświadczenie, do którego wykorzystano epikotyle siewek grochu. Z siewek wycięto fragmenty epikotyli długości 5 mm i umieszczono je po pięć w czterech szalkach z roztworami auksyny – kwasu indolilo-3-octowego (IAA) o różnych stężeniach – oraz w jednej szalce: z wodą bez dodatku auksyny. Po 12 godzinach zmierzono długość wszystkich fragmentów epikotyli. Eksperyment przeprowadzono w trzech powtórzeniach, uzyskano bardzo podobne wyniki. Średnie wartości wyników doświadczenia przedstawiono na wykresie.

Wykres wpływu stężenia auksyn w roztworze na średni przyrost długości epikotyli.

Na podstawie: A. Szweykowska, Fizjologia roślin, Poznań 1998.

1. Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia.

2. Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące wyników doświadczenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Wykres wpływu stężenia auksyn w roztworze na średni przyrost długości epikotyli.

3. Podaj przyczynę wydłużenia się fragmentów epikotyli w próbie kontrolnej.

Wskazówki:

Skrótem auksyn jest – IAA. Syntezowane są w stożku wzrostu rośliny i regularnie rozprowadzane w niej, stąd w tkankach rośliny jest jakieś stężenie IAA i można je określić.

Epikotyl jest częścią rośliny,  która nie ulega wydłużeniom w wyniku podziałów, a wynika ten wzrost z fazy elongacyjnej, czyli wzrostu komórek.

Wpływ hormonu juwenilnego i ekdyzonu na proces przepoczwarzenia.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

W rozwoju owadów o przeobrażeniu zupełnym występuje seria stadiów larwalnych oddzielonych od siebie kolejnymi linieniami. W czasie linienia po ostatnim stadium larwalnym powstaje poczwarka, po czym następuje przeobrażenie w imago. Cały proces rozwoju pozostaje pod kontrolą hormonalną, w której ważną funkcję pełnią m.in. hormon juwenilny i ekdyzon. Hormon juwenilny podtrzymuje młodociane stadium larw i wpływa na aktywność ekdyzonu. Przy względnie wysokim stężeniu hormonu juwenilnego linienie stymulowane ekdyzonem skutkuje pojawieniem się kolejnych stadiów larwalnych. Jeżeli jednak stężenie hormonu juwenilnego spadnie poniżej określonego poziomu, w wyniku kolejnego linienia powstaje poczwarka. W stadium poczwarki hormon juwenilny nie jest wydzielany.
Niektóre rośliny produkują substancje o działaniu zbliżonym do działania hormonów owadów, np. igły cisa produkują substancję o aktywności podobnej do ekdyzonu.

Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

1. Określ, na podstawie tekstu, czym w rozwoju owada o przeobrażeniu zupełnym skutkuje spadek produkcji hormonu juwenilnego podczas ostatniego stadium larwalnego.

2. Wyjaśnij, jakie znaczenie dla rośliny ma produkcja przez nią substancji o aktywności podobnej do ekdyzonu. W odpowiedzi uwzględnij działanie tych substancji na owady.

Wskazówki:

Przeobrażenie u owadów jest zależne od poziomu hormonu juwenilnego oraz ekdyzonu. Zbyt wczesne wywołanie przeobrażenia może skutkować, że zostanie przeprowadzone nieprawidłowo albo zostanie niedokończone co będzie skutkować śmiercią owada.

Bardzo istotny jest spadek poziomu hormonu juwenilnego dla procesu przepoczwarzenia – metamorfozy.

Porównanie budowy skóry ryb i gadów. Wytwory skóry – łuski.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Łuski są charakterystyczną cechą budowy skóry ryb i gadów, występują także u ptaków i niektórych płazów. Łuska ryby, np. karasia, rośnie w miarę zwiększania się rozmiarów ciała ryby, a na powierzchni łuski zaznaczają się równoległe linie – pasma przyrostu, podobnie jak na przekroju pnia drzewa. Przy słabym wzroście pasma te się zagęszczają, co odznacza się na łusce jako ciemniejsza linia. Dzieje się tak np. zimą, kiedy ryba obniża intensywność żerowania lub przestaje pobierać pokarm. Ciemne pasma tworzą pierścienie roczne, które są podstawą określania wieku ryby.

Na rysunku przedstawiono budowę łuski karasia, a na schematach A i B – przekrój poprzeczny przez skórę przedstawicieli dwóch gromad kręgowców.

Porównanie budowy skóry ryb i gadów. Wytwory skóry – łuski.

Na podstawie: Zoologia, pod red. J. Hempel-Zawitkowskiej, Warszawa 1996. C. Hickman, L. Roberts, A. Larson, Integrated principles of zoology, New York 2001.

1. Wyjaśnij, dlaczego na podstawie budowy łuski karasia hodowanego w stawie na terenie Polski można określić przybliżony wiek tej ryby, ale znacznie trudniej tego dokonać, analizując budowę łuski karasia hodowanego w domowym akwarium.

2. Określ, na którym rysunku – A czy B – przedstawiono budowę skóry ryb. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając pochodzenie łusek.

3. Wybierz i zaznacz w tabeli odpowiedź A albo B, która jest poprawnym dokończeniem poniższego zdania, oraz jej uzasadnienie spośród odpowiedzi 1.-4.

Łuski występujące na nogach ptaków oraz łuski pokrywające skórę gadów to struktury …

Porównanie budowy skóry ryb i gadów. Wytwory skóry – łuski.

Wskazówki:

Ryby żyjące w akwariach nie są poddawane regularnemu wpływowi zmian środowiska (temparuty) wynikającej ze zmiany pór roku, a tym samym zmianom dostepności pokarmu, to ma wpływ na ich wzrost i rozwój.

To co ma zdolność linieć często jest wytworem naskórka gdyż łatwiej rganizm może się tego pozbyć.

Cykl mocznikowy. Znaczenie glutaminy.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Amoniak, który jest związkiem toksycznym, powstaje jako produkt deaminacji w komórkach organizmu człowieka w niewielkich ilościach. Deaminacja zachodzi w różnych komórkach organizmu człowieka i polega na odłączeniu grupy aminowej z cząsteczki aminokwasu lub innego związku. Grupy aminowe, odłączane w tym procesie, przyłączane są do kwasu glutaminowego i powstaje glutamina (amid kwasu glutaminowego). W dalszym etapie glutamina jest uwalniana do krwi i wędruje do wątroby, gdzie odłączane są od niej reszty amidowe.

1. Podaj nazwę związku, który jest głównym produktem azotowej przemiany materii, wydalanym z organizmu człowieka.

2. Wyjaśnij, uwzględniając właściwości amoniaku i proces zachodzący w komórkach wątroby, dlaczego grupy amidowe są odłączane od glutaminy właśnie w tym, a nie innym narządzie.

3. Wyjaśnij, dlaczego u ryb słodkowodnych ostatecznym produktem azotowej przemiany materii jest amoniak, pomimo że związek ten jest toksyczny. W odpowiedzi uwzględnij procesy związane z osmoregulacją u tych ryb.

Wskazówki:

Przy uzasadnieniu dlaczego amoniak jest przekształcany w inne formy azotowe takie jak np mocznik czy kwas azotowy należy wspomnieć o jego TOKSYCZNOŚCI. Związek w który jest przekształcany jest mniej toksyczny.

Amoniak w organizmie człowieka jest przekształcany w wątrobie. Amoniak może być transportowany nie tylko w formie jonów amonowych, ale także innych cząsteczek np glutaminy.

 

Budowa kręgów, budowa kręgosłupa.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Kręgosłup człowieka zbudowany jest z kręgów różniących się budową w zależności od odcinka, w którym występują. Pomiędzy trzonami kręgów występują krążki międzykręgowe, zwane dyskami, zbudowane z tkanki łącznej. W centrum każdego krążka znajduje się jądro miażdżyste otoczone pierścieniem włóknistym, który łączy każdy krążek międzykręgowy z trzonami kręgów znajdujących się powyżej i poniżej niego. Krążki międzykręgowe nie występują pomiędzy kręgiem szczytowym a obrotowym (pierwszym a drugim kręgiem szyjnym) oraz pomiędzy kręgami krzyżowymi i pomiędzy kręgami ogonowymi. Na rysunkach przedstawiono budowę kręgu lędźwiowego oraz położenie krążka międzykręgowego między dwoma kręgami lędźwiowymi.

Budowa kręgów, budowa kręgosłupa.

Na podstawie: http://en.wikipedia.org/wiki/Vertebral_column#mediaviewer/File:718

1. Wykaż związek między bardziej masywną budową kręgów lędźwiowych, w porównaniu do kręgów z innych odcinków kręgosłupa, a funkcją pełnioną przez te kręgi.

2. Określ przyczynę braku krążka międzykręgowego pomiędzy kręgiem szczytowym a obrotowym. W odpowiedzi uwzględnij wspólną funkcję tych kręgów.

Wskazówki:

W budowie i znaczeniu kręgów lędźwiowych bardzo istotny jest kształt i rozmiar trzonu tych kręgów.

Przeanalizuj jak połączone są: krąg szczytowy i drugi krąg odcinka szyjnego. Na jaki rodzaj ruchów takie połączenie pozwala?

Wpływ powinowactwa hemoglobiny do tlenu w zalezności od wartości pH osocza.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Powinowactwo hemoglobiny do tlenu zależy od pH osocza (wzrostu lub spadku stężenia jonów wodorowych). Na kwasowość osocza wpływa m.in. dysocjacja kwasu węglowego, który powstaje z CO2 i wody pod wpływem enzymu anhydrazy węglanowej i dysocjuje na aniony wodorowęglanowe i protony. Około 70-75% CO2 jest transportowanych w osoczu w postaci HCO3‾ (jonu wodorowęglanowego).
Na wykresie przedstawiono krzywe wysycenia hemoglobiny tlenem przy różnym pH osocza krwi człowieka.

Wpływ powinowactwa hemoglobiny do tlenu w zalezności od wartości pH osocza.

Na podstawie: J. Berg, J. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.

1. Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis zależności przedstawionej na wykresie. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

W sytuacji obniżenia się pH osocza krwi (zwiększa się / zmniejsza się) powinowactwo hemoglobiny do tlenu, co powoduje, że tlen przyłączony do hemoglobiny jest (łatwiej / trudniej) odłączany od jej cząsteczki.

2. Wyjaśnij znaczenie przedstawionych właściwości hemoglobiny (zmiany jej powinowactwa do tlenu) dla wymiany gazowej w tkankach, w których zachodzi intensywne oddychanie tlenowe. W odpowiedzi uwzględnij procesy zachodzące w tych tkankach.

3. Podaj inną niż jon wodorowęglanowy postać, w której jest transportowany CO2 we krwi człowieka.

Wskazówki:

Koniecznie przeczytaj o efekcie Bohra, warto przeanalizować jak zmienia się powinowactwo tlenu do hemoglobiny. Zapoznaj się z mechanizmem i uzasadnieniem dlaczego pH ma wpływ na powinowactwo i jakie korzyści z tego tytułu odnosi organizm.

Uwzględnienie powstawania kwasu mlekowego nie jest dobrym pomysłem, w komórkach, które intensywnie oddychają tlenowo kwas mlekowy nie powstaje.

Jon wodorowęglanowy rozpuszczony w osoczu to główna postać transportowanego CO2 ale nie jedyna.

Jak temperatura wpływa na efektywność rozkładania skrobi przez enzymy występujące w ślinie.

Arkusz maturalny z biologii rozszerzonej maj 2016 nowa formuła

Dwie grupy uczniów przygotowały takie same zestawy doświadczalne w celu sprawdzenia, od czego zależy aktywność enzymu rozkładającego skrobię, występującego w ślinie. W pięciu probówkach uczniowie umieścili po 1 ml roztworu wodnego o określonym pH (4-8). Następnie do każdej probówki dodali 1 ml rozcieńczonego kleiku przygotowanego ze skrobi ziemniaczanej, do którego dosypali odrobinę soli kuchennej (NaCl). Pierwsza grupa umieściła probówki w łaźni wodnej o temperaturze 30 ºC, natomiast druga – w łaźni o temperaturze 37 ºC. Do każdej probówki uczniowie dodali po 1 ml świeżej śliny, wymieszali zawartość i następnie, w odstępach jednominutowych, pobierali z mieszaniny w każdej probówce po jednej kropli roztworu i sprawdzali, czy cała skrobia została już rozłożona. Wyniki zebrali w tabeli.

Jak temperatura wpływa na efektywność rozkładania skrobi przez enzymy występujące w ślinie.

1. Podaj nazwę enzymu znajdującego się w ślinie, który rozkłada skrobię.

2. Na podstawie wyników doświadczenia sformułuj wniosek dotyczący optimum działania badanego enzymu.

3. Określ, w jaki sposób uczniowie mogli sprawdzić podczas doświadczenia, czy cała skrobia została już rozłożona. Uwzględnij nazwę użytego odczynnika oraz efekt jego działania.

Wskazówki:

Pierwszym miejscem w którym rozpoczyna się proces trawienia skrobi jest jama ustna, kolejnym jest dopiero jelito cienkie.

Optimum działania enzymum które działają w organizmie człowieka zwykle jest zblizone do warunków (temparatury i pH) które w organizmie panują.

Barwa łynu Lugola dla Skrobii czy w przypadku całkowitego rozłożenia skrobi jest często omawiana, warto poszukać jakie barwy mają dekstryny (produkty pośrednie trawienia).

793 790 445 dawidwyrozebski@gmail.com
Skontaktuj się w sprawie rekrutacji