DWMED

W warunkach wysokiej wilgotności powietrza transpiracja roślin jest ograniczona, ale mimo to rośliny nadal pobierają wodę z podłoża. W takich warunkach na brzegach blaszki liściowej można zaobserwować krople wody wydzielanej przez rośliny – to zjawisko nazywamy gutacją. Działaniem na roślinę 4–procentowym wodnym roztworem siarczanu miedzi można ograniczyć gutację. Jony miedzi są inhibitorami enzymów oddechowych.

Wyjaśnij, dlaczego inhibitory enzymów oddechowych ograniczają gutację. W odpowiedzi odwołaj się do mechanizmu parcia korzeniowego.

Produkcja pierwotna to proces przeprowadzany w większości ekosystemów przez fotoautotrofy. Dwie miary produkcji pierwotnej to:

• produkcja pierwotna brutto – ilość energii słonecznej, jaką producenci zamieniają w energię chemiczną, zgromadzoną w postaci syntetyzowanych związków organicznych
• produkcja pierwotna netto – ta część produkcji pierwotnej brutto, która nie została zużyta przez producentów i jest dostępna dla konsumentów I rzędu.
Poniżej przedstawiono piramidy energii oraz klimatogramy dwóch biomów: wilgotnych lasów równikowych oraz pustyni.

Informacja do wykresów

Cyfry rzymskie I–IV odpowiadają poziomom troficznym.

Informacja do wykresów

Słupki oznaczają wielkość opadów, natomiast wykresy liniowe prezentują temperaturę; litery na dole są pierwszymi literami nazw miesięcy.

1. Wyjaśnij, dlaczego produkcja pierwotna netto jest mniejsza niż produkcja pierwotna brutto.

2. Wyjaśnij, dlaczego produkcja pierwotna brutto jest dużo niższa na terenach pustynnych niż w wilgotnych lasach równikowych. W odpowiedzi uwzględnij dostępność kluczowego zasobu środowiskowego w obydwu biomach

Program Natura 2000 chroni cenne siedliska przyrodnicze oraz rzadkie lub zagrożone gatunki roślin i zwierząt. Ważnym elementem programu Natura 2000 są korytarze ekologiczne, gdyż umożliwiają przemieszczanie się organizmów między zachowanymi jeszcze ekosystemami.

2. Wyjaśnij, w jaki sposób swobodne przemieszczanie się zwierząt przez korytarze
ekologiczne łączące ekosystemy przyczynia się do zachowania różnorodności biologicznej. W odpowiedzi uwzględnij dwa różne mechanizmy.

Białko TBP jest czynnikiem transkrypcyjnym niezbędnym w procesie inicjowania transkrypcji genów eukariotycznych. Białko to wiąże się z promotorem genu, w którym zwykle występuje więcej par AT niż par GC. Białko TBP wygina dwuniciową cząsteczkę DNA o ok. 80 stopni, doprowadzając do rozdzielenia nici DNA. Umożliwia to przyłączenie do DNA polimerazy RNA i rozpoczęcie transkrypcji.

Wykaż, że większy udział par AT niż par GC w promotorze genu ułatwia rozdzielenie dwuniciowego DNA na pojedyncze nici.

Samce ptaków są homogametyczne (ZZ), natomiast samice – heterogametyczne (ZW). U kury domowej na chromosomie Z występuje gen, który odpowiada za kolor upierzenia: dominujący allel B tego genu warunkuje upierzenie srebrzyste, natomiast recesywny allel b –upierzenie złociste.

Skrzyżowano srebrzystą kurę ze srebrzystym kogutem, a wśród ich potomstwa były kurczaki srebrzyste oraz złociste.

Podaj oczekiwany stosunek fenotypowy kurczaków srebrzystych i złocistych w potomstwie tej pary ptaków oraz określ prawdopodobieństwo, że złocisty kurczak będzie samicą. Odpowiedzi uzasadnij, zapisując krzyżówkę genetyczną.

Krzyżówka genetyczna:

Oczekiwany stosunek fenotypowy:

Prawdopodobieństwo:

Zespół łamliwego chromosomu X jest najczęstszą przyczyną genetycznie uwarunkowanej niepełnosprawności intelektualnej. Choroba dziedziczy się jako cecha dominująca sprzężona z płcią. Jest ona spowodowana powieleniem sekwencji CGG w odcinku genu FMR1, położonym między promotorem transkrypcji a kodonem start. Ten odcinek w wyniku transkrypcji stanowi część mRNA, ale nie ulega translacji. U osób zdrowych liczba powtórzeń CGG w tym odcinku wynosi 6–54, jeśli powtórzeń jest 55–200 (tzw. premutacja), objawy nie występują, natomiast osoby chore mają ponad 200 takich powtórzeń (pełna mutacja).
W locus genu FMR1, blisko końca długiego ramienia chromosomu X, w miejscu, w którym występują bardzo liczne powtórzenia CGG, pojawia się charakterystyczne przewężenie, tzw. miejsce łamliwe. Gen FMR1 warunkuje wytwarzanie białka FMRP, które jest jednym z najważniejszych regulatorów translacji w komórkach nerwowych i odpowiada za ich rozwój oraz prawidłowe funkcjonowanie.

1. Zaznacz schemat pary chromosomów X tworzących biwalent w profazie I mejozy u kobiety, która jest heterozygotą z pełną mutacją.

2. Rozstrzygnij, czy w wyniku opisanej mutacji może powstać białko FMRP o dłuższym łańcuchu polipeptydowym niż prawidłowe białko FMRP. Odpowiedź uzasadnij.

Achromatopsja to całkowita ślepota na barwy, która jest warunkowana przez recesywny allel autosomalny (a). Osoba dotknięta tą chorobą widzi świat jedynie w czerni, bieli i odcieniach szarości ze względu na brak jednego z typów komórek światłoczułych w gałce ocznej. Jest to bardzo rzadkie zaburzenie – na świecie występuje z częstością 0,005%, ale aż 8% mieszkańców Pingelap – małej, izolowanej wyspy na Oceanie Spokojnym – wykazuje objawy achromatopsji.

Przyczyny tego stanu rzeczy upatruje się w niszczycielskim tajfunie, który uderzył w wyspę Pingelap w 1775 r. i spowodował śmierć 90% jej mieszkańców. Kataklizm przeżyło tylko 20 osób i to one z czasem odnowiły populację Pingelap. Wszystko wskazuje na to, że jeden z ocalałych mężczyzn był nosicielem achromatopsji. Ponadto w tak małej i izolowanej populacji nie dało się uniknąć kojarzenia krewniaczego.

1. Podaj nazwę typu komórek światłoczułych, których brakuje u osób chorych na achromatopsję.

2. Wyjaśnij, dlaczego śmierć 90% mieszkańców wyspy Pingelap w 1775 r. doprowadziła do zwiększonej współcześnie częstości występowania achromatopsji w tej populacji. W odpowiedzi uwzględnij genetyczne podłoże zjawiska.

3. Wykaż, że już w drugim pokoleniu po przejściu tajfunu w populacji mogły się pojawić osoby z objawami achromatopsji. Uzupełnij szachownice Punetta – w odpowiednie miejsca wpisz genotypy gamet oraz genotypy potomstwa.

Plazmidy bakteryjne zazwyczaj nie zawierają genów metabolizmu podstawowego, ale mogą np. zapewniać oporność na antybiotyki. Plazmidy lub ich fragmenty mogą być przekazywane między komórkami bakteryjnymi w czasie podziału komórki lub w procesach horyzontalnego transferu genów: koniugacji, transdukcji i transformacji. Plazmidy mogą dawać bakteriom przewagę selekcyjną. Znalazły one także zastosowanie w biotechnologii.

Bakterie mają wiele mechanizmów zapobiegających utracie plazmidów przez dzielące się komórki, np. system ccd plazmidu F bakterii Escherichia coli. Ten system tworzą dwa geny: gen ccdA kodujący antidotum oraz gen ccdB kodujący truciznę. Obydwa geny podlegają transkrypcji ze wspólnego promotora. Podczas normalnego funkcjonowania komórki bakteryjnej trucizna pozostaje związana przez antidotum i nie wywiera toksycznego wpływu na gyrazę – enzym usuwający napięcia w nici DNA powstające podczas replikacji materiału genetycznego. Jeśli komórka utraci po podziale plazmid z genami systemu ccd, obecne w jej cytoplazmie nietrwałe antidotum zostaje zdegradowane, a stosunkowo trwała toksyna wiąże się z gyrazą, co prowadzi do śmierci komórki w wyniku uszkodzenia DNA.

Aktywność promotora genów ccdA i ccdB jest hamowana przez produkty tych genów.

Na poniższych schematach przedstawiono funkcjonowanie systemu ccd:
• schemat A – ekspresja genów ccdA oraz ccdB
• schemat B – trucizna unieszkodliwiana przez antidotum
• schemat C – degradacja antidotum i wiązanie trucizny z gyrazą.

1. Podaj nazwę sposobu horyzontalnego transferu genów zachodzącego z udziałem wirusów.

2. Wykaż, że horyzontalny transfer genów zwiększa tempo ewolucji adaptacyjnej bakterii.

3. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby opis dotyczący funkcjonowania genów systemu ccd był prawdziwy. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Ekspresja genów systemu ccd regulowana jest na zasadzie (negatywnego / pozytywnego) sprzężenia zwrotnego. Obecność w komórce produktów genów systemu ccd sprawia, że (zachodzi / nie zachodzi) transkrypcja tych genów.

4. Uzasadnij, że zahamowanie ekspresji genów systemu ccd doprowadzi do śmierci komórki zawierającej plazmid z tym systemem. W odpowiedzi uwzględnij produkty genów systemu ccd i ich trwałość w komórce.

5. Określ, w jakim celu do wektorów plazmidowych wykorzystywanych w inżynierii genetycznej wprowadza się gen oporności na antybiotyk.

U słoni częstość występowania nowotworów jest zdumiewająco niska. Naukowcy wykryli, że w toku ewolucji blisko spokrewnionych ze sobą słoni, diugoni oraz góralków pojawiły się liczne kopie genów z grupy LIF. U tych gatunków badacze naliczyli aż 7–12 powtórzeń, które okazały się niefunkcjonalnymi kopiami genów (pseudogenami) z grupy LIF, niewpływającymi na fenotyp. Jednak u słoni jedna kopia – LIF6 – odzyskała funkcjonalność; wzmaga ona apoptozę komórek z uszkodzonym DNA.

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące ewolucji LIF są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Krzywica to choroba skutkująca zmianami w układzie kostnym, których przyczyną są zaburzenia gospodarki wapniowo–fosforanowej. W Wielkiej Brytanii w ciągu dwóch ostatnich dekad podwoiła się liczba dzieci hospitalizowanych z powodu krzywicy. Przyczyn zaczęto szukać w rozpowszechnianiu się niezdrowych nawyków żywieniowych, a także w mniejszej ilości czasu, jaką spędzają małe dzieci na świeżym powietrzu. Tymczasem klimatolodzy twierdzą, że może stać za tym obserwowany w Wielkiej Brytanii wyraźny wzrost zachmurzenia w ciepłej połowie roku.

1. Wykaż, że wzrost zachmurzenia w Wielkiej Brytanii może być przyczyną zwiększonej zachorowalności dzieci na krzywicę.

2. Podaj dwa przykłady nawyków żywieniowych będących czynnikami ryzyka krzywicy u dzieci.

W obrębie rzędu drapieżnych (Carnivora) wyróżnia się m.in. rodzinę szopowatych (Procyonidae) oraz rodzinę niedźwiedziowatych (Ursidae).

Do rodziny szopowatych zaliczano dawniej oprócz szopa pracza (Procyon lotor) także pandkę rudą (Ailurus fulgens) oraz pandę wielką (Ailuropoda melanoleuca). Taka klasyfikacja była oparta o powierzchowne podobieństwo morfologiczne tych trzech gatunków. Wyniki badań molekularnych wykazały jednak, że panda wielka jest bliżej spokrewniona z niedźwiedziem brunatnym niż z szopem praczem i pandką rudą.

Współcześnie w obrębie rodziny niedźwiedziowatych wyróżnia się trzy podrodziny: Ailuropodinae, do której należy tylko jeden gatunek – panda wielka, Tremarctinae – z jednym obecnie żyjącym przedstawicielem – andoniedźwiedziem okularowym oraz Ursinae – niedźwiedzie właściwe. Do podrodziny Ursinae należy kilka gatunków. Wszystkie z nich mają podobne cechy zewnętrzne, takie jak silne pazury i masywne ciało.

Poniższy rysunek przedstawia drzewo filogenetyczne otrzymane dzięki analizie danych molekularnych oraz oparty na jego podstawie podział drapieżnych na rodziny: niedźwiedziowatych (Ursidae) i szopowatych (Procyonidae).

1. Określ, czy rodzina szopowatych w starym ujęciu obejmującym także pandę wielką
stanowiła grupę monofiletyczną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do definicji grupy monofiletycznej i relacji pokrewieństwa gatunków przedstawionych na drzewie
filogenetycznym.

2. Na podstawie przedstawionych informacji oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące filogenezy i taksonomii niedźwiedziowatych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

3. Uzupełnij tabelę – uporządkuj w odpowiedniej kolejności rangi taksonów, do których należy niedźwiedź brunatny. Wpisz numery 2.–6. w ostatniej kolumnie tabeli.

Bielankowate (Channichthyidae), zwane też białokrwistymi, to endemiczna rodzina ryb morskich, licząca ponad 20 gatunków. Te ryby żyją w czystych wodach mórz antarktycznych, gdzie temperatura wody wynosi od –1,8 °C zimą do 1,5 °C latem. Bielankowate są jedynymi kręgowcami, które nie mają we krwi hemoglobiny. Nie mają też mioglobiny w mięśniach. Tlen w organizmach tych ryb jest transportowany we krwi w postaci rozpuszczonej w osoczu.
Bielankowate, w porównaniu do ryb innych gatunków o podobnej wielkości, charakteryzują się bardzo dużym sercem o wysokiej pojemności minutowej oraz dużą objętością całkowitą krwi. Ich skóra nie jest pokryta łuskami, a naczynia włosowate tworzą w niej gęstą sieć. Duże serce i duża objętość krwi współczesnych przedstawicieli bielankowatych świadczą o tym, że utrata hemoglobiny nie była korzystna dla działania układu sercowo–naczyniowego przodka tych ryb. Z drugiej jednak strony utrata hemoglobiny ma znaczenie adaptacyjne jako przystosowanie do życia w warunkach niedoboru żelaza, które jest czynnikiem ograniczającym w środowiskach zamieszkałych przez ryby bielankowate.

1. Wykaż, że niska temperatura wody – w której żył przodek bielankowatych – była czynnikiem umożliwiającym przeżycie ryb, które utraciły zdolność do wytwarzania hemoglobiny.

2. Wykaż związek między brakiem hemoglobiny we krwi bielankowatych a stosunkowo dużą objętością krwi krążącej w ich ciele.

3. Uzasadnij, że naga skóra oraz gęsta sieć naczyń krwionośnych w skórze ryb bielankowatych są adaptacjami do pobierania tlenu z wody.

4. Uzasadnij, że utrata hemoglobiny we krwi bielankowatych jest adaptacją do życia w warunkach niedoboru żelaza w ich środowisku.

Zdjęcie A przedstawia bursztynkę pospolitą (Succinea putris) – niewielkiego ślimaka spotykanego w zacienionych wilgotnych zaroślach. Na zdjęciu B widoczny jest osobnik bursztynki, który ma charakterystycznie zgrubiałe czułki, świadczące o obecności w nich larw pasożytniczej przywry Leucochloridium paradoxum. Czułki tego ślimaka barwą oraz kształtem przypominają gąsienice motyli i rytmicznie pulsują. Z tego powodu zwracają na nie uwagę ptaki owadożerne, np. sikory, zięby czy muchołówki, w których diecie zwykle nie występują ślimaki. Ptaki te zjadają czułki ślimaka, przez co zarażają się pasożytem.

Bursztynki zarażają się przywrą, zjadając wraz z roślinami ptasie odchody, w których znajdują się jaja z rozwiniętym w nich pierwszym stadium larwalnym pasożyta (miracidium). W przewodzie pokarmowym ślimaka rozwijają się z nich następne stadia larwalne (sporocysty), które rozmnażają się partenogenetycznie i wytwarzają charakterystyczne worki z larwami kolejnego stadium (metacerkariami), umiejscowione w czułkach bursztynki.
Zbadano wpływ zarażenia przywrą na zachowanie ślimaków. Na wykresie przedstawiono pomiary natężenia oświetlenia w miejscach, które wybierały ślimaki mające czułki zmienione przez larwy Leucochloridium, oraz w miejscach, w których gromadziły się bursztynki bez objawów zarażenia tym pasożytem. Obserwacje osobników z obu grup trwały po 45 minut.

1. Na podstawie przedstawionych informacji oraz wykresu opisz zmianę w zachowaniu populacji ślimaków wywołaną zarażeniem L. paradoxum.

2. Uzasadnij, że zdolność do wymuszania zmiany zachowania populacji bursztynek przez L. paradoxum stanowi adaptację do pasożytniczego trybu życia tej przywry.

3. Określ, który organizm – bursztynka czy ptak owadożerny – jest żywicielem ostatecznym L. paradoxum. Odpowiedź uzasadnij.

Na rysunku przedstawiono budowę serca człowieka. Literami A–D oznaczono niektóre z głównych naczyń krwionośnych, a literą E – jedną z zastawek.

1. Uzupełnij tabelę – dla każdego z naczyń krwionośnych A–D wybierz właściwy obieg krwi oraz kierunek przepływu krwi. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.

2. Podaj nazwę zastawki oznaczonej na rysunku literą E oraz określ przyczynę zamykania się tej zastawki. W odpowiedzi uwzględnij różnicę ciśnień między jamami serca rozdzielanymi przez tę zastawkę.

Nazwa zastawki:

Przyczyna zamknięcia zastawki:

W przebiegu odpowiedzi immunologicznej w organizmie człowieka są wytwarzane różne klasy przeciwciał:
• immunoglobuliny M (IgM) – produkowane na początku odpowiedzi immunologicznej
• immunoglobuliny G (IgG) – pojawiają się później, a ich wysokie stężenie utrzymuje się
przez dłuższy okres w surowicy krwi i limfie. Są to jedyne przeciwciała przechodzące przez łożysko.

Oznaczanie w surowicy pacjenta przeciwciał klasy IgG i IgM swoistych dla określonego antygenu stosuje się często w celach diagnostycznych. Takie badania serologiczne są podstawą diagnostyki w kierunku toksoplazmozy u kobiet w ciąży.

Na poniższym schemacie przedstawiono zmiany stężenia przeciwciał IgG i IgM po zarażeniu Toxoplasma gondii.

1. Uzupełnij tabelę – do każdego z wyników badania wykrywającego obecność przeciwciał skierowanych przeciwko T. gondii dobierz jego właściwą interpretację spośród podanych (A–C).
A. świadczy o braku odporności
B. świadczy o przebytym w przeszłości zarażeniu
C. świadczy o aktywnej, rozwijającej się inwazji pasożyta

2. Dokończ zdanie. Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
Na skutek przechodzenia przez łożysko matczynych przeciwciał klasy IgG noworodek w sposób naturalny nabywa odporności
A. swoistej biernej.
B. swoistej czynnej.
C. nieswoistej biernej.
D. nieswoistej czynnej.