Biologia — Maj 2023

Ze schematu odczytujemy, jaką konkretną przemianę katalizuje każdy z trzech enzymów kompleksu.

Krok 1. Enzym E1. Na schemacie E1 znajduje się bezpośrednio przy pirogronianie i uwalnianym CO2 — to on odrywa grupę karboksylową od pirogronianu (dekarboksylacja).

Krok 2. Enzym E2. E2 znajduje się pomiędzy E1 i miejscem, gdzie grupa dwuwęglowa (pochodząca z pirogronianu) zostaje przeniesiona na CoA-SH, tworząc acetylo-CoA — to reakcja przeniesienia grupy acetylowej, czyli transacetylacja.

Krok 3. Enzym E3. E3 znajduje się przy przemianie NAD+ w NADH + H+ — to reakcja utleniania (odebrania wodoru/elektronów) połączona z redukcją NAD+, czyli dehydrogenacja.

Odpowiedź: transacetylacja – E2; dehydrogenacja – E3; dekarboksylacja – E1.

Krok 1. Reakcja pomostowa (przekształcenie pirogronianu w acetylo-CoA) jest etapem łączącym glikolizę (zachodzącą w cytozolu) z cyklem Krebsa.

Krok 2. Cykl Krebsa zachodzi w matriks (macierzy) mitochondrialnej, więc żeby produkt reakcji pomostowej — acetylo-CoA — mógł być natychmiast wykorzystany, kompleks dehydrogenazy pirogronianowej musi znajdować się właśnie w macierzy mitochondrialnej, a nie w cytozolu ani w żadnej z błon czy przestrzeni międzybłonowej.

Odpowiedź: B.

Krok 1. Produktem końcowym glikolizy jest pirogronian.

Krok 2. Substratem, od którego zaczyna się cykl Krebsa, jest acetylo-CoA, a nie pirogronian — pirogronian nie może zostać bezpośrednio włączony do cyklu Krebsa.

Krok 3. Właśnie kompleks dehydrogenazy pirogronianowej katalizuje przekształcenie pirogronianu (produktu glikolizy) w acetylo-CoA (substrat cyklu Krebsa) — bez tej reakcji te dwa szlaki metaboliczne nie mogłyby zostać połączone.

Odpowiedź: Dehydrogenaza pirogronianowa przekształca pirogronian – produkt glikolizy – w acetylo-CoA – substrat cyklu Krebsa. Ponieważ pirogronian nie może być bezpośrednio włączony do cyklu Krebsa, funkcjonowanie tego kompleksu jest konieczne do połączenia obu szlaków.

Krok 1. Glikoliza w cytozolu wciąż zachodzi i stale wytwarza pirogronian, niezależnie od aktywności dehydrogenazy pirogronianowej.

Krok 2. Jeśli aktywność kompleksu dehydrogenazy pirogronianowej jest zmniejszona, mniejsza część powstającego pirogronianu może zostać przekształcona w acetylo-CoA i skierowana do cyklu Krebsa — pirogronian zaczyna się gromadzić w cytozolu.

Krok 3. Nadmiar pirogronianu, który nie może być utleniony tlenowo, zostaje w komórce mięśniowej przekształcony (zredukowany) do mleczanu w reakcji fermentacji mleczanowej — dodatkowo taki szlak pozwala odtworzyć NAD+ potrzebny do dalszego przebiegu glikolizy.

Odpowiedź: Glikoliza stale wytwarza pirogronian. Gdy aktywność dehydrogenazy pirogronianowej spada, coraz mniejsza część tego pirogronianu jest przekształcana w acetylo-CoA, więc pirogronian gromadzi się w komórce, a jego nadmiar jest przekształcany w mleczan — dlatego stężenie mleczanu wzrasta.

Krok 1. Na rysunku litera A wskazuje jeden z górnych, barwnych, dużych elementów otaczających pręciki i słupek — to płatek wchodzący w skład korony (wewnętrznego okółka okwiatu, odpowiedzialnego za barwę i przywabianie zapylaczy).

Krok 2. Litera B wskazuje element leżący niżej, bliżej zalążni, tworzący zewnętrzny, zwykle zielony okółek osłaniający pąk — to działka kielicha (zewnętrznego okółka okwiatu).

Odpowiedź: A – korona / płatek korony; B – kielich / działka kielicha.

Krok 1. Goryczka wiosenna wytwarza kwiaty z zalążnią (owocolistki tworzące słupek otaczający zalążki) — to cecha charakterystyczna okrytonasiennych, a nie nagonasiennych (u których zalążki leżą odkryte, np. na łuskach szyszki).

Krok 2. U wszystkich roślin nasiennych (w tym okrytonasiennych) w przemianie pokoleń dominuje (jest większy i długożyjący) sporofit, a gametofit jest silnie zredukowany (np. do pyłku i woreczka zalążkowego).

Odpowiedź: Goryczka wiosenna należy do okrytonasiennych. W przemianie pokoleń goryczki wiosennej pokoleniem dominującym jest sporofit.

Krok 1. Goryczka wiosenna jest rośliną zapylaną przez owady (motyle i trzmiele), a jej sukces rozrodczy zależy od tego, czy zapylacze rzeczywiście odwiedzą jej kwiaty.

Krok 2. Intensywnie niebieski barwnik kwiatów zwiększa ich widoczność i atrakcyjność dla owadów, ułatwiając im odnalezienie kwiatów na tle otoczenia.

Krok 3. Skuteczniejsze przywabienie zapylaczy zwiększa szansę na zapylenie, a więc na wytworzenie nasion i rozmnożenie się rośliny — korzyść ta (większy sukces reprodukcyjny) przewyższa koszt energetyczny poniesiony na syntezę barwnika.

Odpowiedź: Intensywne, barwne kwiaty są łatwiej zauważane przez owady zapylające (motyle, trzmiele), co zwiększa szansę na ich odwiedzenie i zapylenie kwiatów. Większy sukces reprodukcyjny rośliny wynikający z lepszego przywabienia zapylaczy jest korzyścią, która przewyższa koszt energetyczny wytworzenia barwnika.

Krok 1. Mejoza to podział redukujący liczbę chromosomów z 2n do n — u roślin i krążkopławów zachodzi on na etapie przejścia od diploidalnego pokolenia (sporofitu/polipa+strobili+meduzy) do haploidalnych produktów rozmnażania bezpłciowego tego pokolenia.

Krok 2. W cyklu roślin (A) mejoza zachodzi przy przejściu sporofit → zarodniki (diploidalny sporofit wytwarza haploidalne zarodniki drogą mejozy).

Krok 3. W cyklu krążkopławów (B) analogicznie mejoza zachodzi przy przejściu meduza → gamety (diploidalna meduza wytwarza haploidalne gamety drogą mejozy).

Odpowiedź: Symbol „R!” należy umieścić przy strzałce sporofit→zarodniki (schemat A) oraz przy strzałce meduza→gamety (schemat B).

Krok 1. Podczas zapłodnienia dwie gamety (każda haploidalna) łączą się, tworząc zygotę — liczba chromosomów w zygocie jest sumą liczby chromosomów obu gamet, czyli ulega podwojeniu względem gamet.

Krok 2. Gdyby w cyklu życiowym nie zachodziła żadna redukcja liczby chromosomów, to liczba chromosomów podwajałaby się w każdym kolejnym pokoleniu rozmnażającym się płciowo, co jest niemożliwe do utrzymania w nieskończoność.

Krok 3. Mejoza redukuje liczbę chromosomów z diploidalnej (2n) do haploidalnej (n), dokładnie kompensując podwojenie zachodzące przy zapłodnieniu — dzięki temu liczba chromosomów charakterystyczna dla danego gatunku pozostaje stała w kolejnych pokoleniach.

Odpowiedź: Zapłodnienie podwaja liczbę chromosomów (z połączenia dwóch haploidalnych gamet powstaje diploidalna zygota). Mejoza redukuje liczbę chromosomów z 2n do n, kompensując to podwojenie — bez mejozy liczba chromosomów zwielokrotniałaby się w każdym kolejnym pokoleniu, więc jest ona niezbędna do zamknięcia cyklu życiowego.

Stwierdzenie 1. Na wykresie A (chlorofil a), w 10. tygodniu słupek grupy LL (niebieski) jest wyraźnie wyższy niż słupek grupy HL (pomarańczowy). Ocena: P.

Stwierdzenie 2. Na wykresie C (chlorofil całkowity) w grupie HL wartość w 10. tygodniu (ok. 950–1000 mg m⁻²) jest zbliżona do wartości w 1. tygodniu (ok. 1000 mg m⁻²), a nie niższa o ponad 300 mg m⁻² – w rzeczywistości wartość w grupie HL w czasie trwania etapu 2. praktycznie się nie zmniejsza (utrzymuje się na podobnym poziomie). Ocena: F.

Stwierdzenie 3. Na wykresie D (stosunek chlorofilu a/b) w 10. tygodniu wartości dla grupy LL i grupy HL są zbliżone (ok. 2,5 dla obu grup) – różnica nie jest dwukrotna. Ocena: F.

Odpowiedź: 1. – P; 2. – F; 3. – F.

Krok 1. Aby wynik doświadczenia (różnica w zawartości chlorofilu między grupami LL i HL) można było wiarygodnie przypisać wyłącznie różnicy w intensywności oświetlenia w etapie 2., wszystkie rośliny powinny na starcie etapu 2. być możliwie do siebie podobne (fizjologicznie wyrównane).

Krok 2. Uprawianie wszystkich roślin w tych samych warunkach w etapie 1. eliminuje wpływ innych, niekontrolowanych czynników środowiskowych (temperatura, wilgotność, wcześniejsze oświetlenie) na wyniki – gdyby rośliny różniły się już na starcie, trudno byłoby stwierdzić, czy późniejsze różnice wynikają z badanego czynnika czy z wcześniejszych odmiennych warunków.

Odpowiedź: Uprawianie wszystkich roślin w takich samych warunkach w pierwszym etapie miało na celu uzyskanie roślin możliwie podobnych do siebie fizjologicznie (w tym pod względem zawartości chlorofilu) przed rozpoczęciem etapu 2., aby wykluczyć wpływ innych czynników środowiskowych na wynik doświadczenia.

Krok 1. Pomiar w pierwszym dniu etapu 2. jest wykonany zanim zadziałał badany czynnik (różna intensywność oświetlenia w grupach LL i HL) — to pomiar wyjściowy (kontrolny).

Krok 2. Dzięki znajomości wartości wyjściowej można później (w 4., 6. i 10. tygodniu) ocenić, jak zmieniła się zawartość chlorofilu pod wpływem oświetlenia, oraz sprawdzić, czy obie grupy na starcie były do siebie podobne.

Odpowiedź: Pomiary w pierwszym dniu etapu 2. wykonano, aby uzyskać wartość wyjściową (kontrolną) zawartości chlorofilu, z którą można porównać późniejsze wyniki i tym samym ocenić zmiany zawartości chlorofilu wywołane różną intensywnością oświetlenia w obu grupach.

Krok 1. Etap A. Na schemacie etap A prowadzi od RuBP i CO2 do PGA (3-fosfoglicerynianu) — to przyłączenie (wiązanie) CO2 do RuBP przez RuBisCO, czyli karboksylacja RuBP.

Krok 2. Etap B. Etap B prowadzi od PGA, przy udziale NADPH+H+ i ATP, do PGAl (aldehydu 3-fosfoglicerynowego) — to redukcja (uwodornienie) 3-fosfoglicerynianu.

Krok 3. Etap C. Etap C prowadzi od PGAl z powrotem do RuBP — to odtworzenie (regeneracja) akceptora CO2, czyli RuBP.

Odpowiedź: A – karboksylacja RuBP; B – redukcja PGA (uwodornienie PGA); C – regeneracja RuBP (odtworzenie akceptora CO2).

Krok 1. Na schemacie X znajduje się na skrzyżowaniu strzałek prowadzących od PEP (C3) i CO2 do jabłczanu (C4) w komórce mezofilu — to miejsce, w którym CO2 zostaje przyłączony do PEP.

Krok 2. Produktem przyłączenia CO2 do PEP (fosfoenolopirogronianu, C3) jest czterowęglowy związek — szczawiooctan (C4), który jest następnie przekształcany w jabłczan.

Krok 3. Szczawiooctan jest więc pierwotnym produktem karboksylacji PEP u roślin C4 i pierwotnym akceptorem CO2 w tym procesie — analogicznie do roli, jaką u roślin C3 odgrywa RuBP (akceptor CO2 w cyklu Calvina).

Odpowiedź: C3 — literą X oznaczono szczawiooctan, który jest pierwotnym akceptorem CO2 u roślin C4, podobnie jak RuBP u roślin C3.

Stwierdzenie 1. Ze schematu wynika, że CO2 jest transportowany do komórek pochwy okołowiązkowej nie jako pirogronian, a w postaci czterowęglowego jabłczanu (C4) — pirogronian (C3) jest natomiast produktem, który wraca z komórek pochwy okołowiązkowej do komórek mezofilu. Ocena: F.

Stwierdzenie 2. U roślin C4 dwustopniowy mechanizm wiązania CO2 zapewnia wysokie stężenie CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej, gdzie działa RuBisCO — to ogranicza (a nie nasila) utlenianie RuBP i fotooddychanie. Ocena: F.

Stwierdzenie 3. Redukcja 3-fosfoglicerynianu (PGA) do aldehydu 3-fosfoglicerynowego (PGAl) jest częścią cyklu Calvina, który zachodzi w komórkach pochwy okołowiązkowej, a nie w komórkach mezofilu. Ocena: F.

Odpowiedź: 1. – F; 2. – F; 3. – F.

Punkt 1. Dwuetapowy mechanizm wiązania CO2 (najpierw asymilacja CO2 w komórkach mezofilu do szczawiooctanu/jabłczanu, potem uwolnienie CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej) działa jak „pompa” zagęszczająca CO2 — pozwala uzyskać znacznie wyższe stężenie CO2 wokół RuBisCO w komórkach pochwy okołowiązkowej niż wynikałoby to z samej dyfuzji z powietrza. Wysokie stężenie CO2 sprawia, że RuBisCO znacznie częściej wiąże CO2 (karboksylacja) niż O2 (oksygenacja), a więc fotooddychanie jest ograniczone.

Punkt 2. Fotoliza wody w PS II jest źródłem tlenu (O2) uwalnianego w komórce. Brak PS II w komórkach pochwy okołowiązkowej oznacza, że w tych komórkach — czyli właśnie tam, gdzie działa RuBisCO — nie zachodzi fotoliza wody i nie jest tam lokalnie wytwarzany dodatkowy tlen. Niższe miejscowe stężenie O2 przy RuBisCO dodatkowo zmniejsza konkurencję O2 z CO2 o centrum aktywne tego enzymu, ograniczając fotooddychanie.

Odpowiedź: Dwuetapowe wiązanie CO2 zagęszcza dwutlenek węgla w komórkach pochwy okołowiązkowej, przez co RuBisCO wiąże głównie CO2, a nie O2. Brak PS II w tych komórkach oznacza brak lokalnej fotolizy wody, a więc niższe stężenie O2 przy RuBisCO — obie te cechy zmniejszają szansę na oksygenację RuBP, ograniczając fotooddychanie.

Krok 1. W Próbie I po odcięciu młodego liścia (usunięciu źródła auksyny) strefa odcinająca powstała szybko i doszło do odpadnięcia ogonka.

Krok 2. W Próbie II po odcięciu liścia, ale przy uzupełnieniu ubytku pastą zawierającą auksynę (IAA), strefa odcinająca nie powstała — ogonek pozostał na pędzie.

Krok 3. Ponieważ obecność auksyny (nawet podanej sztucznie, w miejsce usuniętego liścia) zapobiega powstaniu strefy odcinającej, a jej brak pozwala tej strefie się rozwinąć, auksyny wytwarzane przez młode liście muszą hamować rozwój strefy odcinającej — hipoteza została potwierdzona.

Odpowiedź: Auksyny wytwarzane przez młode liście jabłoni hamują rozwój strefy odcinającej — wyniki doświadczenia potwierdzają postawioną hipotezę.

Krok 1. Zimą woda w glebie jest często zamarznięta (niedostępna dla korzeni), więc pobieranie wody przez roślinę jest bardzo ograniczone.

Krok 2. Liście są głównym miejscem transpiracji (parowania wody) — utrzymywanie ich zimą prowadziłoby do ciągłej utraty wody przez roślinę, której nie mogłaby ona uzupełnić przez korzenie.

Krok 3. Zrzucając liście przed zimą, drzewo drastycznie ogranicza powierzchnię transpiracyjną i tym samym utratę wody w okresie, gdy jej pobór jest niemożliwy lub bardzo ograniczony — to zapobiega śmiertelnemu przesuszeniu rośliny.

Odpowiedź: Zimą dostępność wody w glebie jest bardzo niska (woda zamarza), a rośliny nie są w stanie uzupełnić strat wody traconej przez transpirację z liści. Zrzucenie liści przed zimą ogranicza powierzchnię transpirującą, a więc ogranicza utratę wody w okresie, gdy jej pobór przez korzenie jest znacznie utrudniony.

Różnica w budowie płuc. Płuca płazów są proste, workowate i słabo pofałdowane wewnątrz (bez pęcherzyków płucnych), przez co mają znacznie mniejszą powierzchnię wymiany gazowej w przeliczeniu na objętość w porównaniu z płucami ssaków, które są silnie pofałdowane i podzielone na miliony drobnych pęcherzyków płucnych o ogromnej łącznej powierzchni.

Różnica w mechanizmie wentylacji. Płazy nie mają klatki piersiowej i wentylują płuca za pomocą ruchów dna jamy gębowo-gardzielowej (mechanizm tłoczenia powietrza), co jest mniej wydajne. Ssaki natomiast wentylują płuca dzięki zmianom objętości klatki piersiowej (ruchy żeber i przepony), co pozwala na znacznie bardziej wydajną wymianę powietrza (zasysanie powietrza).

Odpowiedź: Płuca płazów są workowate i słabo pofałdowane, więc mają mniejszą powierzchnię wymiany gazowej niż pęcherzykowate płuca ssaków. Ponadto płazy, nie mając klatki piersiowej, wentylują płuca mniej efektywnymi ruchami dna jamy gębowo-gardzielowej, podczas gdy ssaki wykorzystują do tego wydajne zmiany objętości klatki piersiowej.

Krok 1. Mocznik jest substancją osmotycznie aktywną — jego wysokie stężenie we krwi i płynach ustrojowych płaza zwiększa ich osmolarność (czyni je silnie hiperosmotycznymi względem otaczającej wody słodkiej).

Krok 2. Ponieważ płyny ustrojowe płaza są hiperosmotyczne względem wody w środowisku, woda dyfunduje (na zasadzie osmozy) z otoczenia do organizmu płaza przez przepuszczalną dla wody skórę.

Odpowiedź: Gromadzenie mocznika sprawia, że płyny ustrojowe płaza są silnie hiperosmotyczne względem wody w środowisku, co umożliwia (ułatwia) osmotyczny napływ wody do organizmu płaza przez skórę.

Krok 1. Amfisbeny mają suche, rogowe łuski i tarczki wytwarzane przez naskórek, który jest okresowo zrzucany w postaci wylinki — to jest typowa cecha gadów (łuski rogowe, okresowe pierzenie naskórka), a nie pierścienic (te mają wilgotną, pierścieniowaną skórę bez rogowych łusek) ani stawonogów (te mają zewnętrzny szkielet chitynowy, a nie skórę z łuskami).

Krok 2. Spośród podanych uzasadnień, cecha „okresowe zrzucanie zrogowaciałego naskórka w postaci wylinki” (1.) jest tą, która jednoznacznie wskazuje na przynależność do gadów — segmentowa budowa umięśnienia (2.) i wydłużone ciało (3.) same w sobie nie są tak charakterystyczne wyłącznie dla gadów.

Krok 3. Uwaga: zgodnie z kluczem odpowiedzi prawidłowe uzasadnienie łączy przynależność do gadów (C) z cechą zrzucania wylinki (1.) — to jest rozstrzygające kryterium przynależności systematycznej w tym zadaniu.

Odpowiedź: C1 — amfisbeny należą do gadów, o czym świadczy okresowe zrzucanie zrogowaciałego naskórka w postaci wylinki.

Krok 1. Utrwalenie się w populacji cechy adaptacyjnej (silnie skostniałej czaszki przystosowanej do drążenia tuneli) — czyli cechy funkcjonalnie korzystnej dla przetrwania i rozrodu w danym środowisku — jest efektem doboru naturalnego, a nie procesów losowych (dryf genetyczny, efekt założyciela) ani samego powstawania nowych gatunków (specjacja, która jest skutkiem, nie mechanizmem prowadzącym do adaptacji).

Krok 2. Osobniki z korzystniejszą (bardziej skostniałą, lepiej przystosowaną do kopania) budową czaszki miały większe szanse na przeżycie i rozród, przekazując tę cechę potomstwu, co z pokolenia na pokolenie utrwalało ją w populacji.

Odpowiedź: D.

Wiersz 1. Odłączenie grupy aminowej (–NH2) od aminokwasu z wytworzeniem amoniaku i ketokwasu to deaminacja (dekarboksylacja to odłączenie grupy karboksylowej –COOH i wydzielenie CO2, co nie prowadzi do powstania amoniaku).

Wiersz 2. Przekształcenie glukozy w glikogen (magazynowany polisacharyd) to glikogenogeneza (glikoliza to natomiast rozkład glukozy do pirogronianu, prowadzący do zupełnie innych produktów).

Odpowiedź: aminokwasy → deaminacja → ketokwasy + amoniak; glukoza → glikogenogeneza → glikogen.

Krok 1. Lipidy są nierozpuszczalne w wodnym środowisku przewodu pokarmowego i tworzą duże krople, o niewielkiej powierzchni w przeliczeniu na ich objętość.

Krok 2. Lipaza (enzym trawiący lipidy) jest rozpuszczalna w wodzie i może działać tylko na powierzchni styku kropli tłuszczu z roztworem wodnym — im mniejsza powierzchnia kropli, tym mniej efektywne trawienie.

Krok 3. Sole kwasów żółciowych zawarte w żółci działają jak emulgator — rozbijają duże krople tłuszczu na znacznie mniejsze kropelki (emulgują tłuszcz), co wielokrotnie zwiększa łączną powierzchnię kontaktu tłuszczu z roztworem wodnym, w którym znajduje się lipaza.

Odpowiedź: Żółć (sole kwasów żółciowych) emulguje tłuszcze, rozbijając duże krople lipidów na znacznie mniejsze kropelki. Zwiększa to całkowitą powierzchnię kontaktu tłuszczów z rozpuszczalną w wodzie lipazą, co przyspiesza i ułatwia enzymatyczny rozkład lipidów.

Krok 1. Pierścienie w ścianie tchawicy człowieka są zbudowane z chrząstki (szklistej), której głównym białkiem strukturalnym jest kolagen.

Krok 2. Zgrubienia kutykuli w tchawkach owadów (podobnie jak cała kutykula tworząca szkielet zewnętrzny owada) są zbudowane głównie z chityny — polisacharydu będącego polimerem N-acetyloglukozaminy.

Odpowiedź: Białko: kolagen. Polisacharyd: chityna.

Krok 1. Drogi oddechowe człowieka układają się w kolejności: nosogardło → gardło → krtań → tchawica — tchawica zaczyna się więc bezpośrednio za krtanią, nie za gardłem (które jest wyżej, przed krtanią).

Krok 2. Na swoim dolnym końcu tchawica rozdziela się na dwa duże oskrzela główne (prawe i lewe), prowadzące do poszczególnych płuc — oskrzeliki to znacznie drobniejsze, końcowe rozgałęzienia drzewa oskrzelowego w głębi płuc, powstające dużo dalej w kolejnych podziałach.

Odpowiedź: Tchawica człowieka rozpoczyna się bezpośrednio za krtanią, a na dolnym końcu dzieli się na oskrzela główne.

Krok 1. Spirometria mierzy parametry wentylacji płuc (objętości i pojemności oddechowe), a nie ocenia wzrokowo wnętrza dróg oddechowych.

Krok 2. RTG klatki piersiowej daje obraz statyczny (zdjęcie rentgenowskie), a nie bezpośredni podgląd błony śluzowej w czasie rzeczywistym.

Krok 3. Gastroskopia to badanie endoskopowe żołądka (przewodu pokarmowego), a nie dróg oddechowych.

Krok 4. Bronchoskopia to badanie endoskopowe, w którym wprowadzona do dróg oddechowych kamera (bronchoskop) pozwala na bezpośrednią wzrokową ocenę błony śluzowej tchawicy i oskrzeli w czasie rzeczywistym.

Odpowiedź: C.

Stwierdzenie 1. Czarna krzywa (hemoglobina oczyszczona, bez 2,3-BPG) leży wyżej i bardziej w lewo niż czerwona krzywa (hemoglobina w erytrocytach, z 2,3-BPG) — oznacza to, że przy tym samym ciśnieniu tlenu oczyszczona hemoglobina wysyca się bardziej, czyli ma większe powinowactwo do tlenu. Ocena: P.

Stwierdzenie 2. Różnica 8% na wykresie jest zaznaczona przy niskim ciśnieniu tlenu (ok. 20 mmHg, tkanki innych narządów), a nie przy 100 mmHg (płuca) — przy 100 mmHg obie krzywe są już blisko maksymalnego wysycenia i różnica między nimi jest znacznie mniejsza niż 8%. Ocena: F.

Stwierdzenie 3. Obie krzywe (z 2,3-BPG i bez niego) zbliżają się w wysokim ciśnieniu tlenu do tego samego maksymalnego wysycenia (Y=1,0) — obecność 2,3-BPG zmienia powinowactwo (przesuwa krzywą), ale nie zmienia maksymalnego możliwego wysycenia. Ocena: F.

Odpowiedź: 1. – P; 2. – F; 3. – F.

Krok 1. 2,3-BPG wiąże się z hemoglobiną dorosłego człowieka i zmniejsza jej powinowactwo do tlenu (ułatwia oddawanie tlenu tkankom) — wyższe stężenie 2,3-BPG u ciężarnych oznacza więc obniżone powinowactwo hemoglobiny matki do tlenu.

Krok 2. Obniżone powinowactwo hemoglobiny matki do tlenu sprawia, że matczyna hemoglobina łatwiej oddaje (uwalnia) tlen w łożysku, co ułatwia przechodzenie (dyfuzję) tlenu z części macicznej łożyska do części płodowej, skąd zostanie on przejęty przez hemoglobinę płodową (mającą wyższe powinowactwo do tlenu, bo słabo wiąże 2,3-BPG).

Odpowiedź: Podwyższone stężenie 2,3-BPG w erytrocytach ciężarnych kobiet jest przyczyną obniżonego powinowactwa hemoglobiny matki do tlenu, co ułatwia dyfuzję tlenu z części macicznej łożyska do części płodowej łożyska.

Krok 1. Poza transportem tlenu do tkanek, hemoglobina uczestniczy też w transporcie dwutlenku węgla (części CO2 powstającego w tkankach) z tkanek do płuc.

Krok 2. Hemoglobina wiąże także jony wodorowe (H+) powstające w wyniku dysocjacji kwasu węglowego we krwi, działając jako bufor i pomagając utrzymać stabilne pH krwi (tzw. minimalizowanie efektu Bohra / buforowanie krwi).

Odpowiedź: Hemoglobina transportuje również dwutlenek węgla (CO2) z tkanek do płuc oraz wiąże nadmiar jonów H+, działając jako bufor utrzymujący równowagę kwasowo-zasadową krwi.

Stwierdzenie 1. Ze schematu B wynika, że po wniknięciu toksyny do neuronu łańcuch lekki oddziela się od łańcucha ciężkiego i przemieszcza się do wnętrza neuronu (cytozolu), gdzie rozkłada białka SNARE. Ocena: P.

Stwierdzenie 2. Toksyna po związaniu się z receptorem w błonie neuronu wnika do jego wnętrza w pęcherzyku błonowym (widoczne na schemacie jako otoczona błoną struktura z toksyną wewnątrz) — to jest mechanizm endocytozy. Ocena: P.

Stwierdzenie 3. Toksyna botulinowa działa wewnątrz neuronu (rozkładając białka SNARE, co blokuje uwalnianie acetylocholiny) — nie blokuje ona receptorów acetylocholiny w błonie komórki mięśniowej; te receptory pozostają wolne, tylko nie ma czym ich pobudzić, bo acetylocholina nie zostaje uwolniona. Ocena: F.

Odpowiedź: 1. – P; 2. – P; 3. – F.

Krok 1. Struktura IV-rzędowa białka występuje wtedy, gdy funkcjonalna cząsteczka białka jest zbudowana z co najmniej dwóch (niezależnie zwiniętych) łańcuchów polipeptydowych, połączonych ze sobą.

Krok 2. Toksyna botulinowa (w formie aktywnej) składa się z dwóch podjednostek — łańcucha lekkiego i łańcucha ciężkiego — czyli z dwóch łańcuchów polipeptydowych połączonych mostkiem disiarczkowym.

Odpowiedź: Toksyna botulinowa ma strukturę IV-rzędową, ponieważ jest zbudowana z dwóch łańcuchów polipeptydowych (łańcucha lekkiego i łańcucha ciężkiego) połączonych ze sobą mostkiem disiarczkowym.

Krok 1. Po dotarciu impulsu nerwowego i utworzeniu kompleksu fuzyjnego SNARE (proces 1.), pęcherzyki synaptyczne łączą się (ulegają fuzji) z błoną presynaptyczną i uwalniają acetylocholinę do szczeliny synaptycznej — to jest proces następujący jako drugi.

Krok 2. Uwolniona acetylocholina dyfunduje przez szczelinę synaptyczną i wiąże się z receptorem błonowym na komórce mięśniowej — to trzeci etap.

Krok 3. Związanie acetylocholiny z receptorem otwiera kanały jonowe, co prowadzi do depolaryzacji błony komórki mięśniowej i powstania potencjału czynnościowego — to czwarty, ostatni etap.

Odpowiedź: Fuzja pęcherzyków i uwolnienie acetylocholiny – 2; Wiązanie acetylocholiny z receptorem – 3; Depolaryzacja i powstanie potencjału czynnościowego – 4.

Krok 1. DNA zbudowane jest z czterech rodzajów deoksyrybonukleotydów, odpowiadających czterem zasadom azotowym: adeninie (dATP), guaninie (dGTP), cytozynie (dCTP) i tyminie (dTTP).

Krok 2. Na schemacie podano już dGTP i dTTP — brakuje więc dwóch pozostałych: dATP (trifosforanu deoksyadenozyny) i dCTP (trifosforanu deoksycytydyny).

Odpowiedź: Brakujące deoksyrybonukleotydy to dATP oraz dCTP.

Krok 1. Dwie nici DNA są połączone wiązaniami wodorowymi między komplementarnymi zasadami — aby je rozdzielić, trzeba te wiązania zerwać.

Krok 2. W standardowej metodzie PCR rozdzielenie (denaturację) nici DNA przeprowadza się przez podgrzanie próbki do wysokiej temperatury (ok. 90–100°C), co rozrywa wiązania wodorowe między niciami.

Odpowiedź: Rozdzielenie dwuniciowego DNA w każdym cyklu PCR przeprowadza się przez podgrzanie próbki do wysokiej temperatury (ok. 90–100°C), co powoduje zerwanie wiązań wodorowych między niciami DNA (denaturację termiczną).

Krok 1. Polimeraza DNA nie jest w stanie samodzielnie rozpocząć syntezy nowej nici DNA „od zera” — może tylko wydłużać (dołączać kolejne nukleotydy do) już istniejącego, wolnego końca 3'-OH łańcucha nukleotydowego.

Krok 2. Starter (primer) to krótki odcinek nukleotydowy komplementarny do nici matrycowej, który dostarcza polimerazie DNA ten niezbędny, wolny koniec 3'-OH, do którego może ona zacząć dołączać kolejne deoksyrybonukleotydy.

Odpowiedź: Polimeraza DNA może dołączać nowe nukleotydy jedynie do już istniejącego wolnego końca 3'-OH łańcucha nukleotydowego, a nie potrafi samodzielnie zainicjować syntezy nowej nici. Starter dostarcza taki właśnie odcinek, dlatego musi zostać przyłączony przed rozpoczęciem etapu syntezy DNA.

Krok 1. Pierwsza reszta na schemacie A ma wolną grupę H2N i boczny łańcuch -CH2-CH2-S-CH3 — charakterystyczny dla metioniny.

Krok 2. Druga i czwarta reszta mają boczny łańcuch zawierający pierścień indolowy (z grupą NH) — charakterystyczny dla tryptofanu.

Krok 3. Trzecia reszta ma boczny łańcuch -CH2-fenyl (grupa benzylowa) — charakterystyczny dla fenyloalaniny.

Odpowiedź: metionina – tryptofan – fenyloalanina – tryptofan (Met-Trp-Phe-Trp), licząc od końca aminowego do karboksylowego.

Krok 1. Sekwencja aminokwasowa to Met-Trp-Phe-Trp. Metionina jest kodowana jednym kodonem: AUG. Tryptofan jest kodowany również jednym kodonem: UGG.

Krok 2. Fenyloalanina jest kodowana przez dwa możliwe kodony: UUU albo UUC — to jedyne miejsce, w którym kod genetyczny (zdegenerowany) daje wybór, co pozwala zapisać dwie różne, poprawne sekwencje mRNA.

Odpowiedź: 1. 5′ AUG UGG UUU UGG 3′; 2. 5′ AUG UGG UUC UGG 3′.

Krok 1. Mutacja w trzeciej pozycji czwartego kodonu (kodującego pierwotnie tryptofan, UGG) doprowadziła do przedwczesnego zakończenia translacji — oznacza to, że nowy, zmutowany czwarty kodon musi być kodonem STOP.

Krok 2. Zmiana trzeciej litery kodonu UGG (z G na inną zasadę) na kodon stop prowadzi do kodonu UGA, który jest jednym z kodonów stop.

Odpowiedź: 5′ UGA 3′.

Krok 1. Degeneracja (zdegenerowanie) kodu genetycznego to jedna z jego podstawowych cech, dotycząca relacji między kodonami i aminokwasami — nie ma nic wspólnego z uniwersalnością kodu (ta sama u różnych organizmów), ciągłością odczytu (bez przecinków) czy kolinearnością (zgodnością kolejności kodonów i aminokwasów) — to są inne, odrębne własności kodu genetycznego.

Krok 2. Zdegenerowanie oznacza, że większość aminokwasów jest kodowana przez więcej niż jeden kodon (np. fenyloalanina — przez UUU i UUC), co daje pewną „nadmiarowość” kodu.

Odpowiedź: C.

Krok 1. Ustalenie genotypów rodziców. Skoro para wydała już czarne, brązowe i żółte szczenięta, oba rodzice muszą być heterozygotami pod względem genu E (Ee) — inaczej nie mogłyby powstać żółte szczenięta (wymaga to ee) razem z ciemnymi. Samica jest żółta, czyli ma genotyp eeBb albo eebb — musi mieć allel B (bo część potomstwa jest czarna, co wymaga allelu B po jednym z rodziców, a samiec jest brązowy, czyli bb, więc B musi pochodzić od matki) — genotyp samicy: eeBb. Samiec jest brązowy, czyli ma ciemną sierść (Ee, bo są też żółte szczenięta) i barwnik brązowy (bb) — genotyp samca: Eebb.

Krok 2. Krzyżówka genetyczna. Rodzice: samica EeBb... (uwaga: samica ma genotyp eeBb, samiec Eebb). Gamety samicy: eB, eb (po 1/2). Gamety samca: EB, Eb, eB, eb — ale samiec jest bb, więc jego gamety to: Eb, eb (po 1/2 każda).

Krzyżując eB, eb (samica) z Eb, eb (samiec) otrzymujemy potomstwo w proporcji:

• eB × Eb → EeBb (czarny) – 1/4
• eB × eb → eeBb (żółty, ciemny nos) – 1/4
• eb × Eb → Eebb (brązowy) – 1/4
• eb × eb → eebb (żółty, jasny nos) – 1/4

Krok 3. Stosunek fenotypowy. Czarne : brązowe : żółte = 1 : 1 : 2.

Krok 4. Kolor nosa u żółtych szczeniąt. Wśród żółtych szczeniąt (eeBb oraz eebb, w równych proporcjach 1:1) połowa ma allel B (ciemny nos), a połowa nie ma allelu B (jasny nos).

Odpowiedź: Krzyżówka: samica eeBb × samiec Eebb → potomstwo EeBb (czarne), eeBb (żółte, ciemny nos), Eebb (brązowe), eebb (żółte, jasny nos), każde z prawdopodobieństwem 1/4. Oczekiwany stosunek fenotypowy: czarne : brązowe : żółte = 1 : 1 : 2. Prawdopodobieństwo, że żółte szczenię będzie miało ciemny nos, wynosi 50% (1/2).

Krok 1. Wargatek czyszcząc inną rybę z pasożytów zyskuje pokarm (korzyść dla wargatka), a czyszczona ryba zyskuje usunięcie szkodliwych pasożytów (korzyść dla czyszczonej ryby) — obie strony odnoszą korzyść, co jest definicją mutualizmu.

Krok 2. To nie jest komensalizm (korzyść tylko jednej strony, druga neutralna), nie jest drapieżnictwem (wargatek nie zabija i nie zjada czyszczonej ryby) ani pasożytnictwem (wargatek nie żyje na koszt czyszczonej ryby, szkodząc jej).

Odpowiedź: A.

Krok 1. Aspidont, w przeciwieństwie do wargatka, jest drapieżnikiem, który atakuje i rani przybliżające się ryby, a następnie ucieka.

Krok 2. Wyglądając podobnie do niegroźnego wargatka czyściciela, aspidont zwodzi zbliżające się ryby — te podpływają do niego myśląc, że pozwolą się „wyczyścić”, co ułatwia aspidontowi zaatakowanie ich z bliskiej odległości i zdobycie pokarmu (kawałka płetwy lub skóry).

Odpowiedź: Podobieństwo morfologiczne aspidonta do wargatka czyściciela pozwala mu łatwiej zbliżyć się do innych ryb (które nie postrzegają go jako zagrożenia, tak jak nie postrzegają wargatka), co zwiększa jego szansę na zaatakowanie ofiary i zdobycie pokarmu.

Krok 1. W populacji aspidontów istniała naturalna zmienność wyglądu — niektóre osobniki przypadkowo przypominały wargatka czyściciela bardziej niż inne.

Krok 2. Osobniki bardziej podobne do wargatka miały większą szansę na zbliżenie się do ofiar bez wzbudzania ich czujności (a także mogły być rzadziej atakowane przez drapieżniki, które oszczędzają wargatki), co dawało im lepszy dostęp do pokarmu, a więc większe szanse na przeżycie i wydanie liczniejszego potomstwa.

Krok 3. Ponieważ cecha ta (podobieństwo do wargatka) była dziedziczna, z pokolenia na pokolenie w populacji rosła częstość osobników coraz bardziej podobnych do wargatka — to jest właśnie mechanizm doboru naturalnego, utrwalający cechę zwiększającą sukces przeżycia i rozrodu.

Odpowiedź: Osobniki aspidonta o wyglądzie bardziej zbliżonym do wargatka czyściciela skuteczniej zdobywały pokarm (łatwiej zbliżały się do ofiar) i miały większe szanse przeżycia, a więc pozostawiały więcej potomstwa. Dzięki działaniu doboru naturalnego ta korzystna, dziedziczna cecha z pokolenia na pokolenie utrwalała się i szerzyła w populacji.

Stwierdzenie 1. Z tekstu wynika, że po zaprzestaniu koszenia i wypasu bydła zaszły niekorzystne zmiany (wkraczanie krzewów, gatunków azotolubnych), a wprowadzenie wypasu owiec pomogło utrzymać murawy — to potwierdza, że utrzymanie tego ekosystemu w typowej postaci wymaga działalności człowieka (koszenia lub wypasu). Ocena: P.

Stwierdzenie 2. Tekst wprost mówi, że w ciągu 40 lat od zaprzestania użytkowania gospodarczego zaobserwowano zmiany w składzie roślinności (wkraczanie gatunków krzewiastych i azotolubnych). Ocena: P.

Stwierdzenie 3. Tekst wskazuje, że przed utworzeniem rezerwatu, gdy prowadzono koszenie i wypas (użytkowanie gospodarcze), murawy zachowywały swój typowy charakter, a po jego zaprzestaniu zaczęły się zmieniać; przywrócenie umiarkowanego wypasu (owiec) pomogło zachować typowe murawy. Ocena: P.

Odpowiedź: 1. – P; 2. – P; 3. – P.

Krok 1. Koszenie trawy i wypas bydła ograniczały wzrost gatunków krzewiastych i drzewiastych, które w naturalnych warunkach (bez tego rodzaju „przycinania”) rozrastałyby się na tym terenie.

Krok 2. Po zaprzestaniu koszenia i wypasu krzewy i drzewa zaczęły się swobodnie rozrastać, zacieniając murawy i konkurując z niskimi, światłolubnymi roślinami muraw kserotermicznych o światło, wodę i składniki mineralne.

Krok 3. Silniejsza konkurencja ze strony krzewów i gatunków azotolubnych doprowadziła do wypierania typowych, światło- i ciepłolubnych gatunków muraw kserotermicznych.

Odpowiedź: Zaniechanie koszenia i wypasu pozwoliło na niekontrolowany rozrost krzewów i gatunków azotolubnych, które zacieniły murawy i zaczęły silnie konkurować z typowymi, światłolubnymi roślinami muraw kserotermicznych o zasoby środowiska, co doprowadziło do ich wypierania.

Krok 1. Ochrona czynna to aktywne działania człowieka, które naśladują naturalne lub tradycyjne czynniki podtrzymujące dany ekosystem — dla muraw kserotermicznych to usuwanie zarośli konkurujących z murawami oraz umiarkowany wypas, który ograniczał ekspansję krzewów.

Krok 2. Wycinka drzew i krzewów usuwa gatunki konkurujące (zacieniające i wypierające) murawy, przywracając warunki świetlne potrzebne roślinom ciepło- i światłolubnym.

Krok 3. Kontrolowany wypas zwierząt (jak wykazano w tekście, wprowadzenie wypasu owiec) pomaga utrzymać duże płaty muraw kserotermicznych, ograniczając rozrost krzewów.

Krok 4. Regularna głęboka orka, wprowadzanie roślin uprawnych i nawożenie azotem to działania niszczące murawy kserotermiczne (orka i uprawy zniszczyłyby naturalną strukturę muraw, a azot sprzyja gatunkom azotolubnym wypierającym typową roślinność), więc nie są ochroną czynną.

Odpowiedź: B, C — wycinka drzew i krzewów oraz kontrolowany wypas zwierząt.

Kryterium 1. Naturalny zasięg wizona ograniczony jest do Stanów Zjednoczonych i Kanady, a w Polsce (kontynent, na którym nie występował naturalnie) pojawił się na skutek zbiegnięcia z ferm hodowlanych — jest to więc gatunek obcego pochodzenia dla Polski. Ocena: T.

Kryterium 2. Populacja wizonów rozprzestrzenia się w północno-zachodniej Polsce, co potwierdzają mapy pokazujące wzrost odsetka obwodów łowieckich z obecnością wizona między 2003 a 2009 rokiem — a Polska leży całkowicie poza naturalnym zasięgiem tego gatunku (Ameryka Północna). Ocena: T.

Kryterium 3. Badania wykazały, że wizony drapieżnie żerują na ptakach wodnych (45–60% biomasy ich diety), co doprowadziło do wyraźnego spadku sukcesu lęgowego rodzimej gęsi gęgawy — to jest udokumentowany negatywny wpływ na rodzimą faunę. Ocena: T.

Odpowiedź: 1. – T; 2. – T; 3. – T.