Poniżej przedstawiono trzy sumaryczne reakcje opisujące asymilację dwutlenku węgla przez różne grupy organizmów autotroficznych.

Podaj, która z powyższych reakcji jest charakterystyczna dla chemosyntezy, a która – dla fotosyntezy przeprowadzonej przez niektóre bakterie siarkowe, np. purpurowe. W każdym przypadku uzasadnij swój wybór.

Fotoperiodyzm jest wynikiem ewolucyjnego przystosowania się roślin do życia w warunkach panujących na określonych szerokościach geograficznych. Tytoń (Nicotiana L.) jest rośliną dnia krótkiego. Na rysunkach A i B przedstawiono dwie rośliny tytoniu, uprawiane przez taki sam okres, ale w różnych warunkach oświetlenia.

Na podstawie: http://www.canstockphoto.pl/ilustracje/nikotyna.html#file_view.php?id=7103423

Określ warunki oświetlenia (długość dnia), w jakich rozwijał się tytoń przedstawiony na rysunku B. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do warunków, w jakich zakwita ta roślina.

Podczas kiełkowania nasion zachodzi wiele przemian metabolicznych zapewniających prawidłowy wzrost i rozwój siewki. W tabeli przedstawiono skład chemiczny substancji zapasowych nasion (% suchej masy) niektórych roślin.

Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 2002.

1. Wybierz z tabeli roślinę, w której nasionach najintensywniej zachodzi glukoneogeneza podczas kiełkowania. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając skład substancji zapasowych w nasionach.
2. Na podstawie danych z tabeli wyjaśnij, dlaczego w diecie wegetariańskiej osób dorosłych jednym z podstawowych produktów spożywczych są nasiona soi i innych roślin strączkowych.

W komórkach roślinnych organellami, w których wytwarzane jest ATP, są chloroplasty i mitochondria. W procesach życiowych roślina wykorzystuje energię z obydwu źródeł – powstającą podczas fotosyntezy i w procesie oddychania tlenowego.

Wyjaśnij, dlaczego ATP, które jest wytwarzane w chloroplastach, nie jest wykorzystywane w wymagających nakładu energii procesach przebiegających w cytoplazmie komórki roślinnej.

Oceń prawdziwość informacji dotyczących przebiegu procesu fotosyntezy. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.

Na wykresie przedstawiono wyniki pomiarów natężenia transpiracji i pobierania wody przez roślinę słonecznika w zależności od pory dnia.

Na podstawie: J. Kopcewicz, S. Lewak, Fizjologia roślin, Warszawa 2002.

a) Na podstawie przedstawionych wyników badania sformułuj wniosek dotyczący zmian wielkości (natężenia) transpiracji i pobierania wody przez roślinę w ciągu doby.
b) Wyjaśnij, w jaki sposób transpiracja przyczynia się do zwiększenia poboru wody z gleby.

Nasiona większości roślin zawierają duże ilości substancji zapasowych, które w okresie kiełkowania umożliwiają zarodkowi wzrost i rozwój w siewkę, do czasu osiągnięcia zdolności samodzielnego wytwarzania asymilatów. Bielmo rozwija się z zapłodnionej komórki centralnej woreczka zalążkowego. Niekiedy zamiast bielma, lub obok niego, funkcję tkanki odżywczej pełni zachowany ośrodek zalążka – obielmo.
Na schematach przedstawiono budowę dwóch nasion: A i B.

Na podstawie: A. Szweykowska, J. Szweykowski, Botanika. Morfologia, t. I, Warszawa 2008.

1. Który z opisanych na rysunku elementów budowy każdego z nasion zawiera największą ilość materiałów zapasowych. Podaj jego nazwę oraz wskaż jego ploidalność (1n, 2n lub 3n).
2. Uzasadnij, że woda jest czynnikiem niezbędnym w procesie kiełkowania nasion.

Na schemacie przedstawiono zestaw badawczy do doświadczenia, w którym badano proces oddychania zachodzący podczas kiełkowania nasion grochu.

Na podstawie: http://meritum.mscdn.pl

a) Określ, które procesy zaobserwuje się w czasie przeprowadzania przedstawionego doświadczenia. Zaznacz T (tak), jeśli ten proces można zaobserwować, albo N (nie) – jeśli tego procesu nie można zaobserwować.

b) Opisz, jaka powinna być próba kontrolna do tego doświadczenia.

Przeprowadzono eksperyment, którego celem było ustalenie substratu będącego źródłem tlenu wydzielanego podczas fotosyntezy. W doświadczeniu wykorzystano ciężki izotop tlenu: 18 O.

Doświadczenie przeprowadzono na dwóch próbach, w których zastosowano:
– w próbie 1. – wodę z izotopem tlenu
– w próbie 2. – dwutlenek węgla wzbogacony izotopem tlenu.

Po przeprowadzeniu doświadczenia w obu próbach stwierdzono obecność izotopu, ale w różnych produktach fotosyntezy – co przedstawiono uproszczonymi równaniami zapisanymi poniżej.

Legenda: ciężki izotop tlenu 18 O oznaczono symbolem O*.

Na podstawie: Biologia, red. N.A. Campbell, Poznań 2012.

Na podstawie przedstawionego doświadczenia sformułuj wniosek, w którym określisz substrat stanowiący źródło tlenu wydzielanego podczas fotosyntezy.

Procesy zachodzące podczas fotosyntezy polegają na przekształcaniu energii świetlnej w energię chemiczną zgromadzoną w związkach organicznych.

a) Uporządkuj wymienione procesy (A–E) zachodzące podczas fotosyntezy, zgodnie z kolejnością ich zachodzenia. Zapisz ich oznaczenia literowe we właściwej sekwencji.

A. synteza trioz
B. absorbcja światła przez chlorofil
C. synteza heksoz
D. synteza ATP i NADPH2
E. wzbudzanie elektronów chlorofilu

b) Podaj czynnik środowiskowy, który ogranicza występowanie organizmów fotosyntetyzujących w morzach i oceanach na głębokości poniżej 100 m.

Mechanizm działania komórek szparkowych związany jest z przemieszczaniem się jonów i związków organicznych między komórkami szparkowymi i epidermalnymi. Zwłaszcza zmiany stężenia jonów K+, które wpływają na stopień uwodnienia cytoplazmy, są ściśle powiązane ze stanami otwarcia lub zamknięcia szparki. Stwierdzono, że wzrost stężenia K+ skutkuje zwiększeniem uwodnienia cytoplazmy komórek szparkowych.
W tabeli poniżej przedstawiono zawartość jonów potasu w komórkach aparatu szparkowego bobu.

Na podstawie: H. Marschner, Marschner’s Mineral Nutrition of Higher Plants, Academic Press Elsevier, 2012.

a) Uzupełnij tabelę, wykorzystując określenia podane w nawiasach – tak, aby ilustrowała ona poprawną zależność występującą w aparatach szparkowych.

b) Wyjaśnij, w jaki sposób zmniejszenie stopnia rozwarcia szparek wpływa na utrzymanie zrównoważonej gospodarki wodnej rośliny, w sytuacji zmniejszonej dostępności wody w podłożu.

Skrętnicę, która jest nitkowatym glonem zawierającym spiralnie skręcony chloroplast, umieszczono w roztworze zawierającym zdolne do aktywnego ruchu bakterie tlenowe. Wykonano trzy powtórzenia doświadczenia (A-C), które różniły się sposobem oświetlenia wybranej komórki skrętnicy:

– zestaw A – komórka skrętnicy była oświetlona światłem białym punktowo w dwóch miejscach (1 i 2)
– zestaw B – komórka skrętnicy była oświetlona równomiernie światłem białym
– zestaw C – komórka skrętnicy była oświetlona punktowo światłem czerwonym w miejscu (3) i zielonym – w miejscu (4).

Każdy z zestawów był zabezpieczony przed dostaniem się powietrza atmosferycznego z zewnątrz. Po pewnym czasie można było zaobserwować charakterystyczne rozmieszczenie bakterii wokół komórek skrętnicy. Warunki i wyniki doświadczenia zilustrowano na poniższych rysunkach.

Na podstawie: D.O. Hall, K.K. Rao, Fotosynteza, Warszawa 1999.

1. Wyjaśnij, czym jest spowodowany sposób rozmieszczenia bakterii przedstawiony na rysunku B. W odpowiedzi uwzględnij odpowiedni proces zachodzący w komórce skrętnicy.

2. Spośród podanych propozycji wybierz dwa właściwe sformułowania problemu badawczego i dwa odpowiednio sformułowane wnioski dotyczące przedstawionych doświadczeń. Wpisz numery tych propozycji w wyznaczone miejsca.

1. Wpływ barwy światła na zachodzenie procesu fotosyntezy w komórkach skrętnicy.
2. W procesie fotosyntezy komórki skrętnicy wykorzystują światło o czerwonej barwie.
3. W którym obszarze komórki skrętnicy zachodzi proces fotosyntezy?
4. Badania nad wykorzystaniem światła w procesie fotosyntezy.
5. W cytozolu skrętnicy nie zachodzi faza fotosyntezy zależna od światła.

Problemy badawcze: …
Wnioski: …

3. Oceń, czy na podstawie przedstawionych doświadczeń można stwierdzić, że bakterie wykazują fototaksję dodatnią – przemieszczają się w kierunku światła. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając odpowiedni zestaw doświadczalny.

Przeprowadzono doświadczenie badające intensywność zachodzenia pewnego procesu w liściu wybranej rośliny. Poniżej przedstawiono opis przebiegu doświadczenia i uzyskane wyniki.
Obie strony blaszki liścia wybranej rośliny zakryto suchymi papierkami kobaltowymi. Suchy papierek kobaltowy ma kolor niebieski, natomiast wilgotny zmienia kolor na różowy. Ogonek liścia umieszczono w probówce z wodą, na której powierzchnię naniesiono warstwę oleju. Trzeci taki sam papierek, zawieszono na statywie w pewnej odległości od liścia. Cały zestaw badawczy umieszczono pod szklanym kloszem, zapewniając jednocześnie optymalne warunki oświetlenia i temperatury.
W poniższej tabeli zamieszczono wyniki doświadczenia.

1. Podaj nazwę procesu zachodzącego w roślinie, którego efektem była zmiana barwy papierków kobaltowych umieszczonych na liściu.
2. Podaj, w jakim celu pod kloszem umieszczono zawieszony na statywie papierek kobaltowy. Odpowiedź uzasadnij.
3. Poniżej numerami I–IV oznaczono opisy rozmieszczenia aparatów szparkowych w liściu, a literami A-C oznaczono przykłady środowisk życia roślin.

Rozmieszczenie aparatów szparkowych w liściu
I. aparaty szparkowe występują tylko na górnej powierzchni blaszki liściowej
II. dużo aparatów szparkowych występuje w skórce dolnej, brak lub nieliczne aparaty szparkowe w skórce górnej
III. aparaty szparkowe są obecne po obu stronach liścia, ale więcej występuje na górnej powierzchni blaszki liściowej
IV. brak aparatów szparkowych w skórce górnej i dolnej liścia

Środowisko życia roślin
A. wodne (liść rośliny wodnej całkowicie zanurzonej)
B. wodno-atmosferyczne (pływający liść rośliny wodnej, którego ogonek jest całkowicie zanurzony, a blaszka leży na powierzchni wody)
C. lądowe (liść rośliny lądowej otoczony powietrzem atmosferycznym)

Uzupełnij poniższe zdanie. Wpisz w wyznaczone miejsca odpowiednie oznaczenia wybrane spośród opisów I–IV i przykładów A–C tak, aby powstała informacja prawdziwa.

Na podstawie wyników doświadczenia można przypuszczać, że w liściu badanej rośliny (wybierz spośród I–IV) ………. , a więc jest to liść rośliny żyjącej w środowisku (wybierz spośród A–C) ……….

Rośliny dnia długiego to rośliny zakwitające podczas pory roku, w której dni są dłuższe od pewnej krytycznej wartości długości dnia. Rośliny dnia krótkiego to rośliny kwitnące podczas dni krótszych od pewnej krytycznej wartości. Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było określenie, czy u roślin występuje substancja powodująca zakwitanie, która przy odpowiednim dla danej rośliny fotoperiodzie pobudza pąki do rozwoju w kwiaty. W tym celu niekwitnącą roślinę dnia długiego zaszczepiono na kwitnącej roślinie dnia krótkiego i poddano działaniu krótkiego dnia. Wynik doświadczenia przedstawiono na rysunku.

Na podstawie: Biologia, red. N.A. Campbell, Poznań 2012.

Opisz wynik doświadczenia przedstawiony na ilustracji oraz przedstaw jego możliwą przyczynę, korzystając z informacji podanych w tekście i własnej wiedzy.

Na wykresie przedstawiono wyniki uzyskane w pewnym doświadczeniu dotyczącym fotosyntezy.

Na podstawie: http://www.klimatazdrowie.pl/index.php?strona=zagadnienia&artykul=22 [dostęp: 28.11.2014].

a) Na podstawie analizy wykresu sformułuj hipotezę, której słuszność potwierdzają wyniki tego doświadczenia.
b) Wyjaśnij, dlaczego nie można zbadać wyłącznie wpływu natężenia światła lub wpływu stężenia CO2 na intensywność fotosyntezy, bez obecności drugiego z czynników.