Hemochromatoza pierwotna jest chorobą dziedziczną spowodowaną mutacją genu HFE, który znajduje się w chromosomie 6. i odpowiada za kontrolę wchłaniania żelaza w komórkach nabłonka jelit. Efektem mutacji jest recesywny allel genu HFE, kodujący łańcuch białkowy enzymu, w którym tyrozyna została zastąpiona przez cysteinę. Skutkuje to zwiększonym pobieraniem żelaza z pokarmu i jego stopniowym gromadzeniem się w niektórych narządach, szczególnie w wątrobie, co może po latach wywołać uszkodzenia tych narządów.
Choroba ujawnia się przeważnie dopiero pomiędzy 40. i 60. rokiem życia. U niektórych chorych może pozostać nierozpoznana, gdyż nie daje istotnych objawów. Częściej i we wcześniejszym okresie życia diagnozowana jest u mężczyzn niż u kobiet. Hemochromatozę leczy się objawowo: chorym 1–2 razy w tygodniu upuszcza się krew w celu zmniejszenia ilości zgromadzonego żelaza. Chorzy powinni także ograniczyć spożywanie mięsa oraz nie mogą stosować preparatów zawierających witaminę C.

Na podstawie: www.prometeusze.pl/hemochromatoza.php [dostęp z dnia 12.10.2012]

a) Oceń, które stwierdzenia dotyczące hemochromatozy są prawdziwe, a które fałszywe.
Wpisz obok zdania literę F, jeżeli jest fałszywe, lub literę P, jeżeli zdanie jest prawdziwe.

b) Podaj, na czym polega mutacja powodująca zmianę w budowie białka kodowanego przez gen HFE.

c) Określ, jakie jest prawdopodobieństwo (w %), że osoba chora na hemochromatozę przekazała zmutowany allel swojemu potomstwu. Odpowiedź uzasadnij.

d) Oblicz, korzystając z prawa Hardy’ego-Weinberga, jakie jest prawdopodobieństwo, że dana osoba jest nosicielem allelu hemochromatozy, jeżeli w jej populacji częstość zmutowanego allelu genu HFE wynosi 0,05.

e) Podaj cechę fizjologii kobiet, która jest przyczyną rzadszego niż u mężczyzn ujawniania się u nich hemochromatozy. Odpowiedź uzasadnij.

f) Uzasadnij, dlaczego chorym na hemochromatozę zaleca się ograniczenie spożywania pokarmów mięsnych.

Na rycinach przedstawiono związek pomiędzy średnią wysokością roślin krwawnika (w cm) a wysokością (w metrach nad poziomem morza) stanowisk, na których one rosną i z których pozyskiwano ich nasiona do doświadczenia.

Postawiono dwie hipotezy:
I. różnice w średnim wzroście roślin krwawnika są wynikiem modyfikującego wpływu czynników środowiska na rośliny ze stanowisk na różnej wysokości nad poziomem morza;
II. różnice w średnim wzroście roślin krwawnika są efektem różnic genetycznych pomiędzy roślinami ze stanowisk położonych na różnej wysokości nad poziomem morza.

Źródło: Biologia, N. A. Campbell (red.), Poznań 2012, str. 1173.

Zaplanuj doświadczenie pozwalające rozstrzygnąć, która z hipotez (I czy II) jest prawdziwa. Określ, jaki wynik doświadczenia potwierdzi pierwszą, a jaki – drugą z hipotez.

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.

Informacja 1.
W inżynierii genetycznej do transformacji bakterii używa się m. in. wektorów plazmidowych. Aby umożliwić wyselekcjonowanie bakterii, które pobrały plazmid, często stosuje się plazmid zawierający gen oporności na antybiotyk (np. ampicylinę).

Informacja 2.
Bakterie, które mają zdolność wytwarzania potrzebnych związków organicznych (np. aminokwasów) ze składników pożywki minimalnej, określa się mianem prototroficznych. Bakterie, które w wyniku mutacji utraciły zdolność syntezy danego związku chemicznego, to bakterie auksotroficzne. Na przykład auksotrofy lizynowe nie są zdolne do samodzielnego wytwarzania aminokwasu lizyny.

Informacja 3.
Aminokwas lizyna powstaje w kilkuetapowym szlaku metabolicznym. Każda reakcja tego szlaku jest katalizowana przez inny enzym.

Informacja 4.
Rewersja to mutacja odwracająca efekt fenotypowy poprzedniej mutacji.

Przeprowadzono następujące doświadczenie: bakterie będące auksotrofami lizynowymi poddano transformacji plazmidem zawierającym gen oporności na ampicylinę.

Na podstawie przedstawionych informacji

Największym zagrożeniem dla Bałtyku jest eutrofizacja (przeżyźnienie). W wyniku spływu dużych ilości substancji organicznych zawierających azot i fosfor dochodzi między innymi do gwałtownego wzrostu ilości glonów na powierzchni morza, co ma niekorzystny wpływ na rozwój przydennych roślin naczyniowych i natlenienie głębszych warstw wody.

Na rysunku przedstawiono przykładową sieć troficzną, występującą w Morzu Bałtyckim.

Na podstawie: Baltic Sea Environment Proceedings No. 122, www.helcom.fi, [dostęp z dnia 11.06.2013]

a) Przyporządkuj wymienione w tabeli organizmy (zespoły organizmów) do poziomów troficznych i określ rodzaj pokarmu, którym się one odżywiają.

b) Wśród wymienionych gatunków ssaków spotykanych w Morzu Bałtyckim podkreśl jedyny rodzimy, skrajnie zagrożony gatunek walenia.

delfin białonosy, morświn zwyczajny, humbak, wal biskajski

c) Wyjaśnij, w jaki sposób ochrona foki szarej może przyczynić się do zmniejszenia szkodliwych skutków przeżyźnienia Morza Bałtyckiego. Uwzględnij odpowiednie zależności pokarmowe w przedstawionej sieci troficznej.

Na schemacie zostały przedstawione warunki klimatyczne charakteryzujące główne typy biomów Ameryki Północnej.

Na podstawie: Biologia, N. A. Campbell (red.), 2012, str. 1167.

a) Podaj przykładowy zestaw wartości dwóch parametrów klimatu, które są odpowiednie dla prawidłowego funkcjonowania największej liczby ukazanych na schemacie typów biomów i wymień te biomy.
b) W zakresie średnich rocznych opadów od 5 cm do 50 cm i średnich rocznych temperatur od 0°C do +3°C nie ma na schemacie zaznaczonego żadnego z głównych typów biomów Ameryki Północnej. Wskaż możliwą przyczynę tej sytuacji, wybierając jedno z poniższych wyjaśnień.

Do rodziny bobowatych (motylkowatych, Fabaceae) należą rośliny o dużej zawartości białka, takie jak groch, fasola, bób, soja, łubin czy lucerna. Cechę tę zawdzięczają symbiozie z bakteriami z rodzaju Rhizobium, bytującymi w ich brodawkach korzeniowych. Niektóre z tych roślin, np. łubin, wykorzystywane są w rolnictwie jako tzw „zielony nawóz” – wysiewany po zbiorze plonu i przyorywany, kiedy wyrośnie.

a) Wyjaśnij zależność między zdolnością roślin bobowatych do produkcji dużych ilości białka, a ich symbiozą z bakteriami z rodzaju Rhizobium.

b) Wyjaśnij, dlaczego właśnie rośliny bobowate stosuje się w rolnictwie jako „zielony nawóz”.

Wskazówki:

Rośliny wymienione w tekście żyją w symbiozie z bakteriami Rhizobium, efektem tej współpraca, która zapewnia przekształcone związki azotowe, zastanów się jakie.

Gdy pola pod uprawę zostaną obsiane roślinami z rodziny motylkowatych, które bogate w związki azotowe  (dzięki wcześniej wspomnianej współpracy) rozłożą się w glebie (po zaoraniu)  wzbogacą ją.

Mikoryza to współżycie korzeni roślin wyższych z grzybami. Niektóre rośliny bez obecności grzyba giną, inne rozwijają się bardzo słabo. Strzępki grzyba, wnikając do korzeni, zwiększają powierzchnię chłonną, utrudniają przemieszczanie się metali ciężkich do tkanek roślinnych oraz chronią roślinę przed zakażeniami bakteriami i grzybami chorobotwórczymi. Roślina przekazuje grzybom związki organiczne.

Oceń, w których z wymienionych działań można w praktyce wykorzystać zjawisko mikoryzy. Znakiem X zaznacz TAK, jeśli do tego działania celowe jest wykorzystanie mikoryzy, lub NIE, jeśli nie ma to sensu.

Na przykładzie babki lancetowatej badano stopień akumulacji ołowiu w roślinach zielnych w zależności od odległości ich stanowiska od ruchliwej drogi.

W tabeli przedstawiono wyniki pomiaru średniej zawartości ołowiu w mg·kg-1 suchej masy w częściach nadziemnych i podziemnych babki lancetowatej.

Na podstawie: Zawartość ołowiu w wybranych gatunkach roślin dwuliściennych rosnących na użytkach zielonych w pobliżu trasy szybkiego ruchu, J. Jankowska i wsp., Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych nr 30, 2007.

a) Na podstawie danych z tabeli narysuj diagram słupkowy przedstawiający różnice w zawartości ołowiu w częściach nadziemnych i podziemnych babki lancetowatej w zależności od jej odległości od drogi.
b) Sformułuj dwa wnioski odnoszące się do różnic w zawartości ołowiu, wynikających z jego akumulacji przez części nadziemne i podziemne babki lancetowatej, w zależności od odległości jej stanowiska od drogi.

Dioksyny są grupą bardzo toksycznych substancji, które mogą powodować poważne problemy zdrowotne u ludzi. Powstają między innymi w wyniku spalania paliw kopalnych, drewna i innych substancji organicznych oraz podczas wielu procesów przemysłowych. Około 95% dioksyn dostaje się do organizmu wraz z pokarmem, pozostała część poprzez układ oddechowy i przez skórę. Wysoka jest również ich akumulacja w łańcuchu pokarmowym. Dioksyny osiadają na roślinach, a następnie są pobierane wraz z pokarmem przez organizmy roślinożerne i kolejne poziomy troficzne. Stwierdzono, że dioksyny charakteryzują się dużą lipofilowością.
Dieta kur hodowanych na fermach organicznych składa się z paszy roślinnej (rośliny strączkowe, trawy, nasiona zbóż) oraz z bezkręgowców (dżdżownice, owady roślinożerne i drapieżne). Połykają one również pewną ilość gleby (piasek, żwir). Zwierzęta w chowie klatkowym otrzymują tylko paszę roślinną.

Zbadano poziom dioksyn w jajach pochodzących od kur hodowanych w fermach:
a) organicznych (wolny wybieg),
b) takich, w których kurczaki trzymane są w pomieszczeniach / kurnikach na ziemi,
c) z chowem klatkowym (klatki umieszczone w kurnikach, nad ziemią).

Wyniki badań przedstawiono w tabeli.

Na podstawie: M. De Vries, R. P. Kwakkel, A. Kijlstra, Dioxins in organic eggs: a review „NJAS – Wageningen Journal of Life Sciences”, NJAS 54-2, 2006.

a) Narysuj diagram słupkowy przedstawiający procentową zawartość dioksyn w jajach z różnych rodzajów ferm, przyjmując poziom w fermach z chowem klatkowym jako 100%.
b) Wyjaśnij, dlaczego w jajach kur z wolnego wybiegu znaleziono więcej dioksyn niż w przypadku kur z chowu klatkowego. W odpowiedzi uwzględnij dwa argumenty.
c) Naukowcy podejmują starania mające na celu wyhodowanie ras kur, które mają obniżony poziom tłuszczu w znoszonych jajach. Wyjaśnij, dlaczego takie jaja mogą mieć obniżoną zawartość dioksyn.
d) Zaproponuj kryterium, które należy uwzględnić podczas planowania lokalizacji fermy z wolnym wybiegiem, tak aby narażenie kur na działanie dioksyn było jak najmniejsze.

U pustułek dorosłe osobniki opiekują się młodymi. Przeprowadzono doświadczenie, którego celem było zbadanie zależności pomiędzy wielkością lęgów pustułek a przeżywalnością najbliższej zimy przez rodziców opiekujących się tymi lęgami.

Na diagramie przedstawiono wyniki doświadczenia.

Źródło: Biologia, N. A. Campbell (red.), Poznań 2012, str. 1180.

a) Sformułuj wniosek dotyczący szans na przeżycie najbliższej zimy przez dorosłe pustułki w zależności od wielkości ich lęgu.
b) Wskaż korzyść dla gatunku pustułek wynikającą z takiego jak na diagramie zróżnicowania przeżywalności najbliższej zimy przez pustułki-rodziców różnej płci.

Na amerykańskich wybrzeżach Oceanu Spokojnego występuje roślinożerny gatunek morskiego ślimaka Acmea digitalis, którym żywią się ptaki. Dojrzałe osobniki tego gatunku występują w dwóch barwnych odmianach muszli – jasnej i ciemnej, natomiast muszle większości młodych ślimaków mają barwę pośrednią. Osobniki o ciemno zabarwionej muszli żyją na powierzchni ciemnych skał, natomiast te o muszlach jasnych gromadzą się wśród kolonii jasno ubarwionego gatunku osiadłego skorupiaka. Zaobserwowano, że wszystkie bez wyjątku larwy tego ślimaka osadzają się na ciemnej skale, a dopiero potem niektóre młode osobniki wędrują w kierunku kolonii skorupiaków, przy czym te najciemniejsze nie opuszczają powierzchni nagiej skały.

Zaznacz rodzaj czynnika selekcyjnego (1, 2 lub 3) oddziałującego na opisany gatunek ślimaka i poprawne dokończenie zdania określającego działanie tego czynnika (A-D).

Endostyl to orzęsione zagłębienie występujące na dnie gardzieli pierwotnych strunowców. Badania wykazały, że tarczyca ssaków rozwija się z tych samych struktur zarodkowych, co endostyl.

Zaznacz nazwę procesu ewolucyjnego oraz rodzaj narządów, które ilustruje powyższy przykład.