DWMED

Wyspa Świętej Heleny jest położona na Atlantyku ok. 2 tys. km od wybrzeży Afryki i 4 tys. km od Ameryki Południowej. Jej powierzchnia wynosi zaledwie 122 km 2, a zatem jest ona mniej więcej wielkości Torunia. Odkryta została w 1502 r. przez Portugalczyków, którzy sprowadzili na nią kozy i trzodę chlewną.

Współcześnie występuje tu ok. 420 gatunków roślin, z których 85% jest obcego pochodzenia. Wśród roślin rodzimych 45 gatunków to endemity. Zagrażają im konkurujące z nimi gatunki obcego pochodzenia, zjadają je także wprowadzone na wyspę zwierzęta roślinożerne, których wcześniej tam nie było.

Kiedyś wyspę pokrywały lasy, w których dominowały endemiczne drzewa: Commidendrum robustum, C. rotundifolium i Trochetiopsis ebenus. Obecnie w naturze zachowały się nieliczne okazy C. robustum oraz jeden okaz C. rotundifolium. Problemem w ratowaniu C. rotundifolium jest jego samopłonność – zaledwie ok. 0,2% zalążków powstałych wskutek samozapylenia jest zdolnych do rozwoju w nasiona zdolne do kiełkowania. Ten gatunek można jednak rozmnażać wegetatywnie. W 1980 roku odkryto pięć drzew T. ebenus – gatunku, który uprzednio uważano za wymarły. Tereny, na których dawniej rosły te endemity, są obecnie pokryte zaroślami składającymi się z gatunków obcych, jak zdziczałe drzewa mangowe i oliwki.

1. Zaplanuj działania, które należy podjąć w celu restytucji Commidendrum rotundifolium na Wyspie Świętej Heleny. W odpowiedzi uwzględnij przyczyny wymierania oraz biologię tego gatunku.

2. Na podstawie tekstu i własnej wiedzy oceń, czy poniższe stwierdzenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

3. Ratowanie ginących endemicznych gatunków jest często kosztowne, a niekiedy – także mało skuteczne, jeśli ich pierwotne siedliska, zajmujące niewielki obszar, zostały silnie przekształcone przez człowieka, np. zajęte pod uprawy.

Czy warto ponosić koszty ochrony gatunków, których naturalne środowisko zostało już zniszczone nieodwracalnie? Podaj po jednym argumencie:

1. za ponoszeniem tych kosztów.

2. przeciwko ponoszeniu tych kosztów

Różnorodność biologiczna nie jest jednakowa we wszystkich miejscach na Ziemi. Miejsca wyróżniające się szczególnie dużym bogactwem gatunkowym często nazywane są ogniskami różnorodności biologicznej (z ang. biodiversity hotspots). Na poniższej mapie świata zaznaczono siedem ponumerowanych obszarów.

Spośród obszarów oznaczonych na mapie numerami 1.–7. wypisz numery czterech obszarów, które należą do tzw. ognisk różnorodności biologicznej. Odpowiedź uzasadnij.

Numery obszarów należących do tzw. ognisk różnorodności biologicznej:

Uzasadnienie:

Przykładem rośliny wysokogórskiej jest goryczka krótkołodygowa (Gentiana clusii), przedstawiona na zdjęciu. Ma ona zimozielone, skórzaste, lancetowate i zaostrzone liście, zebrane w rozetę przy samej ziemi. Jej kwiaty wyrastają pojedynczo na szczycie krótkiej łodygi, są intensywnie niebieskie, dzwonkowate i bardzo duże w stosunku do niewielkiego rozmiaru rośliny. Goryczka krótkołodygowa występuje na zboczach skalnych, przeważnie powyżej 1000 m n.p.m.; w Polsce rośnie wyłącznie w Tatrach

Wykaż związek budowy zewnętrznej goryczki krótkołodygowej z warunkami jej bytowania. W odpowiedzi uwzględnij jedną z cech budowy tej rośliny, które wymieniono w tekście.

Gupiki to niewielkie ryby, które w naturze żyją m.in. na Trynidadzie, w małych zbiornikach wodnych położonych wzdłuż górskich strumieni. Wodospady tworzone przez strumienie pokonujące progi skalne stanowią jednostronną barierę – ryby żyjące w zbiorniku poniżej wodospadu nie mogą przepłynąć w górę potoku, ale ryby ze zbiornika ponad wodospadem niekiedy dostają się ze spadającą wodą do dolnego zbiornika. Samce gupików są mniejsze od samic, ale znacznie bardziej kolorowe. Samica częściej wybiera barwniejszego samca jako partnera do rozmnażania.

Badacze porównywali ubarwienie samców gupików bytujących w dwóch zbiornikach strumienia 1. – w zbiorniku poniżej wodospadu, w którym występowały drapieżniki, oraz w zbiorniku powyżej wodospadu, w którym drapieżników nie było. Zauważyli, że samce gupików ze zbiornika powyżej wodospadu są intensywniej ubarwione od żyjących w zbiorniku poniżej wodospadu. Wyniki obserwacji przedstawia rysunek poniżej.

Badacze wysunęli dwie hipotezy wyjaśniające te różnice.

Hipoteza I: W sytuacji nieobecności drapieżników wyższe dostosowanie mają intensywniej ubarwione samce (ponieważ są częściej wybierane przez samice).

Hipoteza II: W razie presji drapieżników wyższe dostosowanie mają samce mniej widoczne, o mniej intensywnym ubarwieniu (ponieważ są rzadziej zjadane).

Aby sprawdzić te hipotezy, badacze przenosili gupiki i drapieżne ryby ze zbiorników strumienia 1. do odpowiednich zbiorników bezrybnego strumienia 2., a następnie obserwowali zmiany częstości fenotypów samców przez kilkadziesiąt pokoleń. Potwierdzili obie hipotezy: wykazali, że w naturze intensywność ubarwienia samców jest ewolucyjnym kompromisem między przeciwstawnymi kierunkami doboru.

1.

1. 1. Przedstaw plan opisanego eksperymentu – wpisz w tabelę znak „+” oznaczający przeniesienie ryb ze zbiorników strumienia 1. do zbiorników strumienia 2.

1.2.  Podaj populacje gupików (numer strumienia i położenie zbiornika), które porównywano w celu zweryfikowania obu hipotez. Określ spodziewane wyniki, odnosząc się do zmiany fenotypów samców.

Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy I: ……
Wynik potwierdzający hipotezę I:

Populacje gupików porównywane w celu sprawdzenia hipotezy II: ……
Wynik potwierdzający hipotezę II:

2. Określ, czy w opisanym eksperymencie działa dobór naturalny czy dobór sztuczny. Odpowiedź uzasadnij.

3. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis warunków przeprowadzenia opisanego eksperymentu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

W celu poprawnego przeprowadzenia opisanego eksperymentu należy przenieść z jednego zbiornika do drugiego (liczną grupę gupików / jedną ich parę). To przy zbyt (niskiej / wysokiej) liczebności grupy założycielskiej nowej populacji nasila się (dryf genetyczny / dobór naturalny), który mógłby zniekształcić wynik doświadczenia.

Badania genomów współczesnego człowieka rozumnego oraz kopalnego neandertalczyka wykazały, że w populacjach ludzkich występujących poza Afryką jest obecna domieszka DNA neandertalczyka w ilości 3,4–7,3%. W tych populacjach taka domieszka występuje jedynie w DNA jądrowym, natomiast u współcześnie żyjących ludzi nie znaleziono mitochondrialnego DNA pochodzenia neandertalskiego. Może to świadczyć o niepłodności dzieci kobietyneandertalki oraz mężczyzny człowieka rozumnego. Badania wykazały, że genomy człowieka rozumnego oraz neandertalczyka różnią się rearanżacjami (zmianami strukturalnymi) w obrębie niektórych chromosomów, co może zaburzać powstawanie biwalentów, a tym samym – formowanie gamet.

1. Na podstawie tekstu podaj po jednym argumencie za tym, że człowieka rozumnego i neandertalczyka należy uznać:

1. za dwa osobne gatunki biologiczne:

2. za dwa podgatunki jednego gatunku:

2. Na podstawie tekstu i własnej wiedzy oceń, czy poniższe informacje są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Przez długi czas uważano, że walenie (Cetacea) – wodne ssaki, do których zaliczamy m.in. delfina butlonosego i płetwala błękitnego – są spokrewnione z lądowymi ssakami drapieżnymi. Jednak już w latach 70. ubiegłego wieku odkryto skamieniałość wymarłego ssaka Indohyus indirae, którego czaszka zawierała struktury występujące współcześnie jedynie u waleni, natomiast szkielet pozaczaszkowy wskazywał na pokrewieństwo z parzystokopytnymi. Ten ssak prawdopodobnie prowadził wodno–lądowy tryb życia. Badania molekularne potwierdziły, że walenie wywodzą się spośród parzystokopytnych, a ich najbliższymi żyjącymi krewnymi są przedstawiciele monofiletycznej rodziny hipopotamowatych – hipopotamy nilowy i karłowaty. Dalszymi krewnymi są inne parzystokopytne, np. kozica, a jeszcze dalszymi – ssaki nieparzystokopytne, np. koń Przewalskiego.

1. Na podstawie tekstu określ pokrewieństwo ewolucyjne między wymienionymi zwierzętami – narysuj brakujące gałęzie drzewa filogenetycznego tak, aby drzewo odzwierciedlało w poprawny sposób to pokrewieństwo.

2. Spośród A–D wybierz i zaznacz cechę, która występuje u wszystkich ssaków i wyłącznie u nich.

A. Włosy obecne przynajmniej w trakcie życia płodowego.
B. Gruczoły wydzielnicze w skórze właściwej.
C. Błony płodowe.
D. Łożysko.

Indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (komórki iPS) są pozyskiwane z komórek somatycznych, takich jak fibroblasty. W 2014 r. po raz pierwszy wszczepiono warstwę barwnikową siatkówki przygotowaną z komórek iPS w ramach leczenia zwyrodnienia plamki żółtej. Wcześniej nie stosowano przeszczepu siatkówki w leczeniu tego schorzenia

Uzasadnij, że wszczepienie warstwy barwnikowej siatkówki otrzymanej z komórek iPS pacjenta, a nie – innego dawcy, jest korzystne dla tego pacjenta.

Współcześnie stosuje się dwie podstawowe metody wykrywania zakażeń HIV. Rutynowe badanie polega na wykrywaniu przeciwciał anty-HIV w surowicy pacjenta. W przypadku tej metody czułość badania, czyli prawdopodobieństwo otrzymania wyniku dodatniego u osoby chorej, tzn. wykrycia zakażenia, wynosi 100%, ale wynik dodatni otrzymuje się także dla 0,5% zdrowych osób – specyficzność wynosi 99,5%. Dlatego postawienie diagnozy zakażenia HIV wymaga potwierdzenia dodatkowym badaniem za pomocą metody PCR, wykrywającym gen odwrotnej transkryptazy wbudowany w genom gospodarza. Ta metoda jest teoretycznie bezbłędna pod warunkiem utrzymywania wysokich standardów pracy laboratoryjnej.

Odpowiednie próby kontrolne służą sprawdzeniu, czy:

• polimeraza DNA nie utraciła aktywności podczas przechowywania (kontrola pozytywna),

• wszystkie odczynniki są wolne od wirusowego materiału genetycznego (kontrola negatywna).

Dla trzech pacjentów uzyskano dodatni wynik testu na obecność przeciwciał anty-HIV. Z tego powodu lekarz zlecił dodatkowe badanie z wykorzystaniem metody PCR, którego wyniki podsumowano w poniższej tabeli.

1. Zaprojektuj doświadczenie PCR wykrywające DNA HIV wbudowane w genom gospodarza. Dla każdej z prób – badawczej, kontrolnej pozytywnej i kontrolnej negatywnej – wybierz wszystkie właściwe składniki mieszaniny reakcyjnej. Wpisz w tabelę znak „+”, jeśli składnik należy dodać do próby, albo znak „–”, jeśli ten składnik należy pominąć

2. Wybierz spośród A–D i zaznacz prawidłowe sekwencje starterów polF1 i polR1, wykorzystywanych w teście diagnostycznym HIV, przyłączających się do zaznaczonych fragmentów poniższej sekwencji genu odwrotnej transkryptazy wirusa HIV, wbudowanej w genom gospodarza.

3. Oceń, czy poniższe interpretacje przedstawionych wyników badań trojga pacjentów są prawidłowe. Zaznacz T (tak), jeśli interpretacja jest prawidłowa, albo N (nie) – jeśli jest nieprawidłowa.

4. Wyjaśnij, dlaczego testy wykrywające przeciwciała anty–HIV nie nadają się do diagnostyki zakażeń HIV u noworodków i niemowląt urodzonych przez matki zakażone HIV. W odpowiedzi uwzględnij spodziewany wynik testu oraz funkcjonowanie układu odpornościowego matki.

5. Oceń, czy poniższe osoby znajdują się w grupie zwiększonego ryzyka zakażenia HIV. Zaznacz T (tak), jeśli się w niej znajdują, albo N (nie) – jeśli w niej się nie znajdują.

Umaszczenie świń rasy duroc jest warunkowane przez dwie pary alleli genów autosomalnych (B i b oraz D i d) dziedziczonych niezależnie i współdziałających ze sobą. U osobników tej rasy występują trzy rodzaje umaszczenia: ciemnorudy, piaskowy i biały. Do wytworzenia barwnika ciemnorudego konieczny jest co najmniej jeden allel dominujący z każdej pary. Podwójne homozygoty recesywne są białe, natomiast umaszczenie piaskowe mają osobniki, w których genotypie występują dwa allele recesywne tylko jednego z genów warunkujących umaszczenie.

1. Zapisz, stosując podane w tekście oznaczenia alleli genów odpowiedzialnych za umaszczenie, genotypy pary świń rasy duroc – piaskowej samicy i piaskowego samca, których potomstwo zawsze będzie ciemnorude.

Genotyp samicy: …..

Genotyp samca: …..

2. Określ prawdopodobieństwo, że kolejny potomek ciemnorudej samicy i białego samca, których potomstwo stanowią prosięta ciemnorude, piaskowe oraz białe, będzie miał umaszczenie piaskowe. Odpowiedź uzasadnij, zapisując krzyżówkę genetyczną lub obliczenia z komentarzem przedstawiającym tok rozumowania.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis zjawiska alternatywnego składania eksonów. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

W wyniku alternatywnego składania eksonów może powstać (tylko jeden rodzaj / wiele rodzajów) mRNA. Dzięki temu w organizmach eukariotycznych obserwuje się znacznie (mniej / więcej) różnych białek w porównaniu z liczbą genów w genomie. Ze względu na to, że ten proces nie zachodzi w organizmach prokariotycznych, gdy planuje się otrzymanie eukariotycznego białka w komórkach bakterii, należy przeprowadzić odwrotną (transkrypcję / translację) mRNA, która pozwala uzyskać gen pozbawiony (eksonów / intronów).

Białko prionowe (PrP) w neuronach ssaków może występować w dwóch formach przestrzennych: sfałdowanej prawidłowo oraz sfałdowanej nieprawidłowo. Nie poznano dotąd funkcji formy prawidłowej, natomiast forma nieprawidłowa jest przyczyną chorób prionowych, np. choroby Creutzfeldta-Jakoba.
W celu określenia funkcji białka PrP w neuronie hodowano myszy o genotypie dzikim (PrP+/+) oraz myszy z nieaktywnymi obiema kopiami genu kodującego badane białko (PrP-/-). Z myszy wyizolowano neurony i zmierzono czas trwania depolaryzacji (A) i repolaryzacji (B). Wyniki eksperymentu przedstawiono na poniższym wykresie.

Informacja do wykresu

Średni czas depolaryzacji i repolaryzacji wraz z odchyleniem standardowym.

W plemieniu Fore z Papui-Nowej Gwinei dawniej występowała choroba kuru, będąca odmianą choroby Creutzfeldta-Jakoba. Choroba rozprzestrzeniała się, ponieważ w tym plemieniu praktykowano rytualny kanibalizm zmarłych. Po zaprzestaniu tych praktyk ustały przypadki nowych zachorowań. U części członków tego plemienia wykryto allel genu kodującego PrP – całkowicie eliminujący ryzyko zachorowania na chorobę Creutzfeldta-Jakoba. Tego allelu nie znaleziono dotychczas w innych ludzkich populacjach.

1. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny wniosek dotyczący wpływu białka PrP na czas depolaryzacji i repolaryzacji neuronu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Białko PrP (skraca / wydłuża) czas (depolaryzacji / repolaryzacji) błony neuronu, ponieważ typowe wyniki pomiarów w próbie badawczej były (krótsze / dłuższe) od typowych wyników w próbie kontrolnej. Natomiast ustalenie, czy białko PrP skraca, czy – wydłuża czas (depolaryzacji / repolaryzacji), nie jest możliwe, ponieważ wyniki pomiarów w próbach badawczej i kontrolnej w znacznym stopniu się pokrywały.

2. Oceń, czy poniższe informacje dotyczące choroby kuru są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Mioglobina jest białkiem występującym w mięśniach kręgowców. U ssaków nurkujących służy jako magazyn tlenu: pozwala na pracę mięśni w warunkach chwilowego niedotlenienia całego organizmu. Natomiast obecność mioglobiny w mięśniach pozostałych ssaków przede wszystkim wpływa na efektywność dyfuzji tlenu z krwi do mięśni.

Na poniższym wykresie przedstawiono powinowactwo mioglobiny do tlenu oraz powinowactwo hemoglobiny do tlenu w pięciu różnych pH.

1. Określ, jaki wpływ na dyfuzję tlenu z krwi do włókien mięśniowych ma mioglobina występująca w cytozolu tych komórek. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do danych przedstawionych na wykresie.

2. Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby w poprawny sposób opisywało ono procesy wymiany gazowej zachodzące w płucach człowieka. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Podczas wymiany gazowej w płucach człowieka dyfuzja CO2 z krwi do pęcherzyków płucnych jest przyczyną (wzrostu / spadku) pH krwi, a dzięki temu następuje (wzrost / spadek) powinowactwa hemoglobiny do tlenu.

3. Uzupełnij poniższy schemat tak, aby poprawnie ilustrował drogę tlenu z powietrza pęcherzykowego, aż do jego wykorzystania w procesie tlenowego oddychania wewnątrzkomórkowego. Wpisz we właściwe miejsca wymienione poniżej nazwy.

oksymioglobina

oksyhemoglobina

mitochondrium

U owadów i wijów funkcję transportu gazów oddechowych oraz wymiany gazowej pełni układ tchawkowy. System rozgałęzionych tchawek doprowadza tlen do każdej komórki ciała.

Na rysunku przedstawiono fragment układu tchawkowego owada.

1. Z wykorzystaniem informacji na rysunku przedstaw, w jaki sposób tracheole usprawniają wymianę gazową między tchawkami a komórkami ciała.

2. Oceń, czy poniższe informacje dotyczące porównania owadów i wijów są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Pobrany przez opuncję figową (Opuntia ficus-indica) dwutlenek węgla jest wstępnie wiązany do kwasu fosfoenolopirogronowego (PEP) i magazynowany w postaci czterowęglowego jabłczanu w wakuolach komórek miękiszu asymilacyjnego. Gdy w tych komórkach możliwe jest wytworzenie siły asymilacyjnej, jabłczan jest transportowany do cytozolu i podlega reakcji dekarboksylacji. Pochodzący z tej reakcji dwutlenek węgla wiązany jest w cyklu Calvina-Bensona w chloroplastach tej komórki.

Na poniższych wykresach przedstawiono bilans pochłaniania CO2, będący różnicą między pochłanianiem CO2 z atmosfery a jego wydzielaniem (wykres 1.), oraz przewodność szparkową, która wyraża natężenie transpiracji poprzez aparaty szparkowe (wykres 2.) u opuncji figowej (Opuntia ficus-indica). Obserwację prowadzono przez 24 godziny, w czasie której roślina była zarówno wystawiona na działanie światła, jak i przetrzymywana w ciemności.

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

Na podstawie przedstawionych informacji można stwierdzić, że opuncja figowa, ze względu na rodzaj przeprowadzanej fotosyntezy, należy do roślin typu

2. Oceń, czy poniższe informacje dotyczące opuncji figowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Safranina i zieleń świetlista wybarwiają związki budulcowe ścian komórkowych roślin na różne kolory. Jednoczesne użycie obu barwników pomaga ocenić stopień zdrewnienia ścian komórkowych różnych tkanek.
Na zdjęciu przedstawiono wybarwiony za pomocą safraniny i zieleni świetlistej przekrój przez wiązkę przewodzącą kukurydzy – rośliny jednoliściennej. Literami A, B i C oznaczono elementy trzech tkanek. Ściany komórkowe elementów A i C wybarwiły się na czerwono, a elementu B – na niebieskozielono.

1. Oznaczeniom literowym A–C na zdjęciu przyporządkuj spośród 1.–4. odpowiednie nazwy elementów tkanek budujących tę wiązkę.

1. człon naczynia
2. człon rurki sitowej
3. komórka miękiszowa
4. włókno sklerenchymatyczne

A. ….

B. ….

C. ….

2. Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis budowy elementów wiązki przewodzącej. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Człony rurek sitowych można zidentyfikować po tym, że ich ściany komórkowe są znacznie (cieńsze / grubsze) od ścian członów naczyń oraz od komórek (sklerenchymy / miękiszu),
a ponadto (towarzyszą / nie towarzyszą) im komórki przyrurkowe.

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

Na podstawie zdjęcia można wnioskować, że lignina wybarwiła się na kolor