DWMED

W białkach zbudowanych z jednego łańcucha polipeptydowego wyróżnia się strukturę pierwszo-, drugo- i trzeciorzędową. Jeżeli w skład białka wchodzą co najmniej dwa łańcuchy polipeptydowe, to białko takie ma także strukturę czwartorzędową. Każda ze struktur jest stabilizowana przez odpowiednie wiązania chemiczne.

Na rysunku przedstawiono dwa białka – mioglobinę i hemoglobinę.

Porównaj oba rodzaje białek przedstawione na rysunku – wpisz w tabelę właściwe informacje.

Dla dzieci mleko jest pokarmem o wysokiej wartości odżywczej. Jest źródłem witamin, np. witaminy D, oraz białka i soli mineralnych, np. wapnia. Wypicie szklanki mleka pokrywa 25% dziennego zapotrzebowania organizmu na wapń. Przeważająca ilość wapnia w organizmie, bo 99%, znajduje się w kościach i zębach, a reszta – w tkankach miękkich i płynach ustrojowych. Wapń uczestniczy np. w skurczach mięśni, w przewodzeniu impulsów nerwowych i aktywacji enzymów uczestniczących w trawieniu tłuszczów.

Wyjaśnij, uwzględniając dwa składniki mleka wymienione w tekście, dlaczego w profilaktyce krzywicy korzystne jest spożywanie tego pokarmu przez dzieci.

Na uproszczonym schemacie przedstawiono przebieg fotosyntezy. Fazę jasną (zależną od światła) i fazę ciemną (niezależną od światła – cykl Calvina-Bensona) oddzielono przerywaną linią.

1. Oceń, czy poniższe informacje dotyczące procesu fotosyntezy są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

2. Określ, jaką funkcję pełnią cząsteczki chlorofilu znajdujące się w centrum reakcji fotosystemów.

3. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

W fazie fotosyntezy zależnej od światła ATP może powstawać w drodze fotosyntetycznej fosforylacji cyklicznej lub niecyklicznej. Rozkład cząsteczki wody zachodzi podczas fosforylacji (cyklicznej / niecyklicznej). U roślin podczas fazy zależnej od światła mogą zachodzić (tylko procesy fosforylacji niecyklicznej / oba rodzaje fosforylacji). W cyklu Calvina-Bensona ATP nie jest zużywane podczas etapu (karboksylacji / regeneracji).

4. Podaj nazwę związku oznaczonego na schemacie literą X oraz określ jego rolę w fazie niezależnej od światła.

Nazwa związku X:

Rola w fazie niezależnej od światła:

5. Wyjaśnij, w jaki sposób stosowanie tzw. suchego lodu, czyli zestalonego dwutlenku węgla, przekłada się na zwiększony przyrost biomasy warzyw uprawianych w szklarniach. W odpowiedzi uwzględnij proces, w którym uczestniczy ten związek chemiczny.

Na schemacie przedstawiono fragment cząsteczki białka o strukturze III-rzędowej oraz warunkujące tę strukturę różne oddziaływania występujące pomiędzy łańcuchami bocznymi aminokwasów: wiązania chemiczne oparte na przyciąganiu elektrostatycznym (1), wiązania kowalencyjne (2), interakcje hydrofobowe (3) i oddziaływania jonowe (4).

1. Podaj nazwy wiązań chemicznych stabilizujących III-rzędową strukturę białka, oznaczonych na schemacie numerami 1. i 2.

1.

2.

2. Na przykładzie enzymów białkowych wyjaśnij, w jaki sposób struktura przestrzenna białka warunkuje jego funkcję katalityczną. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm działania enzymów.

Pod wpływem ogrzewania struktura podwójnej helisy DNA ulega zniszczeniu i rozpada się na pojedyncze nici. Temperatura, w której dochodzi do utraty połowy helikalnej struktury tej cząsteczki, nazywana jest temperaturą denaturacji cząsteczki DNA. Wartość tej temperatury jest zależna od składu nukleotydów budujących cząsteczkę DNA. Denaturacja jest procesem odwracalnym (renaturacja).

a) Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

Wartość temperatury denaturacji będzie najwyższa w przypadku fragmentu cząsteczki DNA, którego jedna z nici (1.– 4.) zawiera następującą sekwencję zasad:

b) Wyjaśnij, dlaczego wartość temperatury denaturacji cząsteczki DNA jest zależna od jej składu nukleotydowego.

Podczas rozkładu materii organicznej w glebie tworzy się amoniak, który jest stosunkowo lotną substancją. Związek ten może pozostać w glebie związany w postaci soli amonowych, może także być utleniony w procesie nitryfikacji. Ten proces przeprowadzają (w dwóch etapach) chemoautotroficzne bakterie glebowe z rodzaju Nitrosomonas i Nitrobacter w obecności tlenu. Bakterie z obu rodzajów występują w glebie zawsze razem, w związku zwanym parabiozą. Dzięki temu w glebie nie nagromadzają się związki azotowe powstałe w pierwszym etapie nitryfikacji. Poniżej zapisano reakcje obu etapów tego procesu.

a) Określ, jakie znaczenie ma ten proces dla bakterii nitryfikacyjnych, a jakie – dla roślin rosnących na glebach, w których te bakterie żyją.

Dla bakterii:

Dla roślin:

b) Podaj, jaki poziom troficzny zajmują bakterie nitryfikacyjne w ekosystemie.

Na schemacie A przedstawiono przebieg jednej z faz fotosyntezy – fazę niezależną od światła (cykl Calvina-Bensona), w której zachodzi asymilacja dwutlenku węgla. W cyklu tym zostają zużyte produkty fazy fotosyntezy zależnej od światła – ATP i NADPH + H+, tzw. siła
asymilacyjna. Poszczególne etapy cyklu Calvina-Bensona zaznaczono cyframi 1–3.

Na schemacie B przedstawiono wynik doświadczenia, w którym w komórkach glonu z rodzaju Chlorella badano zmiany stężenia kwasu 3-fosfoglicerynowego (PGA) oraz rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP), jakie zachodzą podczas tego cyklu na świetle i w ciemności.

a) Podaj nazwy etapów cyklu Calvina-Bensona oznaczonych na schemacie A cyframi 1–3 oraz określ lokalizację tego cyklu w chloroplaście.

Etapy cyklu Calvina-Bensona:
1. ……
2. ……
3. ……

Lokalizacja tego cyklu w chloroplaście: ……

b) Na podstawie przedstawionych informacji wyjaśnij, dlaczego w ciemności ilość RuBP spada praktycznie do zera, a ilość PGA gwałtownie rośnie i utrzymuje się na wysokim poziomie.

Enzymy mogą być regulowane za pośrednictwem efektorów, które przyłączają się do enzymu w innym miejscu niż centrum aktywne – w tzw. centrum allosterycznym. Ta regulacja może polegać na hamowaniu lub aktywowaniu enzymów. W szlaku metabolicznym aktywność enzymów allosterycznych jest często regulowana przez końcowe produkty tego szlaku.

Na schemacie przedstawiono sposób regulacji allosterycznej enzymu katalizującego pierwszy etap szlaku metabolicznego, składającego się łącznie z trzech różnych reakcji enzymatycznych. Końcowy produkt jest efektorem pierwszego enzymu szlaku.

a) Określ, czy efektor, którego działanie zilustrowano na schemacie, ma charakter aktywatora, czy – inhibitora. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając zmiany struktury przestrzennej tego enzymu.

b) Wyjaśnij, w jaki sposób nadmiar produktu końcowego wpłynie w opisanym przypadku na łańcuch katalizowanych reakcji.

Mocznik wydalany przez wiele zwierząt lądowych (a także – przez człowieka) powstaje w cyklu mocznikowym. Poniżej zapisano sumaryczne równanie reakcji tego cyklu.

a) Określ, czy cykl mocznikowy jest przykładem anabolizmu, czy – katabolizmu. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do jednej z cech tej klasy reakcji.

b) Podaj znaczenie syntezy mocznika dla prawidłowego funkcjonowania organizmu człowieka.

Energii niezbędnej do wywołania skurczu mięśnia dostarcza związek chemiczny – ATP (adenozynotrifosforan). Na schemacie przedstawiono w uproszczeniu dwie drogi (szlaki metaboliczne) uzyskiwania ATP przez komórki mięśniowe w procesie oddychania: droga A składająca się z procesów oznaczonych na schemacie cyframi I i II oraz droga B – składająca się z procesów I i III.

a) Podaj nazwę procesu oznaczonego na schemacie cyfrą I oraz miejsce jego przebiegu w komórce.

Nazwa procesu: …….
Lokalizacja w komórce: ……

b) Uzupełnij poniższe zdania – określ, czy dana droga uzyskiwania energii jest procesem tlenowym czy beztlenowym. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając informacje przedstawione na schemacie.

Droga A jest procesem …… , ponieważ ..….. .
Droga B jest procesem …… , ponieważ ……. .

Rycyna znajdująca się w nasionach rącznika pospolitego jest białkiem silnie trującym dla człowieka. Cząsteczka rycyny składa się z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych: RTA i RTB, które są połączone mostkiem dwusiarczkowym. Łańcuch RTA zawiera sekwencje ułożone w postaci α-helisy i β-harmonijki. Jest on enzymem (N-glikozydazą RNA) rozrywającym wiązania glikozydowe i usuwającym cząsteczkę adeniny w dużej podjednostce rybosomalnego RNA. Łańcuch RTB jest lektyną, która łączy się z galaktozą – składnikiem receptorów występujących na powierzchni wielu komórek. Trucizna związana na powierzchni komórki może wniknąć do jej wnętrza drogą endocytozy.
Osobno żaden z peptydów rycyny nie jest trucizną dla człowieka. Peptyd RTA występuje w wielu roślinach, np. w jęczmieniu.

1. Na podstawie tekstu określ, jaka jest najwyższa rzędowość struktury cząsteczki rycyny (1-, 2-, 3- czy 4-rzędowa). Odpowiedź uzasadnij.

Cząsteczka rycyny ma strukturę : … – rzędową, ponieważ …. .

2. Odwołując się do właściwości łańcucha polipeptydowego rycyny RTA, wyjaśnij, dlaczego rycyna działa toksycznie na komórki.

3. Wyjaśnij, dlaczego możemy bezpiecznie spożywać produkty z jęczmienia, mimo że zawiera on peptyd RTA. W odpowiedzi uwzględnij właściwości obu łańcuchów polipeptydowych rycyny.

Na uproszczonym schemacie przedstawiono jeden z etapów procesu biosyntezy białka.

a) Podaj nazwę przedstawionego na schemacie etapu biosyntezy białka i nazwę (lub skrótowiec) rodzaju kwasu RNA oznaczonego na schemacie numerem 1.

Nazwa etapu: ……….
Nazwa rodzaju RNA: ………

b) Zapisz, korzystając ze schematu, sekwencję nukleotydów w nici matrycowej DNA kodującej metioninę. W odpowiedzi uwzględnij polarność nici DNA. (koniec 3’ i 5’).

Białka histonowe, typowe dla eukariontów, zbudowane są z części globularnej oraz z tzw. ogonka, wystającego poza nukleosom. Ogonki białek histonowych są miejscem modyfikacji chemicznych polegających m.in. na acetylacji i deacetylacji. Modyfikacje te wpływają na strukturę chromatyny: regulują w ten sposób ekspresję informacji genetycznej w komórce. Na schemacie przedstawiono modyfikacje fragmentu chromatyny o długości ok. 600 par zasad.

1. Podaj, który z procesów przedstawionych na schemacie – acetylacja czy deacetylacja – prowadzi do zahamowania ekspresji informacji genetycznej danego fragmentu DNA. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do znaczenia powstałych zmian w strukturze chromatyny.

2. Określ, czy prawdziwe jest stwierdzenie, że procesy przedstawione na schemacie nie mogą zachodzić w mitochondrium. Odpowiedź uzasadnij.

Kwas foliowy (witamina z grupy B) jest niezbędny przy podziale komórkowym i dlatego odgrywa szczególną rolę w tkankach, w których podziały komórkowe są intensywne. Pełni on funkcję koenzymu w reakcjach przenoszenia grup jednowęglowych w procesie syntezy zasad purynowych i pirymidynowych. Podczas tych reakcji kwas foliowy ulega utlenieniu, a regenerowanie polega na ponownej jego redukcji. Antagonistą kwasu foliowego jest metotreksat (MTX). Wiąże się on z centrum aktywnym enzymu odpowiedzialnego za reakcję redukcji kwasu foliowego 10 000 razy silniej niż naturalny substrat. Metotreksat działa swoiście na dzielące się komórki, głównie w fazie S cyklu komórkowego, i dlatego jest stosowany w leczeniu wielu chorób nowotworowych. Ubocznym skutkiem opisanej chemioterapii okazuje się wpływ leku na inne prawidłowo dzielące się komórki organizmu, np. na niewyspecjalizowane komórki szpiku kostnego.


a) Zaznacz właściwe dokończenie zdania wybrane spośród A–B oraz jego poprawne uzasadnienie wybrane spośród 1.–3.

Po podaniu MTX zachodzi inhibicja

b) Określ, czy podczas leczenia pacjenta chemioterapią, z wykorzystaniem dużych dawek MTX, można odwrócić inhibicję reakcji redukcji kwasu foliowego za pomocą wysokiej dawki tego kwasu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do właściwości metotreksatu.

c) Podaj, dlaczego jednym ze skutków ubocznych stosowania małych dawek metotreksatu jest zahamowanie wytwarzania przeciwciał w organizmie. W odpowiedzi odnieś się do komórek układu odpornościowego.

Źródłem energii w większości procesów endoergicznych jest rozkład ATP do ADP. Przekształcenie ATP do ADP wiąże się z odłączeniem jednej reszty fosforanowej.
W komórkach ATP jest ciągle odnawiany poprzez przyłączenie do ADP reszty kwasu fosforowego. Wzajemne przekształcenia ATP i ADP tworzą cykl, który w uproszczeniu przedstawiono na schemacie.

a) Dokończ poniższe zdanie – wybierz właściwe typy reakcji spośród wymienionych poniżej i wpisz ich nazwy w wyznaczone miejsca.

dehydratacja
hydroliza
fosforylacja
karboksylacja

Reakcja oznaczona na schemacie numerem I, w której ATP przekształca się w ADP, jest przykładem ………. , a reakcja oznaczona numerem II, w której ADP przekształca się w ATP, jest przykładem ………. .


b) Podaj nazwy związków chemicznych, które wchodzą w skład ATP, oznaczonych na schemacie kółkami 1 i 2.

Związek 1.: ………..
Związek 2.: ………..