{"id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad/5.2","paper_id":"biologia-2015-maj-matura-rozszerzona","number":"5.2","points":1,"ptype":"closed","subject":"biologia","category":"matura","year":2015,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 5.2. (0-1)\nWybierz ze schematu jedną grupę bakterii i przedstaw jej rolę w przyswajaniu azotu\nprzez rośliny.","answer":null,"answer_text":"5.2. (0-1)\nPrzykładowe rozwiązania\n• Bakterie nitryfikacyjne II/bakterie nitryfikacyjne I i II/bakterie nitryfikacyjne I/bakterie\nnitryfikacyjne: biorą udział w wytwarzaniu przyswajalnych dla roślin związków\nazotowych.\n• Bakterie wiążące wolny azot z powietrza/bakterie brodawkowe/glebowe bakterie azotowe:\nprzekształcają\nnieprzyswajalny\ndla\nroślin\nazot\ncząsteczkowy/atmosferyczny\nw przyswajalne dla roślin formy azotu/jony amonowe/związki azotowe.\n• Bakterie należące do destruentów/amonifikujące: rozkładają organiczne związki azotowe\nzawarte w szczątkach roślin i zwierząt/szczątki organizmów do mineralnych związków\nazotowych/jonów amonowych, które mogą być pobierane przez rośliny.\nSchemat punktowania\n1 p. - za poprawny wybór grupy bakterii i prawidłowe przedstawienie jej roli w przyswajaniu\nazotu przez rośliny.\n0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\n*(Zadanie otwarte - uczeń wybiera JEDNĄ grupę ze schematu i opisuje jej rolę. Poniżej rozwiązania dla dwóch najczęściej wybieranych grup: bakterii brodawkowych i bakterii nitryfikacyjnych.)*\n\n**Wariant A - bakterie brodawkowe (*Rhizobium* / bakterie symbiotyczne):**\nBakterie z rodzaju *Rhizobium* wiążą atmosferyczny azot cząsteczkowy (\\(\\text{N}_2\\)) w brodawkach korzeniowych roślin motylkowatych. Przekształcają go w amoniak/jon amonowy (\\(\\ce{NH3 / NH4+}\\)), który roślina bezpośrednio przyswaja do syntezy aminokwasów i białek.\n\n**Wariant B - bakterie nitryfikacyjne (*Nitrosomonas*, *Nitrobacter*):**\nBakterie nitryfikacyjne utleniają amoniak do azotynów, a następnie azotyny do azotanów(V) (\\(\\ce{NH4+ -> NO2- -> NO3-}\\)). Jony azotanowe \\(\\ce{NO3-}\\) są pobierane przez korzenie roślin jako główna forma przyswajania azotu mineralnego z gleby.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\n### Dla bakterii brodawkowych (*Rhizobium*):\n\n**Krok 1 - Infekcja i symbioza:**\n*Rhizobium* wnika do korzeni roślin bobowatych (*Fabaceae*), indukując powstawanie brodawek korzeniowych. Wewnątrz brodawki bakterie bytują jako **bakteroidy**.\n\n**Krok 2 - Wiązanie azotu:**\nEnzym **nitrogenaza** katalizuje reakcję:\n\\[\\ce{N2 + 8H+ + 8e- + 16ATP -> 2NH3 + H2 + 16ADP + 16P_i}\\]\nAtmosferyczny \\(\\ce{N_2}\\) → amoniak \\(\\ce{NH3}\\).\n\n**Krok 3 - Przyswojenie przez roślinę:**\n\\(\\ce{NH3}\\) jest wiązany przez roślinę w reakcji z \\(\\ce{\\alpha}\\)-ketoglutaranem (cykl Krebsa) → glutaminian → inne aminokwasy. Roślina buduje białka, kwasy nukleinowe, chlorofil.\n\n**Efekt dla rośliny:** dostęp do przyswajalne formy azotu bez konieczności pobierania go z gleby.\n\n### Dla bakterii nitryfikacyjnych:\n\n**Krok 1 - Amonifikacja (punkt wyjścia):**\nW glebie znajduje się \\(\\ce{NH4+}\\) - produkt rozkładu materii organicznej przez bakterie amonifikacyjne.\n\n**Krok 2 - Nitryfikacja I (nitrozacja):**\n*Nitrosomonas* utlenia:\n\\[\\ce{NH4+ + 3/2 O2 -> NO2- + H2O + 2H+}\\]\n\n**Krok 3 - Nitryfikacja II (nitracja):**\n*Nitrobacter* utlenia:\n\\[\\ce{NO2- + 1/2 O2 -> NO3-}\\]\n\n**Krok 4 - Pobieranie przez korzeń:**\nJony \\(\\ce{NO3-}\\) są pobierane przez korzenie roślin aktywnym transportem (antyport \\(\\ce{NO3- / 2H+}\\)), a następnie redukowane w liściach z powrotem do \\(\\ce{NH4+}\\) → aminokwasy.\n\n**Efekt dla rośliny:** nitryfikacja zwiększa dostępność azotu w glebie, bo \\(\\ce{NO3-}\\) jest formą dobrze przyswajalną i mobilną w roztworze glebowym.\n\n## Sposób 2 - Schemat skrócony (jak szybko napisać odpowiedź na egzaminie)\n\nSchemat odpowiedzi, który zawsze przyniesie punkt:\n\n> **[Nazwa grupy]** → **[przemiana chemiczna, którą przeprowadzają]** → **[forma azotu dostępna dla roślin]** → **[co roślina z tego robi]**\n\n### Przykładowe wzorcowe odpowiedzi:\n\n**Brodawkowe:** *Rhizobium* to bakterie symbiotyczne żyjące w brodawkach korzeni roślin motylkowatych. Wiążą atmosferyczny azot cząsteczkowy \\(\\ce{N2}\\) i przekształcają go w amoniak \\(\\ce{NH3}\\), który roślina wykorzystuje do syntezy aminokwasów i białek.\n\n**Nitryfikacyjne:** Bakterie nitryfikacyjne (*Nitrosomonas*, *Nitrobacter*) utleniają amoniak \\(\\ce{NH4+}\\) do azotanów(V) \\(\\ce{NO3-}\\). Jony \\(\\ce{NO3-}\\) są pobierane przez korzenie roślin jako przyswajalna forma azotu mineralnego niezbędna do syntezy białek i kwasów nukleinowych.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n**1 pkt** - za poprawny wybor grupy bakterii i prawidlowe przedstawienie jej roli w przyswajaniu azotu przez rosliny (do wyboru: bakterie nitryfikacyjne, bakterie wiazace wolny azot, bakterie amonifikujace/destruenty).\n\n**0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.\n## Wzory z karty CKE\n\nW tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - wystarczy znajomość mechanizmów biologicznych obiegu azotu.\n\n> 📖 Pomocniczo: karta CKE (sekcja CHEMIA) zawiera wzory jonów \\(\\ce{NH4+}\\), \\(\\ce{NO3-}\\), \\(\\ce{NO2-}\\) - można się upewnić co do ładunków jonów. Reakcja hydrolizy ATP (str. 4 karta BIO) pojawia się w kontekście nitrogenazy, lecz jej zapis nie jest wymagany w odpowiedzi.\n\n## Typowe pułapki i uwagi\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Najczęstszy błąd - napisanie tylko \"dostarczają azot roślinom\" bez podania **jakiej formy** azotu (\\(\\ce{NH4+}\\), \\(\\ce{NO3-}\\)) i **w jaki sposób** (przez symbiozy w brodawkach / nitryfikację w glebie). Klucz wymaga mechanizmu!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Mylenie **nitryfikacji** (NH₄⁺ → NO₃⁻, korzystna dla roślin) z **denitryfikacją** (NO₃⁻ → N₂, straty azotu z ekosystemu - niekorzystna dla roślin). Denitryfikatory **nie** przyczyniają się do przyswajania azotu przez rośliny - to pułapka!\n\n> ⚠️ **Uwaga:** Bakterie nitryfikacyjne **same** nie są pobierane przez rośliny - ich rola jest **pośrednia**: zmieniają formę azotu w glebie na przyswajalną. Odpowiedź \"rośliny jedzą bakterie nitryfikacyjne\" to błąd zerowy.\n\n> ⚠️ **Uwaga:** *Rhizobium* żyje **tylko** w symbiozie z roślinami bobowatymi (groch, soja, łubin, koniczyna). Przy innych roślinach (np. pszenicy) nie tworzą brodawek - jeśli zadanie dotyczy roślin niebobowatych, należy wskazać bakterie wolnożyjące (*Azotobacter*) lub nitryfikacyjne.","image":"img/biologia-2015-maj-matura-rozszerzona/zad-5.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":6,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2015 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"

Zadanie 5.2. (0-1)
Wybierz ze schematu jedną grupę bakterii i przedstaw jej rolę w przyswajaniu azotu
przez rośliny.

","answer_text_html":"

5.2. (0-1)
Przykładowe rozwiązania
• Bakterie nitryfikacyjne II/bakterie nitryfikacyjne I i II/bakterie nitryfikacyjne I/bakterie
nitryfikacyjne: biorą udział w wytwarzaniu przyswajalnych dla roślin związków
azotowych.
• Bakterie wiążące wolny azot z powietrza/bakterie brodawkowe/glebowe bakterie azotowe:
przekształcają
nieprzyswajalny
dla
roślin
azot
cząsteczkowy/atmosferyczny
w przyswajalne dla roślin formy azotu/jony amonowe/związki azotowe.
• Bakterie należące do destruentów/amonifikujące: rozkładają organiczne związki azotowe
zawarte w szczątkach roślin i zwierząt/szczątki organizmów do mineralnych związków
azotowych/jonów amonowych, które mogą być pobierane przez rośliny.
Schemat punktowania
1 p. - za poprawny wybór grupy bakterii i prawidłowe przedstawienie jej roli w przyswajaniu
azotu przez rośliny.
0 p. - za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"

Poprawna odpowiedź

\n

(Zadanie otwarte - uczeń wybiera JEDNĄ grupę ze schematu i opisuje jej rolę. Poniżej rozwiązania dla dwóch najczęściej wybieranych grup: bakterii brodawkowych i bakterii nitryfikacyjnych.)

\n

Wariant A - bakterie brodawkowe (Rhizobium / bakterie symbiotyczne):
Bakterie z rodzaju Rhizobium wiążą atmosferyczny azot cząsteczkowy (N2) w brodawkach korzeniowych roślin motylkowatych. Przekształcają go w amoniak/jon amonowy (\\ceNH3/NH4+), który roślina bezpośrednio przyswaja do syntezy aminokwasów i białek.

\n

Wariant B - bakterie nitryfikacyjne (Nitrosomonas, Nitrobacter):
Bakterie nitryfikacyjne utleniają amoniak do azotynów, a następnie azotyny do azotanów(V) (\\ceNH4+−>NO2−−>NO3−). Jony azotanowe \\ceNO3− są pobierane przez korzenie roślin jako główna forma przyswajania azotu mineralnego z gleby.

\n

Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku

\n
Dla bakterii brodawkowych (Rhizobium):
\n

Krok 1 - Infekcja i symbioza:
Rhizobium wnika do korzeni roślin bobowatych (Fabaceae), indukując powstawanie brodawek korzeniowych. Wewnątrz brodawki bakterie bytują jako bakteroidy.

\n

Krok 2 - Wiązanie azotu:
Enzym nitrogenaza katalizuje reakcję:

\n
\\ceN2+8H++8e−+16ATP−>2NH3+H2+16ADP+16Pi
\n

Atmosferyczny \\ceN2 → amoniak \\ceNH3.

\n

Krok 3 - Przyswojenie przez roślinę:
\\ceNH3 jest wiązany przez roślinę w reakcji z \\ceα-ketoglutaranem (cykl Krebsa) → glutaminian → inne aminokwasy. Roślina buduje białka, kwasy nukleinowe, chlorofil.

\n

Efekt dla rośliny: dostęp do przyswajalne formy azotu bez konieczności pobierania go z gleby.

\n
Dla bakterii nitryfikacyjnych:
\n

Krok 1 - Amonifikacja (punkt wyjścia):
W glebie znajduje się \\ceNH4+ - produkt rozkładu materii organicznej przez bakterie amonifikacyjne.

\n

Krok 2 - Nitryfikacja I (nitrozacja):
Nitrosomonas utlenia:

\n
\\ceNH4++3/2O2−>NO2−+H2O+2H+
\n

Krok 3 - Nitryfikacja II (nitracja):
Nitrobacter utlenia:

\n
\\ceNO2−+1/2O2−>NO3−
\n

Krok 4 - Pobieranie przez korzeń:
Jony \\ceNO3− są pobierane przez korzenie roślin aktywnym transportem (antyport \\ceNO3−/2H+), a następnie redukowane w liściach z powrotem do \\ceNH4+ → aminokwasy.

\n

Efekt dla rośliny: nitryfikacja zwiększa dostępność azotu w glebie, bo \\ceNO3− jest formą dobrze przyswajalną i mobilną w roztworze glebowym.

\n

Sposób 2 - Schemat skrócony (jak szybko napisać odpowiedź na egzaminie)

\n

Schemat odpowiedzi, który zawsze przyniesie punkt:

\n
[Nazwa grupy] → [przemiana chemiczna, którą przeprowadzają] → [forma azotu dostępna dla roślin] → [co roślina z tego robi]
\n
Przykładowe wzorcowe odpowiedzi:
\n

Brodawkowe: Rhizobium to bakterie symbiotyczne żyjące w brodawkach korzeni roślin motylkowatych. Wiążą atmosferyczny azot cząsteczkowy \\ceN2 i przekształcają go w amoniak \\ceNH3, który roślina wykorzystuje do syntezy aminokwasów i białek.

\n

Nitryfikacyjne: Bakterie nitryfikacyjne (Nitrosomonas, Nitrobacter) utleniają amoniak \\ceNH4+ do azotanów(V) \\ceNO3−. Jony \\ceNO3− są pobierane przez korzenie roślin jako przyswajalna forma azotu mineralnego niezbędna do syntezy białek i kwasów nukleinowych.

\n

Schemat oceniania CKE

\n

1 pkt - za poprawny wybor grupy bakterii i prawidlowe przedstawienie jej roli w przyswajaniu azotu przez rosliny (do wyboru: bakterie nitryfikacyjne, bakterie wiazace wolny azot, bakterie amonifikujace/destruenty).

\n

0 pkt - za odpowiedz niespelniajaca wymagan lub za brak odpowiedzi.

\n

Wzory z karty CKE

\n

W tym zadaniu nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów - wystarczy znajomość mechanizmów biologicznych obiegu azotu.

\n
📖 Pomocniczo: karta CKE (sekcja CHEMIA) zawiera wzory jonów \\ceNH4+, \\ceNO3−, \\ceNO2− - można się upewnić co do ładunków jonów. Reakcja hydrolizy ATP (str. 4 karta BIO) pojawia się w kontekście nitrogenazy, lecz jej zapis nie jest wymagany w odpowiedzi.
\n

Typowe pułapki i uwagi

\n
⚠️ Uwaga: Najczęstszy błąd - napisanie tylko "dostarczają azot roślinom" bez podania jakiej formy azotu (\\ceNH4+, \\ceNO3−) i w jaki sposób (przez symbiozy w brodawkach / nitryfikację w glebie). Klucz wymaga mechanizmu!
\n
⚠️ Uwaga: Mylenie nitryfikacji (NH₄⁺ → NO₃⁻, korzystna dla roślin) z denitryfikacją (NO₃⁻ → N₂, straty azotu z ekosystemu - niekorzystna dla roślin). Denitryfikatory nie przyczyniają się do przyswajania azotu przez rośliny - to pułapka!
\n
⚠️ Uwaga: Bakterie nitryfikacyjne same nie są pobierane przez rośliny - ich rola jest pośrednia: zmieniają formę azotu w glebie na przyswajalną. Odpowiedź "rośliny jedzą bakterie nitryfikacyjne" to błąd zerowy.
\n
⚠️ Uwaga: Rhizobium żyje tylko w symbiozie z roślinami bobowatymi (groch, soja, łubin, koniczyna). Przy innych roślinach (np. pszenicy) nie tworzą brodawek - jeśli zadanie dotyczy roślin niebobowatych, należy wskazać bakterie wolnożyjące (Azotobacter) lub nitryfikacyjne.
"}]}