Toksycznym produktem ubocznym metabolizmu komórkowego jest nadtlenek wodoru (H2O2). Katalaza, enzym zlokalizowany w peroksysomach, przyspiesza rozkład H2O2 do produktów nieszkodliwych dla komórki. Enzym ten występuje w komórkach organizmów oddychających tlenowo, znaczne jego ilości występują w wątrobie.
W celu zbadania aktywności katalazy przeprowadzono doświadczenie. W moździerzu roztarto 10 g surowej wątroby i dodano 100 ml wody destylowanej, otrzymując w ten sposób homogenat z wątroby. W dwóch probówkach (A i B) umieszczono po 10 ml homogenatu. Probówkę A ogrzano aż do zagotowania zawartości, a następnie ostudzono. Do obu probówek dodano po 5 cm3 wody utlenionej (3% roztwór H2O2), a następnie włożono żarzące się łuczywko. W probówce B zaobserwowano wydzielanie się pęcherzyków gazu oraz rozpalenie się łuczywka. W probówce A pęcherzyki gazu nie powstały, łuczywko nie rozpaliło się.

Na podstawie: A.M. Adamska, Z. Adamski, M. Łuszczek-Pawełczak, H. Skrzypczak, Biologia. Zbiór ćwiczeń i doświadczeń, Warszawa 2006, s. 8-9.

a) Sformułuj problem badawczy do przeprowadzonego doświadczenia.
b) Wyjaśnij, dlaczego łuczywko rozpaliło się po włożeniu do probówki B.
c) Podaj, która probówka (A czy B) stanowiła próbę kontrolną w tym doświadczeniu. Odpowiedź uzasadnij.
d) Zapisz wniosek potwierdzony wynikami tego doświadczenia.
e) Określ funkcję, jaką w funkcjonowaniu wątroby człowieka pełnią peroksysomy.

Na wykresie przedstawiono optymalne wartości pH dla dwóch enzymów układu pokarmowego człowieka.

Na podstawie: N.A. Campbell, J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Biologia, Poznań 2013, s. 155.

Ustal, który wykres (A czy B) przedstawia optymalne pH dla trypsyny. Odpowiedź uzasadnij.

W organizmach oligosacharydy i polisacharydy pod wpływem działania enzymów mogą ulegać hydrolizie.
Na rysunku schematycznie przedstawiono, katalizowaną przez enzym, hydrolizę sacharozy, której etapy oznaczono literami (A–D) oraz wykres zależności szybkości reakcji enzymatycznej od stężenia substratu.

Na podstawie: N.A. Campbell, J.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Biologia, Poznań 2012, s. 78; B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia, Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 83, 96–99; M. Barbor, M. Boyle, M. Cassidy, K. Senior, Biology, London 1999, s. 73.

a) Korzystając z podanych informacji wyjaśnij, dlaczego przy wysokim stężeniu substratu jego dalszy wzrost nie wpływa już na zwiększenie szybkości reakcji enzymatycznej.
b) Wiedząc, że w przedstawionym enzymie centrum aktywne jest miejscem, do którego może przyłączać się inhibitor, określ jaki typ inhibicji enzymu może zachodzić w przypadku tej reakcji i wyjaśnij, na czym ona polega.
c) Wiedząc, że sacharoza jest w organizmach roślinnych główną formą transportu węglowodanów, przedstaw drogę jej przemieszczania (od miejsca powstania do miejsca rozładunku) oraz podaj nazwę tkanki, w której ten transport odbywa się.
d) Podaj nazwę enzymu katalizującego reakcję hydrolizy sacharozy w przewodzie pokarmowym człowieka oraz miejsce jego wytwarzania i działania.
e) Do każdego etapu hydrolizy (A–D) przyporządkuj jego prawidłowy opis wybrany spośród podanych (1-5).

1. Odłączenie produktów od enzymu.
2. Przekształcanie substratu w produkty.
3. Przyłączenie cząsteczki wody do wolnego substratu.
4. Enzym z centrum aktywnym gotowy do przyłączenia substratu.
5. Przyłączenie substratu do enzymu, powstanie kompleksu enzym-substrat (ES).

Na schemacie przedstawiono pewien proces metaboliczny.

Na podstawie: E. Bańkowski, Biochemia, Wrocław 2006, s. 196–200.

a) Na podstawie schematu uzasadnij, że przedstawiony proces jest cyklem przemian metabolicznych.
b) Określ, czy przedstawiony proces jest procesem anabolicznym, czy katabolicznym. Odpowiedź uzasadnij jednym argumentem.
c) Wyjaśnij, na czym polega znaczenie adaptacyjne przedstawionego procesu dla zwierząt lądowych.
d) Podaj nazwę narządu człowieka, w którym zachodzi przedstawiony proces.
e) Podaj, jaki rodzaj diety należy zastosować w przypadku pacjenta, u którego stwierdzono wrodzony niedobór jednego z enzymów uczestniczących w opisanym procesie, co skutkuje podwyższonym stężeniem amoniaku w jego organizmie. Odpowiedź uzasadnij.

Na rysunku przedstawiono dwie próby doświadczenia: do dwóch probówek wlano taką samą objętość wodnego roztworu ludzkiej pepsyny o takim samym stężeniu oraz taką samą ilość ściętego (ugotowanego) białka jaja kurzego. W próbie 1. do probówki dodano kwasu solnego. Po 20 min porównano zawartość obu probówek. Początek doświadczenia i jego wynik pokazano na rysunku.

a) Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia.
b) Określ warunek zewnętrzny, który powinien zostać spełniony dla uzyskania optymalnego przebiegu reakcji, a którego nie podano w opisie doświadczenia i zaproponuj sposób jego spełnienia.
c) Podaj, jaki będzie wynik próby 1. w sytuacji, gdy zamiast pepsyny wprowadzi się ludzką trypsynę. Odpowiedź uzasadnij.

Rzęsa (Lemna L.) – rodzaj drobnych roślin wodnych, liczący trzynaście gatunków, występujących niemal na całym świecie, z czego w Polsce występuje pięć gatunków (w tym dwa introdukowane). Są to rośliny o budowie uproszczonej do poziomu organizacji roślin plechowatych, a ich jedynymi wyróżnialnymi organami są zredukowane kwiaty oraz korzeń, co zilustrowano poniższymi rysunkami.

Rośliny te osiągnęły niezwykłą skuteczność rozmnażania wegetatywnego – w sprzyjających warunkach potrafią podwoić swoją liczebność nawet w ciągu 48 godzin. Charakteryzuje je wysoka zawartość białka – można pozyskać więcej białka z rzęsy niż z soi rosnącej na takiej samej powierzchni.
W tabeli przedstawiono wyniki badania składu chemicznego rzęsy pobranej ze stawu i rzęsy pobranej ze zbiornika w oczyszczalni ścieków.

Na podstawie: http://pl.wikipedia.org/wiki/Rzęsa;  http://wr.utp.edu.pl/npk/  rzesa.htm; http://pl.wikipedia.org/wiki/Fitoremediacja   [dostęp: 08.11.2014]; A. Szweykowska, J. Szweykowski: Botanika, t. 2., Warszawa 2007, s. 454.

a) Podaj nazwę zależności (oraz czynnik stanowiący jej podłoże), która może zaistnieć między rzęsą pokrywającą powierzchnię stawu i roślinami żyjącymi pod powierzchnią wody. Określ skutki tej zależności dla roślin w stawie.
b) Na podstawie tekstu wymień dwie cechy rzęsy, które sprawiają, że uprawia się ją na skalę przemysłową jako paszę dla zwierząt. Odpowiedź uzasadnij.
c) Na podstawie danych z tabeli narysuj diagram słupkowy (w jednym układzie współrzędnych), ilustrujący zawartość dwóch pierwiastków biogennych w suchej masie rzęsy ze stawu i z oczyszczalni ścieków.
d) Na podstawie informacji o składzie chemicznym rzęsy ze stawu i z oczyszczalni ścieków, sformułuj wniosek dotyczący właściwości rzęsy przydatnych w oczyszczaniu ścieków.

Na schemacie przedstawiono dwa wodne roztwory sacharozy (A i B) o takiej samej objętości, oddzielone od siebie błoną półprzepuszczalną. Potencjał wody (Y) roztworu A = 2000 kPa, a roztworu B = – 1000 kPa.

Określ kierunek przemieszczania się wody między tymi roztworami. Uzasadnij odpowiedź, odnosząc się do stężenia sacharozy w obu roztworach.

System korzeniowy roślin znajduje się w warunkach naturalnych w środowisku uwodnionym i przewietrzanym. Stałe pobieranie jonów z podłoża przez korzenie powoduje niedobór składników mineralnych dostępnych dla roślin, który może być uzupełniany przez nawożenie. Sole wprowadzone do podłoża, z których kation jest pobierany w innym stopniu niż anion, powodują zmianę pH środowiska. Można je wobec tego podzielić na sole fizjologicznie kwaśne, zasadowe lub obojętne. Składniki mineralne mogą być pobierane nie tylko przez korzenie, lecz również w bardzo ograniczonym stopniu przez liście, głównie przez otwarte szparki.
Na wykresie przedstawiono wpływ pH gleby na dostępność makroelementów w podłożu. Różna grubość zamalowanego obszaru oznacza różną dostępność pierwiastków.

Na podstawie: Fizjologia roślin, red. J. Kopcewicz, S. Lewak, Warszawa 2002, s. 264–268.

a) Na podstawie powyższych informacji podaj, jaki rodzaj soli należy zastosować, aby przy słabo zasadowym pH gleby spowodować dobrą przyswajalność wszystkich makroelementów. Odpowiedź uzasadnij.

b) Na podstawie analizy wykresu wyjaśnij, dlaczego kwaśne opady (o pH niższym od 5,2) stanowią zagrożenie dla roślin.

c) Zaznacz, który ze związków chemicznych może być najłatwiej pobieranym, bezpośrednio przez liście, źródłem makroelementu dla rośliny.

d) Wymień cechę budowy liścia, która utrudnia pobieranie składników mineralnych przez blaszkę liściową. Odpowiedź uzasadnij.

W układzie pokarmowym odbywa się pobieranie pokarmu, jego stopniowe rozdrabnianie, rozkład (trawienie) składników pokarmowych oraz wchłanianie produktów trawienia. Składniki pokarmowe są rozkładane przez enzymy zwykle w kilku odcinkach przewodu pokarmowego. W zależności od rodzaju wiązania chemicznego występującego w trawionych związkach organicznych, wyróżnia się enzymy: proteazy, glikozydazy, esterazy i nukleazy.
Na rysunku przedstawiono schematycznie układ pokarmowy i obieg ustrojowy układu krwionośnego.

Na podstawie: A. Michajlik, W. Ramotowski, Anatomia i fizjologia człowieka, Warszawa 1994, s. 145.

a) Oceń prawdziwość stwierdzeń dotyczących układu pokarmowego człowieka. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.

b) Określ, jakie związki organiczne są rozkładane przez glikozydazy (enzymy amylolityczne) oraz podaj oznaczenia literowe (A-F) i nazwy narządów, w których zachodzi ich trawienie.

c) Podaj nazwy naczyń krwionośnych oznaczonych na rysunku cyframi 1 i 2. Określ, które z nich charakteryzuje się wyższym stężeniem mocznika. Odpowiedź uzasadnij.

d) Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.

Po posiłku złożonym z warzyw w komórkach wątroby, biorącej udział w utrzymywaniu stałego stężenia glukozy we krwi, zachodzi
A. glikoliza – pobudzana przez glukagon.
B. glikogeneza – pobudzana przez insulinę.
C. glikogenoliza – pobudzana przez glukagon.
D. glukoneogeneza – pobudzana przez insulinę.

Nukleozydy są związkami, które powstają przez połączenie zasady azotowej purynowej lub pirymidynowej z cukrem. Natomiast nukleozydy, do których zostaje dołączona reszta kwasu fosforowego, to nukleotydy. W kwasach nukleinowych, których monomerami są nukleotydy, cukrem jest ryboza lub deoksyryboza.
Na schemacie przedstawiono nukleozydy z zasadami pirymidynowymi.

Na podstawie: B.D. Hames, N.M. Hooper, Biochemia. Krótkie wykłady, Warszawa 2002, s. 168, 189.

a) Podaj oznaczenie literowe nukleozydu, który w przedstawionej tu postaci nie występuje w kwasach nukleinowych organizmów żywych. Uzasadnij swój wybór.
b) Korzystając ze wzoru, w którym ponumerowano atomy węgla w cząsteczce cukru, określ, w którym miejscu i jakim wiązaniem może przyłączyć się do tej cząsteczki reszta kwasu fosforowego i utworzyć nukleotyd.

Powyższy zapis ilustruje działanie typowego szlaku (ciągu) enzymatycznego. W komórkach występują zarówno szlaki tzw. zdysocjowane, w których produkty poszczególnych reakcji odłączają się od enzymów, które je wytworzyły (np. cykl Krebsa, glikoliza), jak też szlaki związane z błonami biologicznymi, w których osadzone są ich enzymy, przekazujące sobie półprodukty szlaku (np. łańcuch oddechowy). Różnią się one efektywnością funkcjonowania.

a) Wskaż, którego typu szlaku enzymatycznego dotyczy każda z wymienionych cech.
Wstaw znak X w odpowiednie miejsca tabeli.

b) Wyjaśnij, w jaki sposób przedziałowa struktura wewnętrzna komórki zwiększa efektywność funkcjonowania szlaków zdysocjowanych w komórkach eukariotycznych.

W toku ewolucji u zwierząt wykształciły się różne narządy wydalnicze. Regulują one zawartość wody w organizmie, zapewniają równowagę osmotyczną, uczestniczą w pozbywaniu się substancji szkodliwych, np. leków i trucizn, oraz usuwają azotowe produkty przemiany materii. Te ostatnie najczęściej usuwane są pod postacią amoniaku, kwasu moczowego lub mocznika.

a) Podaj nazwy dwóch różnych grup makrocząsteczek, z rozkładu których pochodzą wydalane przez zwierzęta związki azotowe.

b) Wyjaśnij, dlaczego synteza mocznika zachodzi w wątrobie. W odpowiedzi uwzględnij naczynie krwionośne, którym produkty rozkładu makrocząsteczek dostają się do wątroby oraz reakcję biochemiczną zachodzącą w tym narządzie i prowadzącą do powstania azotowego substratu cyklu mocznikowego.

c) Przyporządkuj umieszczonym w tabeli typom narządów wydalniczych wymienione gatunki zwierząt i rodzaj głównego wydalanego przez te zwierzęta metabolitu azotowego.

Gatunki zwierząt: pszczoła miodna, wypławek biały, nereida różnokolorowa, wrona siwa
Metabolity azotowe: amoniak, kwas moczowy, mocznik

W cząsteczce DNA komplementarne zasady azotowe łączą się ze sobą za pomocą dwóch lub trzech wiązań wodorowych. Zasada zbudowana z dwóch pierścieni łączy się zawsze z zasadą zbudowaną z jednego pierścienia.
Na rysunku przedstawiono dwie pary komplementarnych zasad występujących w DNA.

a) Zaznacz w tabeli wiersz, w którym znajdują się właściwe nazwy zasad oznaczonych na rysunkach nr 1-4.

b) Oceń, które cechy budowy cząsteczki DNA wynikają z komplementarności zasad w budujących ją nukleotydach. Zaznacz znakiem X właściwe pola w tabeli.

Na rysunku przedstawiono pełny wzór strukturalny cząsteczki trehalozy, związku organicznego powszechnego w przyrodzie. Substancja ta topi się w temperaturze powyżej 200 ºC, znacznie słabiej niż sacharoza i glukoza rozpuszcza się w wodzie, i w dużo mniejszym stopniu od nich pochłania wodę (jest mniej higroskopijna).
Trehaloza pełni różnorodne funkcje w organizmach roślin i zwierząt. Jest materiałem zapasowym, chroni komórki przed zamarznięciem, stabilizuje strukturę białek, wchodzi w skład ściany komórkowej bakterii, grzybów i roślin, jest obecna w kutikuli oraz hemolimfie owadów. Zbadano, że poziom trehalozy w hemolimfie owadów rośnie po pierwszych przymrozkach.

a) Wśród podanych w nawiasach terminów podkreśl te, które trafnie uzupełniają poniższy tekst.

Trehalozę zaliczamy do (białek / węglowodanów / kwasów nukleinowych). Składa się ona z (heksoz / nukleotydów / aminokwasów) połączonych wiązaniem (wodorowym / peptydowym / glikozydowym). Pod względem struktury trehaloza jest (monomerem / dimerem / polimerem).

b) Wyjaśnij, dlaczego stężenie trehalozy w hemolimfie może być znacznie wyższe niż stężenie glukozy, bez istotnego wpływu na równowagę osmotyczną w organizmie owada.

c) Korzystając z tekstu, wyjaśnij, dlaczego stężenie trehalozy w hemolimfie badanych owadów wzrasta po obniżeniu się temperatury otoczenia poniżej 0 ºC.

Zbadano zawartość barwników fotosyntetycznych i plonowanie gorczycy na terenach, gdzie powietrze było w znacznym stopniu zanieczyszczone tlenkami siarki i azotu oraz na terenach niezanieczyszczonych. Wartości średnie wybranych parametrów przedstawiono w tabeli.

Na podstawie: N. Joshi, A. Chauhan, P. C. Joshi, Impact of industrial air pollutants on some biochemical parameters and yield in wheat and mustard plants, „Environmentalist” 2009, 29, s. 398–404.

a) Wskaż grupę, która stanowiła próbę kontrolną w opisanym doświadczeniu, oraz sformułuj przykładowy problem badawczy tego doświadczenia dotyczący zjawiska fotosyntezy.
b) Sformułuj hipotezę dotyczącą wpływu zanieczyszczeń powietrza na plonowanie gorczycy.
c) Zaznacz prawidłowe dokończenie zdania.

Chlorofil, biorący udział w fotosyntezie, zlokalizowany jest
A. w błonach tylakoidów.
B. w stromie chloroplastów.
C. w błonie zewnętrznej chloroplastów.
D. w przestrzeni wewnętrznej tylakoidów.