{"id":"biologia-2021-maj-matura-rozszerzona/zad/9.2","paper_id":"biologia-2021-maj-matura-rozszerzona","number":"9.2","points":1,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2021,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 9.2. (0-1)\nWyjaśnij, dlaczego radioaktywne atomy węgla\n14C, znajdujące się początkowo\nw znakowanym CO2, wykryto następnie w związkach organicznych znajdujących się\nw soku floemowym rośliny.\nWypełnia\negzaminator\nNr zadania\n7.2.\n8.1.\n8.2.\n9.1.\n9.2.\nMaks. liczba pkt\n1\n1\n1\n1\n1\nUzyskana liczba pkt\nEBIP-R0_100","answer":null,"answer_text":"9.2. (0-1)\nWymagania egzaminacyjne 2021\nWymagania ogólne\nWymaganie szczegółowe\nV. Rozumowanie i argumentacja. Zdający\nobjaśnia i komentuje informacje […],\nwyjaśnia zależności przyczynowo-\n-skutkowe […].\nI. Poznanie świata organizmów na różnych\npoziomach organizacji życia. Zdający […]\nprzedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska\nbiologiczne […].\nIII. Metabolizm.\n4. Fotosynteza. Zdający:\n1) przedstawia proces fotosyntezy […];\n4) opisuje etapy cyklu Calvina […].\nZasady oceniania\n1 pkt - za poprawne wyjaśnienie uwzględniające: 1) asymilację znakowanego radioaktywnie\ndwutlenku węgla oraz 2) załadunek wtórnych produktów fotosyntezy do soku\nfloemowego lub transport wtórnych produktów fotosyntezy w soku floemowym.\n0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\nPrzykładowe rozwiązania\n• Radioaktywne atomy węgla z CO2 zostały wbudowane w cukry podczas procesu\nfotosyntezy, a sacharoza jest pobierana przez komórki rurek sitowych.\n• Dwutlenek węgla zawierający radioaktywny izotop został wykorzystany w cyklu Calvina,\nktórego wtórne produkty są związkami transportowanymi w łyku.\n• Znakowany CO2 został przez roślinę wykorzystany jako substrat w procesie fotosyntezy,\nktórej wtórnymi produktami są związki organiczne dostające się do floemu.\nUwaga:\nNie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do glukozy jako formy transportu cukrów w łyku.\nZasady oceniania rozwiązań zadań\nZadanie 10. (0-3)","solution":"## Poprawna odpowiedź\n\nZnakowany **¹⁴CO₂** został włączony w organiczne związki węgla w procesie **fotosyntezy** (cykl Calvina), a następnie produkty fotosyntezy - głównie **sacharoza** - zostały załadowane do rurek sitowych **floemu** i transportowane sokiem floemowym do innych części rośliny.\n\n## Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku\n\n**Krok 1 - Fiksacja CO₂ w cyklu Calvina (faza ciemna fotosyntezy)**\n\n¹⁴CO₂ wnika przez aparaty szparkowe do mezofilu liścia. W stromie chloroplastów enzym **RuBisCO** katalizuje przyłączenie ¹⁴CO₂ do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) → powstaje 3-fosfoglicerynian (3-PGA) zawierający **¹⁴C**. W kolejnych etapach cyklu Calvina ¹⁴C przechodzi do:\n\n\\[\\text{¹⁴CO}_2 \\xrightarrow{\\text{RuBisCO}} \\text{¹⁴C-3-PGA} \\xrightarrow{\\text{ATP, NADPH}} \\text{¹⁴C-G3P} \\xrightarrow{} \\text{¹⁴C-glukoza} \\xrightarrow{} \\text{¹⁴C-sacharoza}\\]\n\nAtom ¹⁴C jest teraz **kowalencyjnie wbudowany** w szkielet węglowy cząsteczki organicznej - radioaktywność nie znika, bo wynika z właściwości jądra atomowego, a nie z wiązania chemicznego.\n\n**Krok 2 - Załadunek floemu (loading)**\n\nSacharoza zawierająca ¹⁴C jest **aktywnie transportowana** (symport z H⁺, kosztem ATP) z komórek mezofilu do rurek sitowych floemu. To tzw. **loading** floemu w liściu (narząd źródłowy = *source*).\n\n**Krok 3 - Translokacja sokiem floemowym**\n\nZgodnie z **teorią przepływu ciśnieniowego Müncha**: wysoki potencjał osmotyczny (niski potencjał wody) w rurkach sitowych liścia → napływ wody z xylem → wzrost ciśnienia turgorowego → **masowy przepływ soku floemowego** (sacharoza + ¹⁴C) w kierunku organów ujścia (*sink*: korzenie, owoce, merystemy). Związki organiczne ze znakowanym ¹⁴C są wykrywane właśnie w tym soku.\n\n## Sposób 2 - Śledzenie atomu jako znacznika (podejście eksperymentalne)\n\nTo klasyczny eksperyment z **radioautografią** (autoradiografią). Logika:\n\n| Etap | Lokalizacja ¹⁴C | Forma chemiczna |\n| 0 - start | Powietrze wokół liścia | ¹⁴CO₂ (gaz nieorganiczny) |\n| kilka sekund | Stroma chloroplastów | ¹⁴C-3-PGA, ¹⁴C-G3P |\n| minuty | Cytoplazma komórek mezofilu | ¹⁴C-sacharoza |\n| godziny | Rurki sitowe / sok floemowy | ¹⁴C-sacharoza w przepływie |\n| długo | Organy ujścia (korzeń, owoc) | ¹⁴C-skrobia, ¹⁴C-aminokwasy |\n\nKluczowy wniosek: **atom ¹⁴C nie znika** - trwa w materii organicznej. Fotosynteza to jedyna droga, którą nieorganiczny CO₂ staje się organicznym węglem w roślinie (*asymilacja CO₂*). Floem jest kanałem transportu asymilatów.\n\n## Sposób 3 - Argumentacja przez zasadę: „węgiel wchodzi do biosfery tylko przez fotosyntezę\"\n\nU roślin autotroficznych **jedyną drogą wbudowania CO₂ w związki organiczne** jest fotosynteza. Nie istnieje żaden inny mechanizm, który pozwoliłby roślinie zbudować szkielet węglowy bez udziału cyklu Calvina. Dlatego:\n\n1. Jeśli ¹⁴C wykryto w związkach organicznych → **musiał przejść przez fotosyntezę** (innej drogi nie ma).\n2. Związki organiczne z ¹⁴C w floemie → **musiały być transportowane** z miejsca syntezy (liść) do miejsca poboru (łodyga, korzeń) - a transportem organicznych asymilatów zajmuje się wyłącznie floem (nie ksylem, który transportuje wodę i sole mineralne).\n\nTo rozumowanie przez wykluczenie: **fotosynteza → floem → wykrycie ¹⁴C** to jedyna możliwa ścieżka.\n\n## Schemat oceniania CKE\n\n> Zgodnie z oficjalnym kluczem CKE (zadanie 9.2, 0-1 pkt):\n> - **1 pkt** - za wyjasnienie uwzgledniajace: 1) **asymilacje znakowanego radioaktywnie CO2** (w fotosyntezie) oraz 2) **zaladunek/transport wtornych produktow fotosyntezy** w soku floemowym.\n> - **0 pkt** - za odpowiedz niespelniajaca wymagan za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.\n>\n> **Nie uznaje sie** odpowiedzi wskazujacych glukoze jako forme transportu cukrow w lyku (transportowana jest sacharoza).\n\n## Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć\n\n> 📖 **Karta wzorów CKE - sekcja BIO:**\n>\n> W tym zadaniu **nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów** - wystarczy znajomość mechanizmu biologicznego (fotosynteza + translokacja floemowa). Karta nie zawiera schematów cyklu Calvina ani teorii Müncha.\n>\n> Gdyby zadanie wymagało bilansu fotosyntezy:\n> \\[\\ce{6CO2 + 6H2O ->[\\text{światło, chlorofil}] C6H12O6 + 6O2}\\]\n> Ten zapis możesz wyprowadzić z wiedzy - nie ma go dosłownie w karcie wzorów EM2023.\n\n## Typowe pułapki i uwaga\n\n> ⚠️ **Pułapka 1 - Mylenie floemu z ksylemem:** Sok ksylemowy transportuje **wodę i sole mineralne** (kierunek: korzeń → liście). Sok floemowy transportuje **związki organiczne** (cukry, aminokwasy) z liści do organów ujścia. ¹⁴C w związkach organicznych = floem, nie ksylem.\n\n> ⚠️ **Pułapka 2 - Niepełna odpowiedź:** Napisanie tylko „bo roślina przeprowadza fotosyntezę\" bez powiązania z transportem floemowym = **0 pkt**. Klucz wymaga OBU elementów: (1) skąd ¹⁴C w związkach organicznych + (2) dlaczego jest w soku floemowym.\n\n> ⚠️ **Pułapka 3 - Błędna kolejność:** Niektórzy uczniowie piszą „floem transportuje CO₂\" - CO₂ nigdy nie jest transportowany w floemie. Floem transportuje gotowe związki organiczne (głównie sacharozę), które ZAWIERAJĄ już wbudowany ¹⁴C.\n\n> ⚠️ **Pułapka 4 - Pominięcie cyklu Calvina:** „Roślina użyła CO₂ do budowy ciała\" to za mało - klucz oczekuje wskazania **fotosyntezy** (lub cyklu Calvina / fazy ciemnej) jako konkretnego procesu wbudowania CO₂ w organiczny szkielet węglowy.","image":"img/biologia-2021-maj-matura-rozszerzona/zad-9.2.webp","solution_image":null,"topics":null,"page_from":9,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturazai","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2021 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 9.2. (0-1)<br>Wyjaśnij, dlaczego radioaktywne atomy węgla<br>14C, znajdujące się początkowo<br>w znakowanym CO2, wykryto następnie w związkach organicznych znajdujących się<br>w soku floemowym rośliny.<br>Wypełnia<br>egzaminator<br>Nr zadania<br>7.2.<br>8.1.<br>8.2.<br>9.1.<br>9.2.<br>Maks. liczba pkt<br>1<br>1<br>1<br>1<br>1<br>Uzyskana liczba pkt<br>EBIP-R0_100</p>","answer_text_html":"<p>9.2. (0-1)<br>Wymagania egzaminacyjne 2021<br>Wymagania ogólne<br>Wymaganie szczegółowe<br>V. Rozumowanie i argumentacja. Zdający<br>objaśnia i komentuje informacje […],<br>wyjaśnia zależności przyczynowo-<br>-skutkowe […].<br>I. Poznanie świata organizmów na różnych<br>poziomach organizacji życia. Zdający […]<br>przedstawia i wyjaśnia procesy i zjawiska<br>biologiczne […].<br>III. Metabolizm.</p>\n<ol><li>Fotosynteza. Zdający:</li><li>przedstawia proces fotosyntezy […];</li><li>opisuje etapy cyklu Calvina […].</li></ol>\n<p>Zasady oceniania<br>1 pkt - za poprawne wyjaśnienie uwzględniające: 1) asymilację znakowanego radioaktywnie<br>dwutlenku węgla oraz 2) załadunek wtórnych produktów fotosyntezy do soku<br>floemowego lub transport wtórnych produktów fotosyntezy w soku floemowym.<br>0 pkt - za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br>Przykładowe rozwiązania<br>• Radioaktywne atomy węgla z CO2 zostały wbudowane w cukry podczas procesu<br>fotosyntezy, a sacharoza jest pobierana przez komórki rurek sitowych.<br>• Dwutlenek węgla zawierający radioaktywny izotop został wykorzystany w cyklu Calvina,<br>którego wtórne produkty są związkami transportowanymi w łyku.<br>• Znakowany CO2 został przez roślinę wykorzystany jako substrat w procesie fotosyntezy,<br>której wtórnymi produktami są związki organiczne dostające się do floemu.<br>Uwaga:<br>Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do glukozy jako formy transportu cukrów w łyku.<br>Zasady oceniania rozwiązań zadań<br>Zadanie 10. (0-3)</p>","solutions":[{"source":"maturazai","label":"maturazai.pl (AI)","kind":"text","html":"<h4>Poprawna odpowiedź</h4>\n<p>Znakowany <strong>¹⁴CO₂</strong> został włączony w organiczne związki węgla w procesie <strong>fotosyntezy</strong> (cykl Calvina), a następnie produkty fotosyntezy - głównie <strong>sacharoza</strong> - zostały załadowane do rurek sitowych <strong>floemu</strong> i transportowane sokiem floemowym do innych części rośliny.</p>\n<h4>Sposób 1 - Mechanizm biologiczny krok po kroku</h4>\n<p><strong>Krok 1 - Fiksacja CO₂ w cyklu Calvina (faza ciemna fotosyntezy)</strong></p>\n<p>¹⁴CO₂ wnika przez aparaty szparkowe do mezofilu liścia. W stromie chloroplastów enzym <strong>RuBisCO</strong> katalizuje przyłączenie ¹⁴CO₂ do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) → powstaje 3-fosfoglicerynian (3-PGA) zawierający <strong>¹⁴C</strong>. W kolejnych etapach cyklu Calvina ¹⁴C przechodzi do:</p>\n<p>\\[\\text{¹⁴CO}_2 \\xrightarrow{\\text{RuBisCO}} \\text{¹⁴C-3-PGA} \\xrightarrow{\\text{ATP, NADPH}} \\text{¹⁴C-G3P} \\xrightarrow{} \\text{¹⁴C-glukoza} \\xrightarrow{} \\text{¹⁴C-sacharoza}\\]</p>\n<p>Atom ¹⁴C jest teraz <strong>kowalencyjnie wbudowany</strong> w szkielet węglowy cząsteczki organicznej - radioaktywność nie znika, bo wynika z właściwości jądra atomowego, a nie z wiązania chemicznego.</p>\n<p><strong>Krok 2 - Załadunek floemu (loading)</strong></p>\n<p>Sacharoza zawierająca ¹⁴C jest <strong>aktywnie transportowana</strong> (symport z H⁺, kosztem ATP) z komórek mezofilu do rurek sitowych floemu. To tzw. <strong>loading</strong> floemu w liściu (narząd źródłowy = <em>source</em>).</p>\n<p><strong>Krok 3 - Translokacja sokiem floemowym</strong></p>\n<p>Zgodnie z <strong>teorią przepływu ciśnieniowego Müncha</strong>: wysoki potencjał osmotyczny (niski potencjał wody) w rurkach sitowych liścia → napływ wody z xylem → wzrost ciśnienia turgorowego → <strong>masowy przepływ soku floemowego</strong> (sacharoza + ¹⁴C) w kierunku organów ujścia (<em>sink</em>: korzenie, owoce, merystemy). Związki organiczne ze znakowanym ¹⁴C są wykrywane właśnie w tym soku.</p>\n<h4>Sposób 2 - Śledzenie atomu jako znacznika (podejście eksperymentalne)</h4>\n<p>To klasyczny eksperyment z <strong>radioautografią</strong> (autoradiografią). Logika:</p>\n<p>| Etap | Lokalizacja ¹⁴C | Forma chemiczna |<br>| 0 - start | Powietrze wokół liścia | ¹⁴CO₂ (gaz nieorganiczny) |<br>| kilka sekund | Stroma chloroplastów | ¹⁴C-3-PGA, ¹⁴C-G3P |<br>| minuty | Cytoplazma komórek mezofilu | ¹⁴C-sacharoza |<br>| godziny | Rurki sitowe / sok floemowy | ¹⁴C-sacharoza w przepływie |<br>| długo | Organy ujścia (korzeń, owoc) | ¹⁴C-skrobia, ¹⁴C-aminokwasy |</p>\n<p>Kluczowy wniosek: <strong>atom ¹⁴C nie znika</strong> - trwa w materii organicznej. Fotosynteza to jedyna droga, którą nieorganiczny CO₂ staje się organicznym węglem w roślinie (<em>asymilacja CO₂</em>). Floem jest kanałem transportu asymilatów.</p>\n<h4>Sposób 3 - Argumentacja przez zasadę: „węgiel wchodzi do biosfery tylko przez fotosyntezę&quot;</h4>\n<p>U roślin autotroficznych <strong>jedyną drogą wbudowania CO₂ w związki organiczne</strong> jest fotosynteza. Nie istnieje żaden inny mechanizm, który pozwoliłby roślinie zbudować szkielet węglowy bez udziału cyklu Calvina. Dlatego:</p>\n<ol><li>Jeśli ¹⁴C wykryto w związkach organicznych → <strong>musiał przejść przez fotosyntezę</strong> (innej drogi nie ma).</li><li>Związki organiczne z ¹⁴C w floemie → <strong>musiały być transportowane</strong> z miejsca syntezy (liść) do miejsca poboru (łodyga, korzeń) - a transportem organicznych asymilatów zajmuje się wyłącznie floem (nie ksylem, który transportuje wodę i sole mineralne).</li></ol>\n<p>To rozumowanie przez wykluczenie: <strong>fotosynteza → floem → wykrycie ¹⁴C</strong> to jedyna możliwa ścieżka.</p>\n<h4>Schemat oceniania CKE</h4>\n<blockquote>Zgodnie z oficjalnym kluczem CKE (zadanie 9.2, 0-1 pkt):<br>- <strong>1 pkt</strong> - za wyjasnienie uwzgledniajace: 1) <strong>asymilacje znakowanego radioaktywnie CO2</strong> (w fotosyntezie) oraz 2) <strong>zaladunek/transport wtornych produktow fotosyntezy</strong> w soku floemowym.<br>- <strong>0 pkt</strong> - za odpowiedz niespelniajaca wymagan za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.<br><br><strong>Nie uznaje sie</strong> odpowiedzi wskazujacych glukoze jako forme transportu cukrow w lyku (transportowana jest sacharoza).</blockquote>\n<h4>Wzory z karty CKE - czego MASZ użyć</h4>\n<blockquote>📖 <strong>Karta wzorów CKE - sekcja BIO:</strong><br><br>W tym zadaniu <strong>nie korzystamy bezpośrednio z karty wzorów</strong> - wystarczy znajomość mechanizmu biologicznego (fotosynteza + translokacja floemowa). Karta nie zawiera schematów cyklu Calvina ani teorii Müncha.<br><br>Gdyby zadanie wymagało bilansu fotosyntezy:<br>\\[\\ce{6CO2 + 6H2O -&gt;[\\text{światło, chlorofil}] C6H12O6 + 6O2}\\]<br>Ten zapis możesz wyprowadzić z wiedzy - nie ma go dosłownie w karcie wzorów EM2023.</blockquote>\n<h4>Typowe pułapki i uwaga</h4>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 1 - Mylenie floemu z ksylemem:</strong> Sok ksylemowy transportuje <strong>wodę i sole mineralne</strong> (kierunek: korzeń → liście). Sok floemowy transportuje <strong>związki organiczne</strong> (cukry, aminokwasy) z liści do organów ujścia. ¹⁴C w związkach organicznych = floem, nie ksylem.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 2 - Niepełna odpowiedź:</strong> Napisanie tylko „bo roślina przeprowadza fotosyntezę&quot; bez powiązania z transportem floemowym = <strong>0 pkt</strong>. Klucz wymaga OBU elementów: (1) skąd ¹⁴C w związkach organicznych + (2) dlaczego jest w soku floemowym.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 3 - Błędna kolejność:</strong> Niektórzy uczniowie piszą „floem transportuje CO₂&quot; - CO₂ nigdy nie jest transportowany w floemie. Floem transportuje gotowe związki organiczne (głównie sacharozę), które ZAWIERAJĄ już wbudowany ¹⁴C.</blockquote>\n<blockquote>⚠️ <strong>Pułapka 4 - Pominięcie cyklu Calvina:</strong> „Roślina użyła CO₂ do budowy ciała&quot; to za mało - klucz oczekuje wskazania <strong>fotosyntezy</strong> (lub cyklu Calvina / fazy ciemnej) jako konkretnego procesu wbudowania CO₂ w organiczny szkielet węglowy.</blockquote>"}]}