Przeprowadzono doświadczenie na hodowli ameb, którą podzielono na dwie próby: I i II.
W obydwu próbach była taka sama liczba komórek. Do komórek w każdej z prób wprowadzono
mikropętle, przy czym:
w próbie I – z komórek za pomocą mikropętli usunięto jądra komórkowe,
w próbie II – z komórek mikropętle wycofano bez usunięcia jąder komórkowych.
Sposób przeprowadzenia doświadczenia przedstawiono na poniższych rysunkach.
Wyniki doświadczenia:
w próbie I – po zabiegu ameby przestały rosnąć, przestały się dzielić i po pewnym czasie obumarły
w próbie II – ameby nadal rosły i dzieliły się.
Na podstawie: E.P. Solomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2011.
a)
Sformułuj problem badawczy opisanego doświadczenia.
b)
Podaj, która grupa ameb – I czy II – była grupą kontrolną. Określ jej rolę w interpretacji wyników doświadczenia.
c)
Wyjaśnij, dlaczego ameby obumierały dopiero po pewnym czasie, a nie od razu po usunięciu jądra komórkowego.
Pantofelki żyjące w środowisku hipotonicznym przeniesiono do środowiska dla nich
izotonicznego. U pantofelków za regulację ilości wody w komórce odpowiadają wodniczki
tętniące.
Określ, jak zmieni się – obniży się czy wzrośnie – aktywność wodniczek tętniących
pantofelków po opisanej zmianie środowiska. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając
zjawisko osmozy.
Kwas foliowy (witamina z grupy B) jest niezbędny przy podziale komórkowym i dlatego
odgrywa szczególną rolę w tkankach, w których podziały komórkowe są intensywne. Pełni on
funkcję koenzymu w reakcjach przenoszenia grup jednowęglowych w procesie syntezy zasad
purynowych i pirymidynowych. Podczas tych reakcji kwas foliowy ulega utlenieniu,
a regenerowanie polega na ponownej jego redukcji. Antagonistą kwasu foliowego jest
metotreksat (MTX). Wiąże się on z centrum aktywnym enzymu odpowiedzialnego za reakcję
redukcji kwasu foliowego 10 000 razy silniej niż naturalny substrat. Metotreksat działa
swoiście na dzielące się komórki, głównie w fazie S cyklu komórkowego, i dlatego jest
stosowany w leczeniu wielu chorób nowotworowych. Ubocznym skutkiem opisanej
chemioterapii okazuje się wpływ leku na inne prawidłowo dzielące się komórki organizmu, np.
na niewyspecjalizowane komórki szpiku kostnego.
Na podstawie: J. Berg, J. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.
14.1. (0–1)
Zaznacz właściwe dokończenie zdania wybrane spośród A–B oraz jego poprawne uzasadnienie wybrane spośród 1.–3.
Po podaniu MTX zachodzi inhibicja
A.
kompetycyjna,
ponieważ
1.
metotreksat, podobnie jak kwas foliowy, pełni funkcję koenzymu w reakcjach redukcji grup jednowęglowych.
2.
metotreksat wiąże się z centrum aktywnym enzymu odpowiedzialnego za reakcję redukcji kwasu foliowego.
B.
niekompetycyjna,
3.
metotreksat zmienia kształt centrum aktywnego enzymu katalizującego redukcję kwasu foliowego, co jest przyczyną wypierania cząsteczek tego kwasu.
14.2. (0–1)
Określ, czy podczas leczenia pacjenta chemioterapią, z wykorzystaniem dużych dawek MTX, można odwrócić inhibicję reakcji redukcji kwasu foliowego za pomocą wysokiej dawki tego kwasu. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do właściwości metotreksatu.
14.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego metotreksat jest najbardziej toksyczny dla dzielących się komórek w fazie S cyklu komórkowego. W odpowiedzi uwzględnij rolę kwasu foliowego w procesie zachodzącym w tej fazie.
14.4. (0–1)
Podaj, dlaczego jednym ze skutków ubocznych stosowania małych dawek metotreksatu jest zahamowanie wytwarzania przeciwciał w organizmie. W odpowiedzi odnieś się do komórek układu odpornościowego.
W celu sprawdzenia, czy na przejście komórek do fazy M cyklu komórkowego mogą mieć
wpływ związki chemiczne zawarte w cytoplazmie innych komórek będących w fazie M,
przeprowadzono doświadczenie w dwóch wariantach: A i B. W doświadczeniu wykorzystano
oocyty żaby Xenopus, które są wygodnym obiektem sprawdzania aktywności czynników
kierujących komórkę do fazy M, gdyż mają one zakończoną replikację DNA i są zatrzymane
tuż przed fazą podziału jądra komórkowego.
Z oocytu żaby Xenopus, znajdującego się w interfazie cyklu komórkowego, pobrano
cytoplazmę, następnie wstrzyknięto ją do innego oocytu tej żaby, znajdującego się
w interfazie.
Z dzielącego się jaja żaby Xenopus, znajdującego się w fazie M cyklu komórkowego,
pobrano cytoplazmę, następnie wstrzyknięto ją do oocytu tej żaby, znajdującego się
w interfazie.
Przebieg doświadczenia i jego wyniki przedstawiono na poniższych schematach.
15.1. (0–1)
Sformułuj wniosek na podstawie wyników przedstawionego doświadczenia.
15.2. (0–1)
Określ, który wariant tego doświadczenia – A czy B – stanowił dla niego próbę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby w interpretacji wyników doświadczenia.
15.3. (0–1)
Podaj nazwę podziału jądra komórkowego, który został wywołany wstrzyknięciem do oocytu cytoplazmy z dzielącej się komórki w fazie M, i rozpoznaj fazę podziału, którą oznaczono na schemacie literą X. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do zmian w komórce.
Nazwa podziału:
Faza podziału:
Uzasadnienie:
15.4. (0–1)
Uzasadnij tezę, że konsekwencją mutacji genów kodujących białka regulujące cykl komórkowy może być u człowieka rozwój nowotworu.
15.5. (0–1)
Podaj przykład funkcji, jaką pełnią w niedzielącym się oocycie mikrotubule wchodzące w skład cytoszkieletu komórki.
Ściana komórkowa u roślin lądowych to struktura zbudowana głównie z celulozy – substancji
o dużej wytrzymałości na rozciąganie i stanowiącej włóknisty szkielet ściany, a także z pektyn
i hemicelulozy – wypełniających ten szkielet.
a)
Wykaż związek między budową ściany komórkowej a funkcją, jaką ta ściana pełni w komórce.
b)
Spośród wymienionych nazw wybierz i podkreśl wszystkie odnoszące się do organizmów, których komórki mają ścianę komórkową.
Umieszczenie żywej komórki w roztworze hipotonicznym skutkuje stopniowym napływem
do jej wnętrza wody, co powoduje zwiększanie się objętości komórki i w efekcie może
prowadzić do jej pęknięcia.
a)
Podaj, jakich komórek – roślinnych czy zwierzęcych – dotyczy ten opis. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do zjawiska zachodzącego w tych komórkach i do ich budowy.
b)
Określ konsekwencje umieszczenia komórki roślinnej w roztworze hipertonicznym.
Na rysunkach I−III przedstawiono zjawisko zachodzące w komórce roślinnej umieszczonej
w roztworze sacharozy.
a)
Zaznacz strzałką na rysunku III błonę komórkową i ją podpisz.
b)
Podaj nazwę zjawiska biologicznego przedstawionego na rysunkach.
c)
Określ, jaki powinien być roztwór względem komórki (soku komórkowego), aby wywołać zjawisko przedstawione na rysunkach. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając proces fizyczny warunkujący to zjawisko.
Na rysunku przedstawiono obraz mikroskopowy żywych komórek listka mchu, w których
doświadczalnie wywołano zjawisko plazmolizy, po tym jak umieszczono je na szkiełku
mikroskopowym w hipertonicznym roztworze sacharozy.
3.1. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób doszło do widocznych na rysunku objawów plazmolizy w komórkach listka mchu. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm tego zjawiska.
3.2. (0–1)
Opisz sposób przeprowadzenia obserwacji deplazmolizy w komórkach listka mchu, w których najpierw spowodowano plazmolizę.
3.3. (0–1)
Podaj nazwę struktur oznaczonych na rysunku literą X oraz funkcję, jaką pełnią one w komórce.
