DWMED

Słonecznik bulwiasty – topinambur (Helianthus tuberosus L.) – to roślina pochodząca z Ameryki Północnej uprawiana na różnych kontynentach jako roślina jadalna, pastewna i ozdobna. Poza cienkimi korzeniami wytwarza rozłogi podziemne. Na ich końcach powstają podziemne bulwy, w których magazynowane są asymilaty. Bulwy zawierają inulinę składającą się z około 35 cząsteczek fruktozy. Inulina nie jest trawiona przez ludzi, w związku z czym bulwy mają niewielką wartość odżywczą.
Na wykresie przedstawiono zmiany suchej masy różnych organów topinambura (korzeni, łodyg i liści) podczas jego wzrostu. Krzywe ilustrujące zmiany masy łodyg nadziemnych i bulw oznaczono literami A i B. Pomiary wykonywano w ciągu 33 tygodni, licząc od wysadzenia rośliny aż do momentu zakończenia formowania się nowych bulw.

1. Podaj, która z krzywych – A czy B – przedstawia zmiany masy bulw, a która – zmiany masy łodyg nadziemnych. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając funkcje tych struktur.

Zmiany masy bulw: …..

Zmiany masy łodyg nadziemnych: ……

Uzasadnienie:

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

Formą transportową produktów asymilacji z liści do bulw topinambura jest (glukoza / sacharoza). W transporcie związków magazynowanych w bulwach topinambura główną rolę odgrywa (floem / ksylem). Inulina będąca głównym związkiem przechowywanym w bulwach jest (dwucukrem / wielocukrem).

3. Uzasadnij, że bulwy topinambura mogą być zalecane do zastosowania w diecie osób chorych na cukrzycę.

Na schemacie przedstawiono rozwój gametofitu żeńskiego rośliny okrytonasiennej.

Uwaga: Nie zachowano proporcji wielkości struktur.

1. Na powyższym schemacie zaznacz moment, w którym dochodzi do mejozy. Wpisz literę R nad odpowiednią strzałką.

2. Podaj ploidalność (1n, 2n lub 3n) komórki macierzystej makrospor oraz komórek zalążka oznaczonych na schemacie literami A i D.

Komórka macierzysta makrospor: ….
Komórki zalążka: A. …. , D. ….

3. Zapisz nazwy komórek woreczka zalążkowego, z którymi łączą się jądra plemnikowe, oraz podaj ich oznaczenia literowe ze schematu.

W tabeli przedstawiono wyniki badania dotyczącego zagęszczenia i wielkości aparatów szparkowych występujących na liściach trzech gatunków roślin.

1. Które zdanie, na podstawie przedstawionych wyników badań, stanowi prawidłowo sformułowany wniosek? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

A. Najmniejsze aparaty szparkowe występują w liściach kukurydzy zwyczajnej.
B. Największa odległość między aparatami szparkowymi występuje u pszenicy.
C. Na liściach pomidora występuje znacznie większe zagęszczenie aparatów szparkowych niż na liściach pszenicy i kukurydzy.
D. Liczba aparatów, ich wielkość oraz odległość między nimi zależą od gatunku badanej rośliny.

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

Zmiany potencjału wody w komórkach szparkowych są bezpośrednią przyczyną otwierania i zamykania aparatu szparkowego. Aktywny transport jonów K + do komórek szparkowych powoduje (wzrost / spadek) potencjału wody w tych komórkach. Wówczas komórki szparkowe (pobierają / tracą) wodę i w efekcie następuje wzrost ich turgoru. W tej sytuacji szparka (otwiera się / zamyka się).

3. Wykaż, że lokalizacja aparatów szparkowych głównie po spodniej stronie liścia jest adaptacją roślin do lądowego trybu życia.

Skonstruowano sztucznego bakteriofaga, łącząc osłonkę białkową (kapsyd) bakteriofaga A i DNA bakteriofaga B.

Tak skonstruowanym bakteriofagiem zainfekowano komórki pewnych bakterii. Bakteriofagi uległy namnożeniu w komórkach bakterii, a następnie opuściły je poprzez zniszczenie komórki i zainfekowały następne bakterie.

1. Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.

Bakteriofag namnożony w komórkach bakteryjnych po infekcji tych komórek sztucznym bakteriofagiem będzie się składał z

2. Określ, czy sztuczny bakteriofag, którym zainfekowano bakterie, przechodził w tych komórkach cykl lityczny, czy – cykl lizogeniczny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do charakterystycznych cech tego cyklu.

Pompa jonowa Na +/K+ zależna od ATP (czyli działająca jedynie w obecności ATP) to białko transportujące jony przez błonę komórkową: Na + na zewnątrz komórki, a K + do wnętrza komórki, tzn. z miejsca o niskim stężeniu danego jonu do miejsca o wysokim jego stężeniu.
Badacze postanowili sprawdzić aktywność dwóch wariantów tego białka pochodzących od nowo odkrytych szczepów bakterii Vib-7 i Rod-9 w zależności od temperatury i pH. Wyniki badań przedstawiono na poniższych wykresach.

1. Określ optymalną temperaturę i wartość pH dla działania pompy jonowej Na + /K+ zależnej od ATP pochodzącej ze szczepu Vib-7.

Optymalna temperatura: ….
Optymalne pH: ….

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

W temperaturze 35 °C i przy pH 6,5 szybciej transportować jony będzie wariant pompy Na +/K + pochodzący ze szczepu

3. Wyjaśnij, dlaczego opisana we wstępie do zadania pompa jonowa Na + /K+ wymaga do działania ATP.

Na poniższym rysunku przedstawiono jeden z etapów translacji. Literami: E, P i A zaznaczono trzy miejsca funkcyjne rybosomu.

1. Podaj nazwę aminokwasu oznaczonego na rysunku literą X.

Nazwa aminokwasu:

2. Oceń czy poniższe stwierdzenia dotyczące rybosomów w komórkach eukariotycznych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

3. Do funkcji rybosomu 1.–4., pełnionych podczas translacji przez poszczególne miejsca funkcyjne rybosomu, przyporządkuj ze schematu ich odpowiednie oznaczenia wybrane spośród: E, P lub A.

1. Przyłączanie inicjatorowego tRNA rozpoczynającego translację: ….
2. Wiązanie aminoacylo-tRNA: ….
3. Wiązanie peptydylo-tRNA: ….
4. Uwalnianie z rybosomu wolnego tRNA: ….

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

Do połączenia podjednostek rybosomu dochodzi tylko w przypadku przyłączenia do (małej / dużej) podjednostki odpowiedniego rodzaju kwasu nukleinowego – (tRNA / końca 3ʹ mRNA / końca 5ʹ mRNA). Zachodzi wtedy proces (inicjacji / elongacji / terminacji) translacji.

Jądro komórkowe zawiera materiał genetyczny w postaci DNA. W jądrze komórkowym zachodzą intensywne procesy anaboliczne.

1. Zaznacz strukturę komórkową, w której skład wchodzą substancje wytwarzane wewnątrz jądra komórkowego.

A. gładka siateczka śródplazmatyczna
B. rybosom
C. aparat Golgiego
D. lizosom

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

Rozwiązaniem alternatywnym dla chemicznych środków owadobójczych mogą być preparaty biologiczne wytworzone na bazie grzybów owadobójczych, np. należących do owadomorkowców (Entomophtorales). W biopreparatach grzybowych (mykoinsektycydach) znajdują się zarodniki grzybów, z których rozwijają się strzępki infekcyjne. Wewnątrz ciała owadów grzyb wytwarza ciała strzępkowe tworzące tzw. blastospory, swobodnie krążące w hemolimfie, z których rozwijają się strzępki zasiedlające tkanki żywiciela. Rozrost grzybni oraz toksyczne metabolity przez nią wytwarzane powodują śmierć owadów. Na tym etapie infekcji grzyb produkuje duże ilości zarodników, które drogą kontaktową mogą przedostać się na powierzchnię oskórka innych owadów.
Niektóre gatunki grzybów stosowane w biologicznym zwalczaniu szkodników modyfikuje się genetycznie: wprowadza się do ich genomu dodatkowe kopie ich własnego genu warunkującego wytwarzanie chitynazy, co skutkuje efektywniejszym uśmiercaniem owadów.

1. Wyjaśnij, dlaczego wprowadzenie dodatkowych kopii genu chitynazy skutkuje efektywniejszym uśmiercaniem owadów.

2. Podaj po jednym argumencie za tym, że stosowanie preparatów zawierających zarodniki genetycznie modyfikowanych grzybów owadobójczych do walki z owadami:

1. może być korzystne dla środowiska –

2. może stwarzać zagrożenie dla środowiska –

Na podstawie licznych podobieństw w budowie anatomicznej już w latach 70. XX wieku odkryto, że ptaki (Aves) nie stanowią grupy zupełnie oddzielnej od gadów, ale wywodzą sięz kopalnych dinozaurów (Dinosauria). Najbliższym współczesnym krewnym ptaków jest rząd krokodyli (Crocodilia), obejmujący m.in. krokodyle i aligatory. Ze względu na wspólne pochodzenie ptaki, dinozaury i krokodyle łączy się w jedną grupę nazywaną gadami naczelnymi lub archozaurami (Archosauria).
Dużo większym wyzwaniem dla naukowców było określenie relacji pokrewieństwa żółwi (Testudines) wobec pozostałych gadów. Badania anatomiczne dawały sprzeczne wyniki i dopiero na podstawie sekwencjonowania gadzich genomów wykazano bezspornie, że żółwie są bliżej spokrewnione z gadami naczelnymi niż z jaszczurkami i wężami, ujmowanymi razem jako łuskonośne (Squamata).
Spośród współczesnych gadów jedynie ptaki są zwierzętami stałocieplnymi. Na podstawie badań histologicznych kopalnych kości uważa się jednak, że podwyższonym tempem metabolizmu cechowały się już ostatni wspólny przodek archozaurów oraz wymarłe dinozaury. Na podstawie tych odkryć sformułowano hipotezę, że wspólny przodek współczesnych krokodyli utracił stałocieplność, a współczesne krokodyle są zwierzętami wtórnie zmiennocieplnymi, co najprawdopodobniej wynika z przejścia tych zwierząt do ziemno–wodnego trybu życia i ma związek ze stosunkowo mało aktywnym polowaniem z zasadzki.
Jednym z dowodów potwierdzających pochodzenie krokodyli od zwierząt stałocieplnych jest zachowana pełna przegroda międzykomorowa. Wśród współczesnych archozaurów także ptaki mają w sercu pełną przegrodę międzykomorową. Badania porównawcze doprowadziły badaczy do wniosku, że taką budowę serca miały także wymarłe dinozaury oraz ostatni wspólny przodek archozaurów.

1. Wyjaśnij, jakie znaczenie dla utrzymywania względnie stałej, wysokiej temperatury ciała ptaków ma występowanie w ich sercu pełnej przegrody między komorami. W odpowiedzi uwzględnij natlenowanie krwi oraz tempo metabolizmu.

2. Poniższy rysunek przedstawia niekompletne drzewo filogenetyczne obrazujące relacje pokrewieństwa między gadami a ptakami.

1. Na podstawie tekstu określ pokrewieństwo między grupami gadów – dorysuj brakujące gałęzie powyższego drzewa filogenetycznego tak, aby drzewo przedstawiało w poprawny sposób relacje pokrewieństwa między taksonami.

2. Zaznacz na powyższym drzewie filogenetycznym ostatniego wspólnego przodka archozaurów – otocz kółkiem odpowiedni węzeł.

3. Zaznacz na powyższym drzewie filogenetycznym moment, w którym – według przedstawionej w tekście hipotezy – doszło do utraty stałocieplności – zapisz znak X nad odpowiednią gałęzią.

Podczas badań terenowych zebrano kwiaty dwóch blisko spokrewnionych gatunków roślin: kosaćca szczecinkowego (Iris setosa) oraz kosaćca różnobarwnego (Iris versicolor). Kwiaty kosaćców charakteryzują się okazałym okwiatem składającym się z dwóch okółków, które mają po trzy działki.

Celem badania było znalezienie takiej cechy budowy kwiatu, na podstawie której można odróżnić te dwa gatunki. W poniższej tabeli przedstawiono podsumowanie pomiarów długości zewnętrznych i wewnętrznych działek okwiatu wykonane na podstawie próby 50 osobników każdego gatunku. Wszystkie wyniki podano w centymetrach.

1. Na podstawie przedstawionych wyników badań wykaż, że do rozróżnienia I. setosa i I. versicolor wystarczy pomiar długości działek wewnętrznego okółka okwiatu.

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

Kwiaty badanych gatunków kosaćców są

Bajkał to najstarsze jezioro świata. Występuje w nim unikatowa fauna głębinowa, w tym – dwa gatunki ryb: gołomianka duża (Comephorus baikalensis) oraz gołomianka mała (Comephorus dybowskii). Te ryby występują na głębokości od kilkudziesięciu metrów aż do dna jeziora (ok. 1600 m), natomiast nie spotyka się ich w wodach powierzchniowych.
Wraz z gołomiankami współwystępują dwa gatunki skorupiaków: Epischura baikalensis oraz Macrohectopus branickii. Badano skład gatunkowy pokarmu dorosłych osobników obydwu gatunków gołomianek występujących w północnej, centralnej i południowej części jeziora Bajkał. Na poniższych wykresach przedstawiono otrzymane wyniki w procentach oddzielnie dla C. baikalensis i dla C. dybowskii.

Na podstawie przedstawionych wyników badań podaj nazwy dwóch zależności międzygatunkowych występujących między populacjami gołomianek żyjących
w jeziorze Bajkał.

1.

2.

Collinsia parviflora to niewielkich rozmiarów roślina występująca w Ameryce Północnej. Osobniki C. parviflora mają z reguły niebieskie kwiaty, ale zdarzają się także okazy o kwiatach białych i fioletowych. Niebieski kolor kwiatów warunkują antocyjany powstające w wyniku dwuetapowego szlaku reakcji. Reakcje te katalizują dwa różne enzymy:

• Enzym Ea przekształca bezbarwny substrat w barwnik fioletowy. Aktywny enzym Ea jest kodowany przez allel A. Nieaktywny wariant tego enzymu jest kodowany przez allel a.

• Enzym Eb przekształca barwnik fioletowy w niebieski. Aktywny enzym Eb jest kodowany przez allel B. Zmutowany, nieaktywny allel jest oznaczany symbolem b.

Geny warunkujące wytwarzanie enzymów Ea i Eb są położone na różnych chromosomach. Pokolenie rodzicielskie P stanowiły podwójnie homozygotyczne rośliny kwitnące na biało oraz na fioletowo. W pokoleniu potomnym F1 uzyskano wyłącznie rośliny kwitnące na niebiesko.

1. Podaj genotypy roślin z pokolenia rodzicielskiego P.

Genotyp roślin kwitnących na biało:

Genotyp roślin kwitnących na niebiesko:

2. Podaj oczekiwany stosunek fenotypowy wśród roślin uzyskanych po skrzyżowaniu kwitnącej na niebiesko rośliny z pokolenia F1 z podwójną homozygotą recesywną.
Odpowiedź uzasadnij, zapisując krzyżówkę genetyczną.

Krzyżówka genetyczna:

Fenotypy i ich stosunek:

Kondory kalifornijskie to padlinożerne ptaki, które niemalże wymarły z powodu kłusownictwa, niszczenia siedlisk oraz zatruć. W połowie XX wieku liczebność populacji została ograniczona do około 150 osobników, a w 1982 r. żyły już tylko 22 kondory. Aby ocalić ten gatunek przed wyginięciem, pod koniec lat 80. XX wieku wyłapano wszystkie kondory żyjące na wolności – w celu ich rozmnażania w hodowli. W 2002 roku liczebność populacji kondora wzrosła do 206 osobników. Współczesna populacja kondora kalifornijskiego pochodzi od 14 osobników (8 samców i 6 samic).
Kondory dobrze rozmnażały się w niewoli, jednak pod koniec lat 90. zaobserwowano, że pięć zarodków obumarło krótko przed wylęgiem. Stwierdzono u nich występowanie chondrodystrofii – wady letalnej o podłożu genetycznym. Chondrodystrofia jest chorobą warunkowaną przez autosomalny allel recesywny d. Prawidłowy fenotyp jest warunkowany przez dominujący allel D. Od momentu pierwszego wystąpienia stwierdzono ok. 120 przypadków chondrodystrofii, które dotyczyły zarówno zarodków płci męskiej, jak i żeńskiej.
Na schemacie przedstawiono drzewo rodowe kondorów, u których wystąpiła chondrodystrofia. Pierwszy wykryty przypadek to potomek pary oznaczonej numerami 1 i 2. Kolejne cztery zarodki obciążone tą wadą były potomstwem jednej pary kondorów – samca oznaczonego na schemacie numerem 6 oraz samicy oznaczonej numerem 10.
U kondorów kalifornijskich, podobnie jak u innych ptaków, występuje heterogametyczność żeńska. Oznacza to, że samce mają dwa chromosomy płci Z, a samice – jeden chromosom Z i jeden chromosom W.

1. Podaj wszystkie możliwe genotypy osobników oznaczonych na drzewie rodowym numerami: 1, 5 oraz 6. Użyj oznaczeń alleli podanych w tekście.

osobnik nr 1:
osobnik nr 5:
osobnik nr 6:

2. Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

Gdyby chondrodystrofia dziedziczyła się w sposób recesywny sprzężoną z płcią, a locus genu warunkującego tę chorobę był położony tylko na chromosomie Z, to

A. wszystkie obumierające zarodki byłyby płci żeńskiej.
B. wszystkie obumierające zarodki byłyby płci męskiej.
C. częściej obumierałyby zarodki płci męskiej niż żeńskiej.
D. częściej obumierałyby zarodki płci żeńskiej niż męskiej.

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

Wysoka częstość chondrodystrofii we współczesnej populacji kondorów jest konsekwencją działania

4. Rozstrzygnij, czy współczesna populacja kondorów kalifornijskich pozostaje w stanie równowagi genetycznej w locus warunkującym chondrodystrofię. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do założeń prawa Hardy’ego – Weinberga.

Rozstrzygnięcie:

Uzasadnienie:

Przykładem niekorzystnego następstwa mutacji punktowej jest uwarunkowana recesywnie wada metaboliczna – cytrulinemia, występująca u bydła rasy holsztyńsko–fryzyjskiej. Zamiana cytozyny na tyminę w 86. kodonie genu syntazy argininobursztynianowej powoduje zmianę w kodującej nici DNA kodonu CGA na kodon TGA. W konsekwencji, zamiast aktywnego enzymu składającego się z 412 aminokwasów, powstaje nieaktywny peptyd złożony z 85 aminokwasów.

1. Podaj nazwę aminokwasu kodowanego przez 86. kodon prawidłowego allelu syntazy argininobursztynianowej oraz wyjaśnij, dlaczego skutkiem opisanej mutacji genowej jest skrócenie peptydu.

Nazwa aminokwasu:

Wyjaśnienie:

2. Wyjaśnij, dlaczego substytucje pojedynczych nukleotydów nie zawsze są przyczyną zmiany w składzie aminokwasowym polipeptydu.

Jednym z najlepiej poznanych u ludzi zaburzeń metabolicznych determinowanych genetycznie są nieprawidłowości w przemianie fenyloalaniny – egzogennego aminokwasu białkowego. Brak lub niedobór aktywnego enzymu hydroksylazy fenyloalaninowej, przekształcającej fenyloalaninę w tyrozynę, jest przyczyną fenyloketonurii – jednej z najczęściej występujących chorób genetycznych. Wysokie stężenie fenyloalaniny w organizmie ma negatywny wpływ na rozwój układu nerwowego.
U dziecka chorego na fenyloketonurię należy od drugiego tygodnia życia wprowadzić odpowiednią dietę niskofenyloalaninową, w której stosuje się specjalne mieszanki zawierające białka o niskiej zawartości tego aminokwasu.
Na poniższym schemacie przedstawiono jeden ze szlaków przemian fenyloalaniny u człowieka oraz miejsce przerwania szlaku u osób chorych na fenyloketonurię.

1. Na podstawie przedstawionych informacji wyjaśnij, dlaczego dzieci chore na fenyloketonurię mają na ogół jasne włosy i jasną karnację.

2. Wyjaśnij, dlaczego z diety dzieci chorych na fenyloketonurię nie eliminuje się fenyloalaniny, a jedynie wprowadza się dietę niskofenyloalaninową.