Organizmy modelowe są używane m.in. do badania zależności między genami, szlakami sygnałowymi i metabolizmem. Homeostaza lipidów i glukozy jest w podobny sposób kontrolowana u bezkręgowców i ssaków – za pomocą ścieżki sygnałowej uruchamianej przez insulinę.
W celu określenia, czy dieta wysokotłuszczowa wpływa na metabolizm węglowodanów, lipidów i białek, przeprowadzono badania z wykorzystaniem identycznych genetycznie samic szczepu w 1118 wywilżny karłowatej (Drosophila melanogaster) podzielonych na dwie grupy:

grupa I – osobniki hodowane na pożywce standardowej, wykorzystywanej w laboratoriach
do hodowli wywilżny i zapewniającej jej wszystkie niezbędne do normalnego rozwoju składniki odżywcze;
grupa II – osobniki hodowane na pożywce standardowej, do której dodano oleju kokosowego
(pożywka o dużej zawartości tłuszczów nasyconych).
Po tygodniu oznaczono zawartość określonych metabolitów u osobników należących do każdej z grup.

Na poniższych wykresach przedstawiono zawartość względną kwasów tłuszczowych (A) oraz zawartość względną wybranych metabolitów (B) w ciele much karmionych pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych, w porównaniu z zawartością tych związków w 1 mg masy ciała much karmionych pożywką standardową.

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

2. Wyjaśnij, dlaczego doświadczenie przeprowadzono na genetycznie identycznych osobnikach tej samej płci Drosophila melanogaster – należących do jednego szczepu w 1118.

 

3. Określ, która grupa Drosophila melanogaster – I czy II – stanowiła w opisanym doświadczeniu próbę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.

 

4. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby stanowiły poprawną interpretację uzyskanych wyników opisanego doświadczenia. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Zaobserwowany u osobników wywilżny karłowatej odżywiających się pokarmem bogatotłuszczowym (spadek / wzrost) poziomu kwasu mlekowego świadczy o (zmniejszeniu / zwiększeniu) intensywności przemian kwasu pirogronowego w cytozolu ich komórek. Zaobserwowane zaburzenia w metabolizmie kwasu pirogronowego mogą być efektem zwiększonej intensywności (redukcji / utleniania) kwasów tłuszczowych, jako że w wyniku tego procesu powstaje acetylokoenzym A, dostarczający grupy acetylowe do cyklu Krebsa.

Paklitaksel to związek chemiczny wyizolowany z kory cisa krótkolistnego (Taxus brevifolia). Stosuje się go w leczeniu m.in. raka sutka, jajnika i płuc. Działanie paklitakselu polega na stabilizacji mikrotubul i zahamowaniu ich depolimeryzacji, co uniemożliwia ich skracanie. Apigenina jest flawonem występujący
m m.in. w kwiatach rumianku, pietruszce i selerze.

Poniżej przedstawiono wykres ilustrujący odsetek komórek nowotworowych, które pozostały żywe po 24 godzinach od podania paklitakselu (Pak), apigeniny (Api) lub obu związków razem (Pak i Api).

Słupki błędów wskazują odchylenie standardowe.

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

Paklitaksel jest przyczyną zatrzymania cyklu komórkowego w fazie

 

2. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis interpretacji przedstawionego wykresu. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Paklitaksel i apigenina podane razem powodują, że po 24 godzinach przeżywaśrednio około (50% / 80%) komórek. Na podstawie wykresu zamieszczonego we wprowadzeniu do zadania można stwierdzić, że podanie paklitakselu i apigeniny (razem / oddzielnie) będzie – średnio rzecz biorąc – skuteczniejsze w terapii raka niż podawanie ich (razem / oddzielnie).

W celu wykazania, że intensywność fermentacji alkoholowej przeprowadzanej przez drożdże piekarnicze zależy od warunków środowiskowych, uczniowie przygotowali trzy różne zestawy doświadczalne (A–C), przedstawione na rysunku poniżej. W skład każdego z nich wchodziła kolba wypełniona zawiesiną drożdży w wodnym roztworze cukru (glukozy), ale inny był sposób zamknięcia naczynia lub kolba pozostała otwarta. Wszystkie trzy zestawy były regularnie wytrząsane i utrzymywane w temperaturze 30 °C – optymalnej dla wzrostu drożdży.

1. Określ, w którym zestawie (A–C) fermentacja alkoholowa zachodziła z najmniejszą intensywnością, a w którym – z największą. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do warunków panujących w każdym z zestawów.

Fermentacja zachodziła z:
1. najmniejszą intensywnością w zestawie  , ponieważ
2. największą intensywnością w zestawie  , ponieważ

 

2. Uzupełnij poniższy schemat reakcji fermentacji alkoholowej – wybierz właściwe związki chemiczne spośród wymienionych poniżej i wpisz je w odpowiednie miejsca.

2 pirogronian
2 dwutlenek węgla
2 NADH + 2H+
2 ATP

Peroksysomy to pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną biologiczną, występujące w komórkach roślinnych i zwierzęcych. Od innych struktur błoniastych w komórce odróżnia je m.in. obecność enzymu – katalazy. Zawierają one także różne enzymy z grupy oksydoreduktaz. Nazwa peroksysomów pochodzi od angielskiej nazwy nadtlenku wodoru – hydrogen peroxide (H2O2), który jest toksyczny dla komórek, a powstaje w peroksysomach w procesach utleniania i jest rozkładany przez katalazę. Szczególnie duże i liczne występują np. w komórkach wątrobowych (hepatocytach) i w bulwach ziemniaka.
Uczniowie zaplanowali doświadczenie, którego celem było określenie optymalnej temperatury dla działania katalazy występującej w komórkach bulwy ziemniaka. Przygotowali sok z bulwy ziemniaka, który rozdzielili w równej objętości (po 5 ml) do 30 probówek, umieszczonych po sześć w termostatach ustawionych na temperaturę: 0, 10, 20, 30 i 40 °C.

 

 

1. Zaplanuj dalszy ciąg tego doświadczenia tak, aby umożliwił określenie optymalnej temperatury dla działania katalazy.

Nazwa lub wzór związku chemicznego, którego należy użyć:

Sposób zastosowania tego związku chemicznego:

Oczekiwany jakościowy wynik reakcji:

Metoda ilościowego określenia wyniku reakcji:

 

2. Opisz próbę kontrolną, która pozwoli wykazać, że rozkład H2O2 w tym doświadczeniu miał charakter enzymatyczny.

 

3. Wyjaśnij, jakie znaczenie dla funkcjonowania komórki ma obecność katalazy w peroksysomach – wyodrębnionych przedziałach komórkowych, w których powstaje nadtlenek wodoru.

Na schemacie w sposób uproszczony przedstawiono proces fosforylacji fotosyntetycznej.

1. Wybierz i zaznacz rodzaj fosforylacji fotosyntetycznej przedstawionej na schemacie. Odpowiedź uzasadnij.

A. fosforylacja cykliczna
B. fosforylacja niecykliczna

Uzasadnienie:

 

2. Wymień dwa produkty procesu przedstawionego na schemacie, które łącznie są określane jako „siła asymilacyjna”, oraz podaj, na jakich etapach fazy fotosyntezy niezależnej od światła każdy z nich jest wykorzystywany.

1.

2.

Gen TP53, zwany „strażnikiem genomu”, jest genem supresorowym, którego mutacje mogą być przyczyną nowotworów. Badania wykazały, że w ok. 50% przypadków nowotworów u ludzi stwierdzono mutacje w obrębie genu TP53. Białko p53 kodowane przez ten gen ma wiele funkcji – do najważniejszych jego zadań należy regulacja przejścia komórki z fazy G 1 do fazy S. Prawidłowe białko p53 jest przyczyną zatrzymania cyklu komórkowego w fazie G 1 oraz indukowania naprawy DNA, gdy wykryje uszkodzenia DNA spowodowane czynnikami mutagennymi. Skuteczna naprawa DNA pozwala kontynuować cykl komórkowy. Jeżeli naprawa się nie powiedzie, białko p53 powoduje aktywację genu BAX, który uruchamia procesy prowadzące do apoptozy. Na poniższym schemacie przedstawiono cykl komórkowy.

1. Opisom faz cyklu komórkowego wymienionym w tabeli przyporządkuj ich oznaczenia wybrane spośród: G1, G2, M, S.

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

Brak aktywacji genu BAX w komórce z delecją genu TP53 może doprowadzić do

W komórkach eukariotycznych gradient protonowy jest wykorzystywany zarówno do syntezy ATP, jak i do transportu niektórych metabolitów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną.
Na poniższym schemacie przedstawiono proces transportu pirogronianu i kwasu ortofosforowego (P i ).

 

 

 

 

1. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały powstawanie gradientu protonowego w mitochondriach. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Elektrony pochodzące ze zredukowanych podczas cyklu Krebsa dinukleotydów – NADH oraz FADH2 – są przenoszone na cząsteczkę (dwutlenku węgla / tlenu) poprzez łańcuch
przenośników elektronów związanych z (wewnętrzną / zewnętrzną) błoną mitochondrialną. Energia uwolniona podczas przepływu elektronów przez łańcuch oddechowy jest
wykorzystywana do transportu protonów, które przemieszczają się w kierunku ich (mniejszego / większego) stężenia do przestrzeni międzybłonowej mitochondrium, gdzie panuje (niższe / wyższe) pH niż w matriks mitochondrium.

 

2. Uzasadnij, że dla efektywnego zachodzenia procesów oddychania wewnątrzkomórkowego konieczny jest ciągły transport kwasu ortofosforowego (Pi) oraz ADP do wnętrza mitochondrium.

 

3. Uzupełnij tabelę – wpisz nazwy opisanych etapów oddychania komórkowego.

Poniżej przedstawiono dokumentację obserwacji mikroskopowej pewnego jednokomórkowego organizmu: A – mikrofotografię z transmisyjnego mikroskopu elektronowego oraz B – rysunek będący jej interpretacją.

 

 

Określ, czy obserwowaną komórką była komórka bakteryjna, czy – komórka grzybowa. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do jednej widocznej na ilustracji cechy budowy odróżniającej komórkę bakteryjną od komórki grzybowej.

Mikrokosmki to palczaste wypustki cytoplazmatyczne wielu komórek nabłonkowych. Utrzymują one swój kształt dzięki pęczkom filamentów aktynowych tworzących ich cytoszkielet. Niektóre nabłonki charakteryzują się występowaniem bardzo licznych mikrokosmków, np. nabłonek jelita cienkiego czy nabłonek kanalika nerkowego. Badania z ostatnich lat wykazały również, że powierzchnia ciała tasiemców jest pokryta nabłonkiem z licznymi mikrokosmkami, w tym przypadku nazywanymi mikrotrychami.

 

1. Wykaż związek między obecnością licznych mikrotrychów na powierzchni ciała dorosłych tasiemców a ich trybem życia i sposobem odżywiania się.

 

2. Wybierz i podkreśl wszystkie procesy, w których uczestniczą mikrokosmki nabłonka kanalika nerkowego.

ultrafiltracja
resorpcja zwrotna
sekrecja kanalikowa
wydzielanie adrenaliny

 

3. Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące roli filamentów aktynowych w komórce zwierzęcej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Jądro komórkowe zawiera materiał genetyczny w postaci DNA. W jądrze komórkowym zachodzą intensywne procesy anaboliczne.

1. Zaznacz strukturę komórkową, w której skład wchodzą substancje wytwarzane wewnątrz jądra komórkowego.

A. gładka siateczka śródplazmatyczna
B. rybosom
C. aparat Golgiego
D. lizosom

2. Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące komórek eukariotycznych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

Na poniższym rysunku przedstawiono jeden z etapów translacji. Literami: E, P i A zaznaczono trzy miejsca funkcyjne rybosomu.

1. Podaj nazwę aminokwasu oznaczonego na rysunku literą X.

Nazwa aminokwasu:

 

2. Oceń czy poniższe stwierdzenia dotyczące rybosomów w komórkach eukariotycznych są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

 

3. Do funkcji rybosomu 1.–4., pełnionych podczas translacji przez poszczególne miejsca funkcyjne rybosomu, przyporządkuj ze schematu ich odpowiednie oznaczenia wybrane
spośród: E, P lub A.

1. Przyłączanie inicjatorowego tRNA rozpoczynającego translację:
2. Wiązanie aminoacylo-tRNA:
3. Wiązanie peptydylo-tRNA:
4. Uwalnianie z rybosomu wolnego tRNA:

 

4. Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały one prawdziwe informacje dotyczące translacji. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

Do połączenia podjednostek rybosomu dochodzi tylko w przypadku przyłączenia do (małej /
dużej) podjednostki odpowiedniego rodzaju kwasu nukleinowego – (tRNA / końca 3ʹ mRNA /
końca 5ʹ mRNA). Zachodzi wtedy proces (inicjacji / elongacji / terminacji) translacji.

Rozwój metod analizy chromosomów umożliwił rutynowe badanie kariotypów w celu wykrycia występujących w nich nieprawidłowości. Opracowano technikę, dzięki której w krótkim czasie, stosując fitohemaglutyninę stymulującą podziały komórkowe, można otrzymać z krwi obwodowej noworodka dużą liczbę komórek (np. limfocyty T). Po odpowiednim przygotowaniu w tych komórkach można łatwo rozróżnić i policzyć pod mikroskopem chromosomy. Aby móc je obserwować, stosowana jest najpierw kolchicyna, hamująca podziały komórkowe w stadium metafazy mitozy, a następnie indukuje się pęcznienie komórek, aby ułatwić rozdzielenie się
chromosomów.

Na rysunku przedstawiono metodę analizy chromosomów z krwi obwodowej.

1. Wyjaśnij, dlaczego do opisanego badania wybrano z ludzkiej krwi limfocyty, a nie – erytrocyty. W odpowiedzi uwzględnij budowę obu rodzajów komórek.

 

2. Wyjaśnij, dlaczego użycie kolchicyny i roztworu soli bez wcześniejszego zastosowania fitohemaglutyniny byłoby niewystarczające do obserwacji chromosomów.

 

3. Uzasadnij, że w przedstawionym badaniu nie można umieścić limfocytów w wodzie destylowanej, ale należy umieścić je w odpowiednim roztworze soli.

Zrąb błon plazmatycznych tworzy dwuwarstwa lipidowa, której głównym składnikiem są cząsteczki fosfolipidów. Ta dwuwarstwa jest półpłynna, ponieważ cząsteczki lipidów nieustannie się w niej przemieszczają. Płynność dwuwarstwy zależy m.in. od budowy cząsteczek fosfolipidów – jest ona tym bardziej płynna, im więcej w niej cząsteczek fosfolipidów z krótkimi i nienasyconymi łańcuchami węglowodorowymi. Na płynność błon ma również wpływ temperatura – jej wzrost skutkuje zwiększeniem płynności dwuwarstwy.
Organizmy jednokomórkowe, które stale muszą dostosowywać się do różnych temperatur, zmieniają skład fosfolipidowy swoich błon komórkowych tak, aby utrzymać względnie stały stopień ich płynności. Na schematach przedstawiono dwuwarstwę lipidową (A) i budowę cząsteczki fosfolipidu (B) na przykładzie fosfatydylocholiny, której jeden łańcuch jest nienasycony.

Spośród przykładów A–D wybierz i zaznacz ten rodzaj ruchu cząsteczek fosfolipidów, który jest najmniej prawdopodobny w obrębie dwuwarstwy lipidowej błony komórkowej.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały one informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Gdy temperatura środowiska wzrasta, to płynność błony komórkowej organizmu jednokomórkowego (się zmniejsza / się zwiększa). Temu zjawisku przeciwdziała zmiana składu błony komórkowej, która polega na (zmniejszeniu / zwiększeniu) udziału cząsteczek
o dłuższych łańcuchach węglowodorowych z mniejszą liczbą wiązań podwójnych.

Podaj nazwę lipidu występującego w błonie komórkowej zwierząt, innego niż fosfatydylocholina, którego cząsteczki zmniejszają płynność dwuwarstwy lipidowej.

Fibroblasty to wrzecionowate komórki tkanki łącznej, zachowujące zdolność do podziałów mitotycznych. Mogą z nich powstawać inne typy komórek tkanki łącznej. Jeden z takich szlaków przemian przedstawiono na schemacie.

Oceń, czy prawdziwe jest stwierdzenie „Liczba komórek tłuszczowych u dorosłego człowieka jest stała”. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając właściwości fibroblastów.

Białka histonowe są odpowiedzialne za pierwszy poziom upakowania DNA w chromatynie organizmów eukariotycznych. Rdzeń każdego nukleosomu tworzą białka histonowe z klas: H2A, H2B, H3 i H4. Chemiczne modyfikacje histonów mają bezpośredni wpływ na regulację ekspresji informacji genetycznej. Synteza białek histonowych w komórce odbywa się głównie w fazie S cyklu komórkowego. Analiza składu aminokwasowego białka histonowego H3, składającego się ze 136 aminokwasów, wykazała obecność wszystkich rodzajów aminokwasów z wyjątkiem tryptofanu. Jednocześnie stwierdzono w nim wysoką zawartość lizyny i argininy oraz obecność cysteiny.

 

1. Na podstawie przedstawionych informacji i własnej wiedzy uzupełnij tekst dotyczący białka histonowego H3 tak, aby powstał poprawny jego opis. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Strukturę pierwszorzędową białka histonowego H3 tworzy 136 aminokwasów, które są połączone wiązaniami (peptydowymi / wodorowymi). Histony H3 cechuje znaczna zawartość aminokwasów, które mają charakter (zasadowy / kwasowy / obojętny), dzięki czemu mogą oddziaływać (kowalencyjnie / elektrostatycznie) z DNA.

 

2. Wyjaśnij, dlaczego w komórce eukariotycznej produkcja białek histonowych w większości odbywa się w fazie S cyklu komórkowego, chociaż ogólne tempo syntezy białek w tej fazie jest niskie.