Botanika i fizjologia roślin: budowa, rozwój i fotosynteza
13 zadań z oficjalnych arkuszy matury rozszerzonej z biologii (2023–2025). Spróbuj rozwiązać samodzielnie, potem odsłoń odpowiedź — przy każdym zadaniu znajdziesz typową pułapkę, na której wykładają się maturzyści.
- Matura CKE · maj 2025 · zad. 2 3 pkt cytologia roślin, plastydy, proplastydy, chloroplasty, chromoplasty, amyloplasty
Plastydy są zróżnicowane pod względem budowy i funkcji w komórkach roślinnych. Do plastydów zaliczamy m.in.: proplastydy, amyloplasty, etioplasty, chloroplasty, chromoplasty. Podczas rozwoju rośliny niektóre formy plastydów mogą się przekształcać w inne plastydy.
Poniżej przedstawiono mikrofotografie niewybarwionych tkanek roślinnych z widocznymi plastydami (A, B, C).
Uwaga: nie zachowano wspólnej skali mikrofotografii.
Na podstawie: P. Wojtaszek i in. (red.), Biologia komórki roślinnej. Struktura, Warszawa 2006; Fotografie: K. Peters; R. Vossen, Microscopy of Nature; M. Megias i in., Atlas of Plant and Animal Histology (mmegias.webs.uvigo.es).
Zadanie 2.1. (0-2)
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby w poprawny sposób opisywało przemiany plastydów. Wpisz w wyznaczone miejsca odpowiednie nazwy plastydów oraz oznaczenia literowe mikrofotografii (A-C).
Podczas dojrzewania owoców obecne w fotosyntetyzującej części owocu
............................., widoczne na mikrofotografii ............ , mogą się przekształcać
w ............................. — plastydy wypełnione karotenoidami, widoczne na
mikrofotografii ........... .
Zadanie 2.2. (0-1)
Podaj jedną cechę budowy występującą u wszystkich pięciu form plastydów wymienionych w tekście.
Pokaż odpowiedź
2.1. Z proplastydów powstają wszystkie pozostałe plastydy.
- W komórkach fotosyntetyzujących części owocu dojrzewające owoce przechodzą przemianę chloroplastów → chromoplastów (zielone niedojrzałe → kolorowe dojrzałe, dzięki karotenoidom).
- Plastydy z karotenoidami, widoczne na mikrofotografii (C) → chromoplasty (kolorowe owoce, płatki kwiatowe).
- Mikrofotografia (A) (zielone z chlorofilem) → chloroplasty.
- Mikrofotografia (B) (ziarna skrobi w bezbarwnych plastydach) → amyloplasty.
2.2. Wspólna cecha: podwójna błona plastydowa (otoczka z dwóch błon białkowo-lipidowych) — wszystkie plastydy ją mają. Alternatywnie: obecność własnego DNA (plastomu) i rybosomów typu 70S — wszystkie plastydy mają, bo wywodzą się z proplastydów (endosymbioza z sinicami).
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 2.1 — pomylenie kierunku przemian. **Chloroplasty → chromoplasty** (przy dojrzewaniu owoców, np. pomidor zielony → czerwony). NIE odwrotnie. Pułapka 2.2 — wymienienie cechy, której **nie mają wszystkie** plastydy. Np. **tylakoidy** mają tylko chloroplasty i etioplasty (po świetle), NIE mają amyloplasty/chromoplasty. **Chlorofil** ma tylko chloroplast. Klucz: szukaj cechy **strukturalnej organelli** (błona, DNA, rybosomy) — wspólnej dla wszystkich.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2025 · zad. 3 2 pkt fizjologia roślin, geotropizm, czapeczka korzeniowa, amyloplasty
Korzenie roślin wykazują najczęściej geotropizm dodatni. Centralna część czapeczki korzeniowej, w której znajdują się amyloplasty, jest miejscem odbioru kierunku działania siły ciężkości na korzeń. Przy zmianie położenia korzenia amyloplasty przesuwają się zawsze na dolną stronę komórki.
Na poniższej mikrofotografii przedstawiono wierzchołkową część młodego korzenia rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana) z ziarnami skrobi wybarwionymi na granatowo.
Na podstawie: J. Stanga i in., Studying Starch Content and Sedimentation of Amyloplast Statoliths in Arabidopsis Roots w: R.P. Jarvis (red.), Chloroplast Research in Arabidopsis. Methods and Protocols, Nowy Jork 2011.
Zadanie 3.1. (0-1)
Podaj nazwę odczynnika, który na granatowo wybarwia ziarna skrobi, np. w czapeczce korzeniowej.
Zadanie 3.2. (0-1)
Podaj nazwę strefy korzenia, w której zachodzi reakcja wzrostowa prowadząca do wygięcia się wierzchołka korzenia w dół.
Pokaż odpowiedź
3.1. Płyn Lugola (lub: jodyna — roztwór jodu w jodku potasu; lub roztwór jodu w KI).
Mechanizm: jod wnika w spirale amylozy (składnik skrobi), tworząc kompleks o granatowo-fioletowej barwie. To klasyczna reakcja jodowa na skrobię (CKE — eksperyment szkolny).
3.2. Strefa wydłużania (= strefa elongacji = strefa wzrostu).
Mechanizm: po zmianie pozycji korzenia amyloplasty osiadają na dolnej ścianie komórek czapeczki → sygnał (auksyna) gromadzi się po dolnej stronie strefy wydłużania → komórki dolnej strony hamują wzrost (wysokie stężenie auksyny w korzeniach hamuje), górne komórki rosną szybciej → korzeń zegnie się w dół.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 3.1 — pomylenie odczynników. **Lugol = skrobia (granatowo)**. Sudan III = lipidy (czerwono). Biuret = białka (fiolet). Trommer = cukry redukujące (czerwono). To częsta pomyłka w zadaniach maturalnych z biochemii roślin. Pułapka 3.2 — wskazanie czapeczki / merystemu. **Czapeczka** = MIEJSCE odbioru sygnału (statolity). **Strefa wydłużania** = MIEJSCE REAKCJI WZROSTOWEJ. To dwie różne strefy. Kolejność stref od wierzchołka: czapeczka → merystem → strefa wydłużania → strefa różnicowania (włośniki). Reakcja zachodzi w **strefie wydłużania**.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2025 · zad. 18 3 pkt ewolucja, konwergencja, adaptacje, rośliny poduszkowe, gynodioecja, lepnica bezłodygowa
Niski wzrost i ciasne ułożenie liści roślin w tzw. poduszkę stanowi przystosowanie do skrajnych warunków środowiska panujących w wysokich górach. Takie formy roślin występują u ponad trzystu gatunków roślin należących do trzydziestu różnych rodzin botanicznych, występujących w różnych obszarach geograficznych świata.
Poniżej przedstawiono schematyczną budowę roślin poduszkowych.
Przykładem rośliny poduszkowej jest lepnica bezłodygowa (Silene acaulis), przedstawiona na poniższej fotografii. Wytwarza ona różowe kwiaty wyrastające na szczytach łodyg. W populacji tego gatunku występują zarówno osobniki żeńskie, jak i obupłciowe.
Na podstawie: Q. Canelles i in., Environmental Stress Effects on Reproduction and Sexual Dimorphism in the Gynodioecious Species Silene acaulis, „Environmental and Experimental Botany" 146, 2018. Schematy: H. Hauri, Review: Ecology of Cushion Plants, „Journal of Ecology" 1(2), 1913. Fotografia: Wikimedia Commons.
Zadanie 18.1. (0-1)
Rozstrzygnij, czy wytwarzanie form poduszkowych wśród roślin wysokogórskich jest wynikiem konwergencji, czy — dywergencji. Odpowiedź uzasadnij.
Zadanie 18.2. (0-1)
Podaj jeden przykład czynnika abiotycznego, do którego przystosowaniem jest występowanie u lepnicy bezłodygowej poduszkowatego typu wzrostu. W odpowiedzi uwzględnij rodzaj czynnika oraz jego nasilenie lub poziom.
Zadanie 18.3. (0-1)
Uzupełnij tabelę — określ zdolność do wytwarzania ziaren pyłku i owoców przez osobniki żeńskie i przez osobniki obupłciowe lepnicy bezłodygowej. W odpowiednie komórki tabeli wpisz literę T (tak), jeśli istnieje taka możliwość, albo N (nie) — jeśli nie ma takiej możliwości.
Możliwość wytwarzania ziaren pyłku Możliwość wytwarzania owoców osobniki żeńskie osobniki obupłciowe Pokaż odpowiedź
18.1. KONWERGENCJA (zbieżność ewolucyjna).
Uzasadnienie: poduszkowa forma występuje u gatunków różnych rodzin botanicznych (≥3 niespokrewnione rody) w różnych regionach geograficznych świata. Te gatunki nie pochodzą od wspólnego przodka w sensie posiadania tej cechy — niezależnie wyewoluowały tę samą formę życiową w odpowiedzi na podobne presje selekcyjne wysokogórskie (zimno, wiatr, UV). To definicja konwergencji — różni przodkowie + ten sam fenotyp pod presją tych samych warunków.
(Dywergencja byłaby odwrotnie: jeden wspólny przodek → wielość form pod różnymi presjami.)
18.2. Niska temperatura w wysokich górach (np. średnia roczna temperatura poniżej 5°C, częste przymrozki).
Mechanizm: zwarta poduszkowa forma:
- Zmniejsza powierzchnię wystawioną na wymrażające powietrze.
- Zatrzymuje ciepłe powietrze wewnątrz "poduszki" — temperatura wnętrza jest kilka stopni wyższa niż na zewnątrz.
- Minimalizuje transpirację (mniejsza utrata wody w warunkach mrozu fizjologicznego).
(Alternatywne czynniki: silny wiatr >30 km/h, intensywne promieniowanie UV — wszystkie z konkretną wartością.)
18.3.
Możliwość wytwarzania ziaren pyłku Możliwość wytwarzania owoców osobniki żeńskie N T osobniki obupłciowe T T ⚠ Typowa pułapka: Pułapka 18.1 — pomylenie konwergencji z dywergencją. **Konwergencja** = różni przodkowie → ten sam fenotyp (skrzydła ptaków vs nietoperzy). **Dywergencja** = jeden przodek → różne fenotypy (radiacja zięb Darwina). Kluczowe sformułowanie z tekstu: "różne rodziny botaniczne" → różni przodkowie → konwergencja. Pułapka 18.2 — brak nasilenia/poziomu. Nie wystarczy "niska temperatura". Trzeba **wartość** (np. <5°C średnia, mrozy poniżej -10°C, częste przymrozki). Pułapka 18.3 — błąd "osobniki żeńskie wytwarzają pyłek". NIE — żeńskie mają **tylko** słupki (organy żeńskie). Pyłek wytwarzają tylko obupłciowe (mają i pręciki, i słupki). Pułapka 18.3 — błąd "osobniki żeńskie nie wytwarzają owoców". TAK — wytwarzają, **po zapyleniu** pyłkiem z osobników obupłciowych. Owoc rozwija się ze słupka po zapłodnieniu.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2024 · zad. 6 3 pkt botanika, mchy, prątniki, bezlist, sporofit, gametofit, dwupienność, przemienność pokoleń
Zadanie 6.
Bezlist (Buxbaumia) to wyjątkowy rodzaj mchów należący do prątników, występujący m.in. w polskich lasach. Gametofity męskie bezlistu są bardzo drobne – widoczne tylko pod mikroskopem. Gametofity żeńskie mają nierozgałęzioną łodyżkę, nieprzekraczającą 1 mm długości. Listki gametofitu żeńskiego zanikają podczas dojrzewania sporofitu i przekształcają się w nitkowate twory. Sporofit bezlistu osiąga do 2 cm wysokości i jest dobrze widoczny – na czerwonej secie znajduje się duża puszka zarodni, która przynajmniej na początku rozwoju jest zielona.
Na zdjęciu przedstawiono dwa sporofity bezlistu z czerwoną setą i zieloną puszką zarodni.
Na podstawie: siedliska.gios.gov.pl; Fotografia: H.J. van der Kolk, Buxbaumia […], „Buxbaumiella" 99, 2014.
Zadanie 6.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji wykaż, że dojrzały sporofit bezlistu pozyskuje związki organiczne niezależnie od gametofitu, z którego wyrasta.
Zadanie 6.2. (0–1)
Określ, czy gametofit bezlistu jest rośliną jednopienną, czy – dwupienną. Odpowiedź uzasadnij.
Zadanie 6.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały przemianę pokoleń u mchów. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Gametofity męskie mchów są (haploidalne / diploidalne) i wytwarzają plemniki zapładniające komórki jajowe, wytworzone w rodni gametofitu żeńskiego. Z zygoty rozwija się sporofit, wytwarzający w zarodni (identyczne / różne) genetycznie zarodniki.
Pokaż odpowiedź
6.1. Dojrzały sporofit bezlistu pozyskuje związki organiczne niezależnie, ponieważ:
- Puszka zarodni sporofitu jest zielona → zawiera chlorofil → sporofit jest zdolny do fotosyntezy → samodzielnie wytwarza związki organiczne (cukry).
- Gametofit żeński, z którego wyrasta sporofit, traci listki (zanikają w nitkowate twory) podczas dojrzewania sporofitu → gametofit nie ma już aparatu fotosyntetycznego → nie mógłby zaopatrywać sporofitu w cukry.
- Dodatkowo: gametofit żeński ma maksymalnie 1 mm długości — masa biologiczna gametofitu jest wielokrotnie mniejsza od masy sporofitu (do 2 cm wysokości) → nie byłaby fizycznie zdolna pokryć zapotrzebowania metabolicznego sporofitu.
→ Sporofit bezlistu jest fotosyntetycznie samodzielny — co stanowi wyjątek wśród mchów (zwykle sporofit pasożytuje na gametoficie).
6.2. Gametofit bezlistu jest dwupienny.
Uzasadnienie: gametofity męskie i żeńskie różnią się drastycznie:
- Męskie: mikroskopijne, widoczne tylko pod mikroskopem.
- Żeńskie: makroskopowe (do 1 mm), z łodyżką i listkami.
Tak różne morfologicznie struktury powstają na OSOBNYCH osobnikach (różne gametofity) → klasyczna dwupienność. Gdyby były jednopienne (oba na jednym osobniku), nie istniałyby jako odrębne, tak różne formy.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 6.1 — pominięcie chlorofilu. Klucz: **zielona puszka zarodni = chlorofil = fotosynteza**. Bez tego argumentu odpowiedź wisi w powietrzu. Pułapka 6.1 — pominięcie zaniku listków gametofitu. Sama fotosynteza sporofitu = za mało. Klucz: gametofit **TRACI** swoją zdolność do fotosyntezy podczas dojrzewania sporofitu → sporofit MUSI być samodzielny. Pułapka 6.2 — pomylenie pojęć. **Jednopienny** = oba typy gametofitów na jednym osobniku (rzadko u mchów). **Dwupienny** = oddzielne osobniki męski i żeński. Klucz: różna morfologia = różne osobniki = dwupienny.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2024 · zad. 7 1 pkt botanika, nasiono, bielmo, zarodek, tytoń, anatomia
Zadanie 7. (0–1)
Na poniższym schemacie przedstawiono przekrój podłużny przez nasiono tytoniu (Nicotiana). Literami A–D oznaczono cztery różne struktury.
Na schemacie widoczne są:
- A — wąska, wydłużona struktura w środkowej części nasiona (wskazana strzałką od góry),
- B — najbardziej zewnętrzna, ciemna, karbowana warstwa (wskazana strzałką po prawej u góry),
- C — tkanka wypełniająca otaczająca strukturę A (wskazana strzałką po prawej),
- D — dolna część tkanki wypełniającej nasiono (wskazana strzałką od dołu).
Na podstawie: www.seedbiology.de/structure.asp; Z. Podbielkowski, Rozmnażanie się roślin, Warszawa 1972.
Która ze struktur oznaczonych na schemacie to bielmo? Wpisz w wyznaczone miejsce odpowiednią literę (A–D).
Oznaczenie bielma: .............
Pokaż odpowiedź
C (lub D — obie wskazują na tkankę otaczającą zarodek; w nasieniu tytoniu bielmo otacza zarodek dookoła).
Bielmo (endosperm) = tkanka zapasowa nasiona, otacza zarodek. Powstaje z podwójnego zapłodnienia (3n — triploidalne) — komórka centralna woreczka zalążkowego + jeden plemnik. Zawiera:
- Skrobię (główny zapas energetyczny u traw, zbóż).
- Tłuszcze (u tytoniu i wielu dwuliściennych).
- Białka zapasowe (aleuron — wewnętrzna warstwa).
W nasieniu tytoniu (typowe nasienie dwuliściennych z bielmem):
- A = zarodek (wskazany strzałką w górę — wierzchołek pędu zarodka).
- B = łupina nasienna (testa) — najbardziej zewnętrzna warstwa, brunatna.
- C = bielmo (endosperm) — duża tkanka po bokach zarodka.
- D = bielmo dalsza część (lub korzonek zarodkowy = radikula).
Bielmo wykorzystywane przez kiełkujący zarodek — enzymy (alfa-amylaza, lipazy, proteazy) trawią zapasy → glukoza, kwasy tłuszczowe, aminokwasy → odżywianie zarodka aż do rozwinięcia liścieni i pierwszych liści (autotrofia).
⚠ Typowa pułapka: Pułapka — pomylenie bielma z zarodkiem. **Zarodek** = mała struktura z liścieniami + radikulą + pączkiem (organizacja typowa "rośliny w miniaturze"). **Bielmo** = **otaczająca** zarodek tkanka jednorodna (komórki magazynujące skrobię/tłuszcz). Pułapka — bielmo NIE = łupina. Łupina (testa) to **zewnętrzna** okrywa nasiona, brunatna, twarda. Bielmo to **wewnętrzna** tkanka odżywcza. Pułapka — niektóre nasiona są **bezbielmowe** (np. fasola, groch) — bielmo zużywane już w czasie rozwoju nasienia, zapasy magazynowane w **liścieniach**. Tytoń ma jednak bielmo.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2024 · zad. 8 2 pkt botanika, kiełkowanie, żywotność nasion, buk zwyczajny, siewka, liścienie
Zadanie 8.
Okresy nasienne buka zwyczajnego (Fagus sylvatica) następują w odstępach 5–10 lat, a roczna wydajność produkowanych nasion jest zazwyczaj bardzo niska. Z tego powodu leśnicy gromadzą nasiona na zapas.
W 2017 roku przeprowadzono doświadczenie, w którym nasiona buka zwyczajnego zebrane w latach: 2000, 2008, 2009 i 2017. Nasiona zebrane w latach 2000, 2006 i 2009 przechowywano w jednakowych warunkach. Nasiona zebrane w 2017 r. wysiano od razu po zbiorze.
Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia w postaci wartości średnich i odchyleń standardowego. Na zdjęciu obok przedstawiono siewkę buka zwyczajnego.
Wykres słupkowy: oś X – czas przechowywania nasion (lata): 0, 8, 11, 17; oś Y – siła kiełkowania nasion (%) od 0 do 100. Wartości: 0 lat ≈ 100%, 8 lat ≈ 70%, 11 lat ≈ 30%, 17 lat ≈ 5%. Słupki opatrzone odchyleniami standardowymi.
Zdjęcie siewki buka zwyczajnego z opisem: „pierwszy liść właściwy" oraz strzałka wskazująca strukturę oznaczoną literą X (mięsiste, owalne organy poniżej pierwszego liścia właściwego).
Na podstawie: beagle.milplare.nc; A. Małecka i in., Relationship between Mitochondria Changes and Seed Aging […], „Plant" 9, 2021.
Zadanie 8.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia sformułuj wniosek dotyczący żywotności nasion buka zwyczajnego.
Zadanie 8.2. (0–1)
Podaj nazwę oraz określ funkcję tej struktury siewki buka zwyczajnego, którą oznaczono literą X na zdjęciu.
Nazwa: ...........................................................................................................................................
Funkcja: .........................................................................................................................................
Pokaż odpowiedź
8.1. Wniosek: żywotność (siła kiełkowania) nasion buka zwyczajnego maleje wraz ze wzrostem czasu przechowywania.
Dane:
- 0 lat → 100% (pełna żywotność).
- 8 lat → ~70%.
- 11 lat → ~30%.
- 17 lat → ~5% (znikoma).
Tendencja: monotoniczny spadek. Po ~17 latach niemal cała żywotność utracona — nasiona buka nie nadają się do długiego przechowywania (w przeciwieństwie do np. zbóż). To tłumaczy "leśniczy nie gromadzi nasion buka na zapas".
8.2. Struktura X = liścień (kotyledon).
Funkcje liścieni:
- Pierwszy organ fotosyntetyczny siewki (po wyłonieniu nad powierzchnię gleby, zazielenia się).
- Wykorzystanie zapasów (skrobia, lipidy z bielma/kotyledonów) do wzrostu zarodka, dopóki nie rozwinie pierwszych liści właściwych.
- Ochrona wierzchołka wzrostu pędu (pączek apikalny) w pierwszych dniach po kiełkowaniu.
Buk jest dwuliścienny (Magnoliopsida) → ma 2 liścienie.
Alternatywnie (jeśli X wskazuje na inny element):
- Korzeń główny (radikula): pobieranie wody i soli mineralnych + zakotwiczanie siewki.
- Hypokotyl: łącznik między korzeniem a liścieniami; rośnie podczas kiełkowania epigeicznego, wynosząc liścienie nad ziemię.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 8.1 — wniosek bez kierunku. Klucz: **MALEJE** (kierunek zależności). Sama "zmienia się" = za mało. Pułapka 8.1 — wskazanie konkretnych wartości zamiast ogólnej tendencji. CKE pyta o **wniosek** = uogólnienie, nie wyliczenie procentów. Pułapka 8.2 — pomylenie liścienia z liściem właściwym. Liść właściwy = pierwszy "normalny" listek (charakterystyczne wcięcia buka). Liścień = **prosty, owalny** listek wykiełkowany jako pierwszy z nasiona. U buka liścienie są charakterystyczne — owalne, mięsiste, krótkotrwałe.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2024 · zad. 9 3 pkt botanika, anatomia łodygi, skórka, kolenchyma, lipa, tkanki roślinne
Zadanie 9.
Na poniższym zdjęciu mikroskopowym przedstawiono fragment przekroju poprzecznego przez łodygę lipy (Tilia) o budowie pierwotnej. Na zdjęciu opisano: komórka tkanki okrywającej, zewnętrzna ściana komórkowa, komórka kolenchymy.
Fotografia: A. Fayette, M.S. Reynolds, Berkshire Community College Bioscience Image Library.
Zadanie 9.1. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały budowę łodygi lipy. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Na zdjęciu widoczna jest tkanka okrywająca – (skórka / korkowica), powstająca w wyniku działania (merystemu wierzchołkowego / kambium). Kolenchyma to (żywa / martwa) tkanka wzmacniająca.
Zadanie 9.2. (0–1)
Wykaż, że tkanka okrywająca przedstawiona na zdjęciu pełni funkcję ochronną. W odpowiedzi uwzględnij jedną cechę budowy tej tkanki widoczną na zdjęciu.
Pokaż odpowiedź
9.1.
- Tkanka okrywająca przedstawiona to skórka (epiderma). Powstaje z merystemu wierzchołkowego (apikalnego).
- Kolenchyma to tkanka żywa (ma cytoplazmę, jądro) — wzmacniająca.
Klucz: łodyga pierwotna = jeszcze nie ma korkowicy (która powstaje z fellogenu = miazgi korkotwórczej, w wyniku wtórnego przyrostu na grubość). W łodydze pierwotnej okrywę stanowi skórka.
Kolenchyma żywa vs sklerenchyma martwa — to klucz różnicowania. Kolenchyma zachowuje zdolność wzrostu, sklerenchyma jest gotowym "betonem" włóknistym.
9.2. Tkanka okrywająca (skórka) pełni funkcję ochronną, ponieważ:
Cecha widoczna na zdjęciu:
- Pojedyncza warstwa zwartych komórek o ścisłym ułożeniu, bez przestworów międzykomórkowych.
Mechanizm ochrony:
- Ścisłe ułożenie komórek tworzy mechaniczną barierę dla patogenów (bakterii, grzybów), pyłów, owadów.
- Zewnętrzna ściana komórkowa jest wyraźnie grubsza niż wewnętrzna (widoczne na zdjęciu) → odporność mechaniczna na otarcia + uderzenia.
- Kutykula (cienka warstwa wosku na zewnętrznej ścianie) — chroni przed utratą wody (transpiracja) + przed promieniowaniem UV.
Alternatywnie: brak przestworów międzykomórkowych = barera dla patogenów; aparaty szparkowe (stomatocyty) regulują wymianę gazów (CO₂/O₂) i transpirację.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 9.1 — korkowica vs skórka. Klucz: **pierwotna** łodyga = skórka. **Wtórna** (wieloletnia) = korkowica. Z tekstu: "łodyga o budowie **pierwotnej**" → musi być skórka. Pułapka 9.1 — kolenchyma martwa. NIE — kolenchyma jest **żywa**. **Sklerenchyma** = martwa (włókna i sklereidy). Mnemo: "kolenchyma" → kolloid + cytoplazma + żyje. Pułapka 9.2 — wskazanie cechy nie widocznej na zdjęciu. Klucz: **z fotografii** (zwarte ułożenie, gruba zewnętrzna ściana, brak przestworów). NIE wymyślaj kutikuli jeśli jej nie widać.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2024 · zad. 21 3 pkt ekologia, mutualizm, eksperyment kontrolowany, fizjologia roślin, susza, bilans wodny, Ambrosia dumosa
Zadanie 21.
Oddziaływania międzygatunkowe u roślin mogą mieć charakter antagonistyczny, np. gdy w suchych środowiskach występuje konkurencja korzeni o wodę, lub nieantagonistyczny – polegający na wzajemnym wspomaganiu wzrostu.
Aby określić wpływ wzajemnego oddziaływania roślin jednorocznych i krzewów Ambrosia dumosa, przeprowadzono na pustyni następujące poletka doświadczalne:
- próba A – usunięto rośliny jednoroczne, a pozostawiono krzewy A. dumosa
- próba B – pozostawiono rośliny jednoroczne oraz krzewy A. dumosa
- próba C – pozostawiono rośliny jednoroczne, a usunięto krzewy A. dumosa.
Na ilustracjach w arkuszu CKE przedstawiono próby A, B i C – krzewy A. dumosa z roślinami jednorocznymi lub bez nich, oraz same rośliny jednoroczne na poletku C.
Rośliny jednoroczne w obecności krzewów charakteryzowały się większym przyrostem biomasy, natomiast przyrost biomasy krzewów w obecności roślin zielnych był ograniczony.
Na podstawie: C.J. Krebs, Ecology: The Experimental Analysis of Distribution and Abundance, Harlow 2014.
Zadanie 21.1. (0–2)
Uzupełnij tabelę – wpisz w puste komórki oznaczenia literowe tych prób, które należy porównać, aby zweryfikować poniższe hipotezy.
Weryfikowana hipoteza Oznaczenia literowe prób, które należy porównać Obecność na tym samym obszarze krzewów A. dumosa skutkuje zwiększeniem przyrostu biomasy roślin jednorocznych. Obecność roślin jednorocznych skutkuje ograniczeniem przyrostu biomasy krzewów A. dumosa. Zadanie 21.2. (0–1)
Wyjaśnij, w jaki sposób rzucanie cienia przez krzewy A. dumosa wpływa pozytywnie na przyrost biomasy roślin jednorocznych w warunkach suszy. W odpowiedzi uwzględnij bilans wodny roślin.
Pokaż odpowiedź
21.1.
# Hipoteza Próby do porównania 1 Obecność krzewów zwiększa biomasę jednorocznych B i C 2 Obecność jednorocznych ogranicza biomasę krzewów A i B Uzasadnienia:
- B i C — obie próby zawierają rośliny jednoroczne, ale różnią się obecnością krzewów: B z krzewami, C bez. Porównanie biomasy jednorocznych między B i C ujawni wpływ krzewów.
- A i B — obie próby zawierają krzewy A. dumosa, ale różnią się obecnością jednorocznych: A bez jednorocznych, B z jednorocznymi. Porównanie biomasy krzewów między A i B ujawni wpływ jednorocznych.
Reguła eksperymentu kontrolowanego: aby ocenić wpływ czynnika X na zmienną Y, porównuje się dwie próby różniące się TYLKO obecnością X.
21.2. Pozytywny wpływ rzucania cienia w warunkach suszy:
- Cień obniża temperaturę powietrza i gleby pod krzewem → zmniejsza intensywność parowania wody z gleby + zmniejsza intensywność transpiracji (utraty wody przez liście roślin).
- Mniejsza transpiracja = mniejsza utrata wody przez rośliny jednoroczne → korzystny bilans wodny (więcej wody dostępnej do procesów życiowych).
- Wilgotniejsza gleba pod krzewem → łatwiejsze pobieranie wody przez korzenie roślin jednorocznych.
- Rośliny jednoroczne z lepszym dostępem do wody mogą:
- Otwierać aparaty szparkowe (CO₂ wchodzi do liścia → fotosynteza).
- Prowadzić intensywniejszą fotosyntezę → więcej cukrów → większy przyrost biomasy.
W warunkach suszy bez cienia: rośliny jednoroczne zamykałyby aparaty szparkowe (oszczędność wody), co hamuje fotosyntezę → mniejsza biomasa.
Bilans wodny: wodę pobraną z gleby przez korzenie minus utracona transpiracją. Cień przesuwa bilans w stronę dodatnią (więcej zatrzymanej wody).
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 21.1 — porównanie nie tych prób. Klucz: porównujemy próby różniące się **TYLKO jednym czynnikiem**: - Hip. 1 (krzewy → jednoroczne): wspólny element = jednoroczne, różnica = obecność krzewów → B vs C. - Hip. 2 (jednoroczne → krzewy): wspólny element = krzewy, różnica = obecność jednorocznych → A vs B. Pułapka 21.2 — odpowiedź "cień jest dobry". Klucz: konkretny **mechanizm** = obniżenie T → spadek transpiracji → lepszy bilans wodny → rośliny mogą fotosyntetyzować. Pułapka 21.2 — pominięcie aparatów szparkowych. Klucz: w suszy rośliny **zamykają** szparki = przerywają fotosyntezę. Cień pozwala je **otwierać** = fotosynteza trwa = biomasa rośnie.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2023 · zad. 2 3 pkt botanika, okrytonasienne, okwiat, korona, kielich, goryczka, sukces reprodukcyjny, zapylanie
Goryczka wiosenna (Gentiana verna) to niewielka roślina o bardzo dużych kwiatach w stosunku do całego organizmu. Kolor jej kwiatów jest intensywnie niebieski. W kwiecie znajdują się jeden okółek pręcików i słupek zbudowany z owoclistków owocolistków. Goryczka wiosenna jest rośliną zapylaną przez owady – głównie motyle i trzmiele.
Poniżej przedstawiono zdjęcie goryczki wiosennej (I) oraz schemat budowy jej kwiatu w przekroju podłużnym (II). Na schemacie zaznaczono litery A (element zewnętrzny okwiatu) i B (element wewnętrzny okwiatu) oraz pręcik i zalążnię.
Na podstawie: A. Szwejkowska i J. Szwejkowski, Botanika, Warszawa 2013. Źródło fotografii: Wikimedia Commons.
Zadanie 2.1. (0–1)
Podaj nazwy elementów okwiatu goryczki wiosennej oznaczonych na rysunku literami A i B.
Zadanie 2.2. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.
Goryczka wiosenna należy do (nagonasiennych / okrytonasiennych). W przemianie pokoleń goryczki wiosennej pokoleniem dominującym jest (gametofit / sporofit).
Zadanie 2.3. (0–1)
Wykaż, że produkcja barwnika w kwiatach jest korzystna dla goryczki wiosennej mimo kosztów energetycznych, związanych z syntezą tego barwnika.
Pokaż odpowiedź
2.1.
- A = płatek korony (część zewnętrzna okwiatu, większa, kolorowa — niebieska).
- B = działka kielicha (część zewnętrzna okwiatu, mniejsza, zielona, leżąca przy zalążni).
(Alternatywnie, w zależności od interpretacji rysunku):
- A = działka kielicha (zewnętrzny okwiat),
- B = płatek korony.
Klucz: w kwiecie obupłciowym okwiat = kielich (zewnętrzny, zwykle zielony, zbudowany z działek) + korona (wewnętrzna, zwykle kolorowa, zbudowana z płatków). U goryczki oba okręgi są dobrze rozróżnialne.
2.2. Goryczka należy do okrytonasiennych (Angiospermae). W przemianie pokoleń pokoleniem dominującym jest sporofit.
Uzasadnienia:
- Okrytonasienne — rośliny kwitnące, mające kwiaty + zalążki ukryte w zalążni słupka + podwójne zapłodnienie + owoce. Goryczka ma wszystko: kwiat (niebieski), zalążnię (widoczna w przekroju), tworzy owoce (torebkę z nasionami).
- Sporofit dominujący — u wszystkich roślin nasiennych (nago- i okrytonasiennych) pokoleniem widocznym, długowiecznym i fotosyntetyzującym jest sporofit (2n). Gametofit jest zredukowany: ziarno pyłku (gametofit męski, 3-komórkowy) + woreczek zalążkowy (gametofit żeński, 7-komórkowy) — oba mikroskopowe, pasożytujące na sporoficie.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 2.1 — pomylenie kielicha z koroną. **Kielich** = ZEWNĘTRZNY okwiat, zwykle zielony (działki). **Korona** = WEWNĘTRZNY okwiat, kolorowy (płatki). U goryczki niebieskie elementy = płatki korony. Pułapka 2.2 — odpowiedź "nagonasiennych". Goryczka ma **kwiat z koroną + zalążnią** = okrytonasienne. Nagonasienne (sosna, jodła) mają **szyszki**, brak kwiatów, zalążki "nagie" na łuskach. Pułapka 2.2 — odpowiedź "gametofit". To prawda dla **mchów** (gdzie dominuje gametofit), ALE u roślin nasiennych dominuje **sporofit** (cały krzak/drzewo = sporofit). Gametofit u nasiennych jest zredukowany do struktur w pyłku i zalążku.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2023 · zad. 3 2 pkt mejoza, cykl życiowy, przemienność pokoleń, metageneza, krążkopławy, ploidalność
Poniżej przedstawiono schematy dwóch cykli życiowych eukariontów rozmnażających się płciowo:
A. rośliny — cykl: sporofit → zarodniki → gametofit → gamety → zygota → sporofit.
B. krążkopławy — cykl: polip → strobila → meduza → gamety → zygota → polip.
Zadanie 3.1. (0–1)
Uzupełnij schematy A i B – w każdym cyklu życiowym obok właściwej strzałki zaznacz symbolem „R!" etap, podczas którego zachodzi mejoza.
Zadanie 3.2. (0–1)
Wykaż, że mejoza jest niezbędna do zamknięcia cyklu życiowego eukariontów rozmnażających się płciowo.
Pokaż odpowiedź
3.1. Mejoza zachodzi w obu cyklach przy przejściu z formy diploidalnej (2n) do haploidalnej (n).
A. Rośliny: R! na strzałce sporofit → zarodniki.
- Sporofit (2n) wytwarza w zarodni zarodniki przez mejozę → zarodniki haploidalne (n).
- Zarodniki kiełkują → gametofit (n) → wytwarza gamety (n) przez mitozę (gametofit już jest haploidalny).
- Zapłodnienie (2 gamety n) → zygota (2n) → sporofit (2n).
B. Krążkopławy: R! na strzałce meduza → gamety.
- Cykl rozpoczyna się polip (2n) → strobila → meduza (2n).
- Meduza wytwarza gamety (n) przez mejozę → gamety haploidalne.
- Zapłodnienie (2 gamety n) → zygota (2n) → planula → polip (2n).
3.2. Mejoza jest niezbędna do zamknięcia cyklu, ponieważ:
- Rozmnażanie płciowe = łączenie się gamet → zygota.
- Bez mejozy gamety pozostawałyby diploidalne (2n). Po zapłodnieniu zygota byłaby 4n → kolejne pokolenie 8n → 16n → niekontrolowany wzrost ploidalności.
- Mejoza redukuje liczbę chromosomów o połowę (2n → n). Gamety są haploidalne (n).
- Zapłodnienie (n + n) przywraca diploidalność (2n) → zygota = 2n = jak rodzic.
- Cykl się zamyka stabilnie: 2n → mejoza → n + n → zapłodnienie → 2n.
Bez mejozy: każde pokolenie miałoby podwojoną ploidalność → niestabilne genetycznie → niezdolne do rozwoju (większość poliploidalnych zarodków zwierząt nie przeżywa).
Dodatkowo: mejoza zapewnia zmienność genetyczną (crossing-over + segregacja niezależna). Bez tego potomstwo byłoby klonami rodziców → spadek zmienności → spadek adaptacyjności.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 3.1.A — pomylenie miejsca mejozy. **U roślin** mejoza zachodzi w **sporoficie** → zarodniki (sporogeneza). Gametofit już jest haploidalny, więc wytwarza gamety przez **mitozę**, nie mejozę. Pułapka 3.1.B — pomylenie mejozy. **U krążkopławów** mejoza zachodzi w **meduzie** → gamety (gametogeneza). Polip dzieli się przez **pączkowanie** (rozmnażanie bezpłciowe). Pułapka 3.2 — niewspomnienie redukcji ploidalności. Klucz: mejoza **redukuje** 2n → n. Bez tego po zapłodnieniu ploidalność by się **podwajała** każdej generacji. Sama "zmienność genetyczna" = za mało.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2023 · zad. 4 4 pkt fotosynteza, chlorofil a i b, adaptacje świetlne, eksperyment kontrolowany, storczyk
Przeprowadzono doświadczenie nad wpływem intensywności światła na zawartość chlorofilu w liściach storczyka Phalaenopsis 'Edessa'.
W pierwszym etapie doświadczenia, trwającym 2 miesiące, wszystkie rośliny uprawiano w jednakowych warunkach: intensywność światła 100 μmol·m⁻²·s⁻¹, temperatura 28°C, wilgotność powietrza 75%.
W drugim etapie doświadczenia, trwającym 5 tygodni, rośliny podzielono na dwie grupy i poddano działaniu różnej intensywności światła:
- grupa LL (low light): 50 μmol·m⁻²·s⁻¹,
- grupa HL (high light): 200 μmol·m⁻²·s⁻¹.
W drugim etapie wykonywano pomiary zawartości chlorofilu a, chlorofilu b oraz chlorofilu całkowitego (a + b), a także obliczano stosunek a/b. Pomiary wykonywano w pierwszym dniu drugiego etapu oraz po 4, 6 i 10 tygodniach.
Na podstawie wyników sporządzono wykresy A–D przedstawiające zmiany zawartości chlorofilu a, chlorofilu b, chlorofilu całkowitego oraz stosunku a/b w obu grupach (LL i HL).
Zadanie 4.1. (0–2)
Oceń, czy dokończenia poniższego zdania są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
W ostatnim dniu trwania drugiego etapu doświadczenia:
# Stwierdzenie P / F 1. średnia zawartość chlorofilu a była wyższa u roślin w grupie LL niż w grupie HL. P / F 2. średnia zawartość chlorofilu całkowitego w grupie HL była niższa o ponad 300 mg·m⁻² niż w pierwszym dniu tego etapu doświadczenia. P / F 3. średni stosunek zawartości chlorofilu a/b w grupie LL był przeszło dwukrotnie większy niż w grupie HL. P / F Zadanie 4.2. (0–1)
Określ, w jakim celu w pierwszym etapie doświadczenia wszystkie rośliny były uprawiane w takich samych warunkach środowiskowych.
Zadanie 4.3. (0–1)
Określ, w jakim celu wykonano pomiary zawartości chlorofilu w pierwszym dniu trwania drugiego etapu doświadczenia.
Pokaż odpowiedź
4.1.
# Stwierdzenie Ocena 1 Chl a wyższy w LL niż HL P 2 Chl całkowity w HL niższy o ponad 300 mg/m² niż w 1. dniu etapu 2 P 3 Stosunek a/b w LL przeszło dwukrotnie większy niż w HL F Uzasadnienia:
P — rośliny w słabym świetle (LL) akumulują więcej chlorofilu (próbują wychwytywać każdy foton). Rośliny w silnym świetle (HL) degradują nadmiar chlorofilu (fotoochrona, by uniknąć uszkodzeń fotosystemów). Z wykresów: chl a w LL ~1000-1200 mg/m², w HL ~600-700 mg/m².
P — w grupie HL chlorofil maleje w ciągu etapu 2 (fotodegradacja przy nadmiarze światła). Spadek powyżej 300 mg/m² widoczny w wykresie chl całkowity (z ~1500 do <1200).
F — odwrotna zależność: rośliny cieniste (LL) mają NIŻSZY stosunek a/b (więcej chl b w stosunku do a — chl b lepiej absorbuje "zielone" światło rozproszone w cieniu). Rośliny słoneczne (HL) mają WYŻSZY stosunek a/b (więcej chl a w stosunku do b). Zatem stosunek a/b w LL NIE jest większy niż w HL — przeciwnie, MNIEJSZY.
4.2. Cel uprawy w jednakowych warunkach w etapie 1: wyrównanie stanu wyjściowego roślin (kontrola zmiennych ubocznych) → wszystkie rośliny na starcie etapu 2 miały takie same parametry fizjologiczne (zawartość chlorofilu, kondycja, rozmiar).
Bez tej standaryzacji: różnice między grupami LL i HL na końcu eksperymentu mogłyby wynikać z różnic początkowych (np. niektóre rośliny już ciemniejsze), a nie z efektu czynnika eksperymentalnego (intensywności światła). Standaryzacja = eliminacja zmiennych zakłócających (confounding variables).
4.3. Cel pomiaru chlorofilu w 1. dniu etapu 2: ustalenie wartości wyjściowej (baseline) — punkt odniesienia, do którego porównuje się późniejsze pomiary (4, 6, 10 tydzień).
Dzięki temu można:
- Określić wielkość zmiany chlorofilu pod wpływem światła (LL vs HL).
- Potwierdzić jednakowość wyjściowych wartości w obu grupach (efekt etapu 1).
- Odróżnić zmiany w trakcie etapu 2 od już istniejących różnic.
Bez baseline: gdybyśmy mierzyli tylko na końcu, nie wiedzielibyśmy, czy chlorofil wzrósł, spadł czy się nie zmienił vs stan początkowy.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 4.1.3 — stosunek a/b. Intuicja "więcej chlorofilu w cieniu = większy stosunek a/b" jest **błędna**. W rzeczywistości: cień → **więcej chl b** → niższy a/b. Słońce → **mniej chl b** → wyższy a/b. Klucz: rola chl b jako "anteny" w słabym świetle. Pułapka 4.2 — odpowiedź "żeby rosły zdrowo". Klucz: **standaryzacja** = wszystkie rośliny rozpoczynają etap 2 w **identycznych** warunkach fizjologicznych → różnice na końcu pochodzą tylko z czynnika eksperymentalnego (światła). Pułapka 4.3 — odpowiedź "żeby zobaczyć ile mają chlorofilu". Klucz: **baseline** = punkt odniesienia. Pozwala oszacować **zmianę** (delta) zamiast absolutnej wartości.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2023 · zad. 5 7 pkt fotosynteza, RuBisCO, cykl Calvina, rośliny C4, fotooddychanie, anatomia liścia
Główną funkcją enzymu RuBisCO (karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanowa) jest przyłączanie dwutlenku węgla do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) w cyklu Calvina. Jednak w wysokiej temperaturze i przy wysokim stężeniu O₂ znacznie wzrasta aktywność RuBisCO polegająca na przyłączaniu tlenu do RuBP, co daje początek fotooddychaniu. Skutkiem tego procesu jest znaczne zmniejszenie wydajności wiązania CO₂ przez roślinę.
U roślin rejonów tropikalnych i subtropikalnych przeprowadzających fotosyntezę typu C4 proces fotooddychania jest ograniczony. Jest to związane z dwustopniowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla. Pierwotna asymilacja CO₂ z wytworzeniem szczawiooctanu zachodzi w komórkach mezofilu, natomiast włączanie CO₂ do cyklu Calvina zachodzi w komórkach pochwy okołowiązkowej. U niektórych roślin C4 w komórkach pochwy okołowiązkowej nie ma fotosystemu II (PS II).
Na schemacie przedstawiono w uproszczeniu przebieg fazy fotosyntezy niezależnej od światła (fazy ciemnej) u roślin C4.
Uwaga: nie zachowano stechiometrii przedstawionych reakcji.
Schemat: w komórce mezofilu CO₂ jest dołączany do PEP (C₃ – fosfoenolopirogronianu) przez enzym oznaczony literą X, tworząc szczawiooctan (C₄), następnie jabłczan (C₄). Jabłczan jest transportowany do komórki pochwy okołowiązkowej, gdzie po dekarboksylacji CO₂ trafia do cyklu Calvina; pozostały pirogronian (C₃) wraca do mezofilu. W cyklu Calvina zaznaczono etapy A, B i C oraz związki: PGA (3-fosfoglicerynian), RuBP (rybulozo-1,5-bisfosforan), G3P (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) oraz nakłady ATP, NADPH + H⁺. Produkt fotosyntezy odprowadzany jest do tkanki przewodzącej.
Na podstawie: W. Czechowski i in., Biologia, Warszawa 1994; N.A. Campbell, Biologia, Poznań 2013.
Zadanie 5.1. (0–2)
Podaj nazwy etapów cyklu Calvina oznaczonych na schemacie literami A, B i C.
Zadanie 5.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz odpowiedź 1., 2. albo 3.
Literą X na schemacie oznaczono:
A. enzym RuBisCO, B. acetylo-CoA, C. szczawiooctan,
który jest:
1. pierwotnym produktem karboksylacji u roślin C4. 2. kompleksem enzymatycznym, odpowiadającym za karboksylację. 3. pierwotnym akceptorem CO₂ u roślin C4, podobnie jak RuBP u roślin C3.
Zadanie 5.3. (0–2)
Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące fotosyntezy typu C4 są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
# Stwierdzenie P / F 1. CO₂ jest transportowany do komórek pochwy okołowiązkowej w postaci 3-węglowego pirogronianu. P / F 2. RuBisCO na początku intensywnego fotooddychania u roślin C4 następuje utlenianie RuBP, co daje. P / F 3. Redukcja 3-fosfoglicerynianu do aldehydu 3-fosfoglicerynowego zachodzi w komórkach mezofilu. P / F Zadanie 5.4. (0–2)
Wykaż związek między ograniczeniem procesu fotooddychania u roślin C4 a:
1. dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla.
2. brakiem PS II w komórkach pochew okołowiązkowych.
Pokaż odpowiedź
5.1. Etapy cyklu Calvina:
Litera Etap Opis A Karboksylacja RuBP + CO₂ → (RuBisCO) → 2 × PGA (3-fosfoglicerynian) B Redukcja PGA + ATP + NADPH → G3P (aldehyd 3-fosfoglicerynowy) + ADP + NADP⁺ C Regeneracja G3P → (różne reakcje z ATP) → RuBP (regeneracja akceptora) 5.2. C1 — X = szczawiooctan, który jest pierwotnym produktem karboksylacji u roślin C4.
Uzasadnienie:
- W komórkach mezofilu PEP-karboksylaza wiąże CO₂ z PEP (fosfoenolopirogronian) → produkt = szczawiooctan (C4).
- "C4" w nazwie "rośliny C4" pochodzi od 4 atomów węgla szczawiooctanu (pierwszego produktu).
- W C3 pierwszym produktem jest 3-węglowy PGA (z RuBP + CO₂ przez RuBisCO).
5.3.
# Stwierdzenie Ocena 1 CO₂ transportowany do pochwy w postaci 3-węglowego pirogronianu F 2 RuBisCO → utlenianie RuBP → fotooddychanie u C4 F 3 Redukcja PGA → G3P zachodzi w komórkach mezofilu F Uzasadnienia:
- F — CO₂ transportowany jako jabłczan (C4) lub asparaginian (4-węglowe), NIE pirogronian. Pirogronian (3C) wraca z pochwy do mezofilu po dekarboksylacji jabłczanu.
- F — to zaleta C4: koncentracja CO₂ w pochwie powstrzymuje oksygenację RuBP → fotooddychanie u C4 jest minimalne (przeciwnie do C3).
- F — cały cykl Calvina (w tym redukcja PGA → G3P) zachodzi w komórkach pochwy okołowiązkowej, NIE w mezofilu. W mezofilu zachodzi tylko wstępna fiksacja CO₂ (PEP-karboksylaza).
5.4. Związek z dwuetapowym mechanizmem wiązania CO₂:
- Etap 1 (mezofil): PEP-karboksylaza wiąże CO₂ z PEP → szczawiooctan → jabłczan. PEP-karboksylaza NIE oksyduje PEP (nie reaguje z O₂). Może wiązać CO₂ nawet przy niskim stężeniu.
- Etap 2 (pochwa okołowiązkowa): jabłczan dekarboksyluje → CO₂ uwalniany BLISKO RuBisCO. Stężenie CO₂ w pochwie jest kilkanaście razy wyższe niż w atmosferze (~5000-10000 ppm vs ~400 ppm).
- Wysoki CO₂ + niski O₂ w pochwie → RuBisCO wybiera CO₂ (karboksylacja), NIE O₂ (oksygenacja) → fotooddychanie zahamowane.
Związek z brakiem PSII w pochwie:
- PSII generuje O₂ przez fotolizę wody (H₂O → 2H⁺ + ½O₂ + 2e⁻).
- Bez PSII w komórkach pochwy okołowiązkowych nie powstaje O₂ w tym przedziale.
- Niski O₂ w pochwie → RuBisCO ma niskie szanse spotkania O₂ → NIE utlenia RuBP → brak substratu dla fotooddychania.
- (Cykl Calvina wymaga ATP + NADPH z PSI, więc PSI musi być obecny w pochwie — i jest. Ale PSII = źródło O₂ = problem, dlatego go usunięto z pochwy ewolucyjnie.)
Razem: oba mechanizmy synergicznie minimalizują kontakt RuBisCO z O₂ → fotooddychanie u C4 jest dziesięciokrotnie mniejsze niż u C3.
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 5.1 — pomylenie nazw etapów. Klucz: **karboksylacja** = wiązanie CO₂ (A). **Redukcja** = PGA → G3P (B, ATP + NADPH). **Regeneracja** = G3P → RuBP (C, ATP). Pułapka 5.2 — wybór A (RuBisCO). RuBisCO jest w **komórkach pochwy okołowiązkowej**, NIE w mezofilu. W mezofilu działa **PEP-karboksylaza** (niewspomniana w opcjach). X = produkt = **szczawiooctan**. Pułapka 5.3 — wszystkie 3 są **fałszywe**. To częsta strategia CKE: dystraktory wyglądające jak prawda, ale w detalach niedokładne. Pułapka 5.4 — niewspomnienie **stężenia CO₂ vs O₂**. Klucz: koncentracja CO₂ w pochwie + brak O₂ z PSII = RuBisCO ma do dyspozycji **tylko CO₂** → karboksylacja, nie oksygenacja.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku → - Matura CKE · maj 2023 · zad. 6 2 pkt fizjologia roślin, auksyny, IAA, abscysja liścia, zrzucanie liści, adaptacja zimowa
Liście jabłoni, podobnie jak innych drzew liściastych klimatu umiarkowanego, rozwijają się z pąków na wiosnę i są zrzucane dopiero jesienią. Naturalny proces zrzucania liści polega na rozwoju strefy odcinającej u podstawy ogonka liściowego.
Auksyny są hormonami roślinnymi produkowanymi m.in. przez wierzchołek wzrostu pędu oraz przez młode liście.
Postawiono następującą hipotezę: Rozwój strefy odcinającej liści jabłoni jest hamowany przez auksyny wytwarzane w młodych liściach.
Na poniższym rysunku przedstawiono przebieg doświadczenia przeprowadzonego w celu weryfikacji tej hipotezy. W doświadczeniu wykorzystano roczne pędy jabłoni z usuniętym wierzchołkiem wzrostu oraz naturalną auksynę – kwas indolilooctowy (IAA).
- Próba I: odcięcie młodego liścia → po kilku dniach → powstanie strefy odcinającej → opadanie ogonka.
- Próba II: odcięcie młodego liścia + nałożenie na ogonek pasty zawierającej auksynę (IAA) → po kilku dniach → ogonek nie opada.
Na podstawie: W.K. Purves i in., Life. The Science of Biology, Sunderland 2001; H. Fišerová i in., The Effect of Quercetine on Leaf Abscission of Apple Tree […], „Plant, Soil and Environment" 52(12), 2006.
Zadanie 6.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych wyników badań sformułuj wniosek na temat wpływu auksyn produkowanych przez młode liście na rozwój strefy odcinającej liści jabłoni.
Zadanie 6.2. (0–1)
Przedstaw, na czym polega adaptacja w postaci zrzucania liści przed zimą u drzew liściastych klimatu umiarkowanego. W odpowiedzi uwzględnij dostępność wody dla tych roślin w okresie zimowym oraz rolę liści w gospodarce wodnej roślin.
Pokaż odpowiedź
6.1. Wniosek: auksyny produkowane przez młode liście hamują rozwój strefy odcinającej liści jabłoni.
Uzasadnienie z eksperymentu:
- Próba I: brak liścia = brak źródła auksyn → strefa odcinająca się rozwija → opadanie ogonka.
- Próba II: brak liścia, ale dodano IAA (sztuczne źródło auksyn) → strefa odcinająca nie rozwija się → ogonek nie opada.
- Wniosek: efekt prób różni się tylko obecnością auksyn. Auksyny HAMUJĄ rozwój strefy odcinającej (utrzymują liść przyłączony).
W naturze: gdy liść jest młody i fotosyntetyzuje, produkuje auksyny → strefa odcinająca nie powstaje → liść trzyma się gałęzi. Gdy liść starzeje się (jesień), produkcja auksyn maleje → strefa odcinająca się rozwija → liść opada.
6.2. Adaptacja zrzucania liści przed zimą:
Problem zimowy — niedostępność wody:
- Zimą gleba zamarznięta → woda w stanie stałym (lód) → niedostępna dla korzeni.
- Roślina nie może uzupełniać wody pobieranej przez transpirację.
Rola liści — główne miejsce transpiracji:
- Liście to najważniejszy organ utraty wody w roślinie (transpiracja przez aparaty szparkowe + naskórek).
- Średnio ~95% pobranej wody jest utracone przez transpirację z liści.
- Liście mają dużą powierzchnię → ogromne pole parowania.
Skutek zrzucania liści:
- Drastyczne zmniejszenie powierzchni transpiracji → roślina przestaje tracić wodę w okresie, gdy nie może jej uzupełnić.
- Roślina przechodzi w stan dormancji zimowej (anabioza, brak fotosyntezy, niski metabolizm).
- Wodę przechowuje w łodydze + korzeniach + pączkach (chronione przed mrozem łuskami pączkowymi).
- Wiosną z pączków rosną nowe liście → wznowienie fotosyntezy + transpiracji.
Drzewa iglaste (sosna, jodła, świerk) zachowują liście (igły) całą zimę, ale igły mają adaptacje zmniejszające transpirację: gruba kutykuła woskowa, zagłębione aparaty szparkowe, mała powierzchnia.
Zrzucanie liści to klasyczna strategia adaptacyjna drzew liściastych klimatu umiarkowanego — kompromis między letnią efektywnością (duże liście fotosyntetyczne) a zimowym przetrwaniem (oszczędność wody).
⚠ Typowa pułapka: Pułapka 6.1 — wniosek "auksyny powodują opadanie". **Odwrotnie** — auksyny **hamują** opadanie. Klucz: w obecności IAA strefa się NIE rozwija = liść NIE opada → IAA = czynnik **podtrzymujący**. Pułapka 6.2 — wskazanie tylko "oszczędności wody" bez kontekstu. Klucz: **dwa elementy**: 1. Woda zimą jest **niedostępna** (zamarznięta gleba). 2. Liście są **głównym miejscem utraty wody** (transpiracji). Bez liści = bez transpiracji = roślina przetrwa do wiosny. Pułapka 6.2 — odpowiedź "żeby liście nie zamarzły". To **uboczny** efekt, nie kluczowy. Klucz: **gospodarka wodna** + **dostępność wody**.
Zobacz pełne rozwiązanie krok po kroku →