Zadanie 5.4 — maj 2023 — Formuła 2023

Formuła 2023rozszerzony2 pkt
Materiał źródłowy do zadania

CKE — Materiał do zadania 5 · maj 2023 · Formuła 2023

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

Wiązanie CO₂ u rośliny C₄ w komórce mezofilu i pochwy okołowiązkowej. Pokazano PEP, pirogronian, jabłczan, uwalnianie CO₂ i cykl Calvina z etapami A–C oraz transport produktu do tkanki przewodzącej.

Na podstawie: W. Czechowski i in., Biologia, Warszawa 1994;

N.A. Campbell, Biologia, Poznań 2013.

Zobacz oryginalny fragment CKE
Materiał do zadania 5; strona PDF 10
Materiał do zadania 5 · strona PDF 10
Autor i źródło materiału

https://arkusze.pl/maturalne/biologia-2023-maj-matura-rozszerzona.pdf
Oficjalny arkusz egzaminacyjny CKE; pochodzenie i cytowane źródła widoczne w oryginale.

Wykaż związek między ograniczeniem procesu fotooddychania u roślin C4 a:

1. dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla

2. brakiem PS II w komórkach pochew okołowiązkowych.

Zobacz oryginalny fragment CKE
Zadanie 5.4; strona PDF 11
Zadanie 5.4 · strona PDF 11

Odpowiedź zapisuje się na tym urządzeniu i w tej przeglądarce.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź przykładowa / klucz CKE

• 1. To pozwala na znaczne zwiększenie stężenia CO2 w komórkach, gdzie znajduje się RuBisCO wiążące CO2.

2. Dzięki temu nie jest wytwarzany tlen, który konkurowałby z CO2 o miejsce aktywne

RuBisCO.

• 1. Dwuetapowy mechanizm wiązania CO2 umożliwia wzrost stężenia CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej, przez co RuBisCO częściej łączy się z CO2 niż z O2.

2. Ponieważ w komórce brak jest PS II, nie powstaje tlen z fotolizy wody, który przy

wysokiej temperaturze otoczenia częściej niż CO2 przyłączyłby się do RuBisCO, czyli wzmagałoby to fotooddychanie.

• 1. Dzięki temu jest wysokie stężenie CO2 w komórkach z RuBisCO.

2. Powoduje to niskie stężenie O2 tam, gdzie działa RuBisCO.

Uwaga: Uznaje się odpowiedzi, w których konkurencja dwutlenku węgla i tlenu o miejsce aktywne RuBisCO została opisana holistycznie tylko w jednej części odpowiedzi, bez powtórzenia w drugiej części, np.:

1. Pozwala to na zwiększenie stężenia CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej, w których

zachodzi cykl Calvina, przez co do RuBP jest przyłączany dwutlenek węgla, a nie – tlen.

2. Dzięki temu w tych komórkach nie zachodzi fotoliza wody, co obniża w nich stężenie tlenu.

Zobacz oryginalny fragment CKE
Klucz i zasady oceniania CKE; strona PDF 13
Klucz i zasady oceniania CKE · strona PDF 13

Zasady oceniania

2 pkt – za poprawne wykazanie związku między ograniczeniem procesu fotooddychania a:

1) dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla z uwzględnieniem

wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO ORAZ 2) brakiem PSII w komórkach pochew okołowiązkowych z uwzględnieniem niskiej

dostępności O2 dla RuBisCO. 1 pkt – za poprawne wykazanie związku między ograniczeniem procesu fotooddychania a:

1) dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla z uwzględnieniem

wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO ALBO 2) brakiem PSII w komórkach pochew okołowiązkowych z uwzględnieniem niskiej

dostępności O2 dla RuBisCO. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Klucz CKE jest dostępny. Wyjaśnienie i podpowiedzi do tego polecenia są jeszcze w opracowaniu.

Wymagania podstawy programowej

Polecenie 5.4

W podstawie programowej

Źródło opisuje konkurencyjne reakcje RuBisCO, dwuetapowe wiązanie CO2 i brak PSII; wyjaśnienie wynika z tych informacji oraz roli tlenu w fazie jasnej.

  • PR:III.4.3 — analizuje na podstawie schematu przebieg fazy zależnej od światła oraz fazy niezależnej od światła; wyróżnia substraty i produkty obu faz; wykazuje rolę składników siły asymilacyjnej w fazie niezależnej od światła;
  • PR:III.3.2 — wyjaśnia, na czym polega swoistość substratowa enzymu oraz opisuje katalizę enzymatyczną;
  • PR:OG.IV.1 — interpretuje informacje i wyjaśnia związki przyczynowo-skutkowe między procesami i zjawiskami, formułuje wnioski;

Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024; historyczne wymagania CKE pozostają w informacjach o zadaniu.

Informacje i źródła zadania

ID zadania: BIO-2023-MAJ-F2023-Z5-4

Organizator: CKE

Wymagania PP2024: PR:III.4.3 | PR:III.3.2 | PR:OG.IV.1

Wymagania historyczne: IX. Różnorodność roślin. 3. Odżywianie się roślin. Zdający: 4) przedstawia adaptacje anatomiczne i fizjologiczne roślin typu C4 […] do przeprowadzania fotosyntezy w określonych warunkach środowiska.

Działy: Energia i metabolizm

Organizmy: rośliny | zwierzęta

Procesy: fotosynteza

Zagadnienia: Rośliny lądowe i wtórnie wodne

Umiejętności: Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych

Oryginalny arkusz

Zasady oceniania