{"id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad/2","paper_id":"biologia-2026-maj-matura-rozszerzona","number":"2","points":3,"ptype":"open","subject":"biologia","category":"matura","year":2026,"month":"maj","level":"rozszerzona","text":"Zadanie 2.\nU roślin występują dwa rodzaje fotosystemów: fotosystem I (PS I) oraz fotosystem II (PS II).\nNa poniższym schemacie przedstawiono centrum reakcji PS II, współdziałającego\nz enzymem rozszczepiającym wodę, oraz transfer elektronów w obrębie centrum reakcji\nPS II. Wzbudzona specjalna para cząsteczek chlorofilu przekazuje wysokoenergetyczne\nelektrony na plastochinon (Q), przenoszący elektrony na kolejne elementy fotosyntetycznego\nłańcucha transportu elektronów.\nNa podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2019.","answer":null,"answer_text":"mitochondrium\ntak","solution":"Odpowiedź: **2.1. B** — **błonach tylakoidów**. Fotosystemy I i II, kompleks cytochromowy $b_6f$ oraz syntaza ATP są wbudowane w **błony tylakoidów** wewnątrz chloroplastu. Tam zachodzi cała **faza zależna od światła**; faza niezależna od światła (cykl Calvina) przebiega w **stromie**. **2.2.** Światło **wybija elektrony** ze specjalnej pary cząsteczek chlorofilu w centrum reakcji PS II. Elektrony te są przekazywane na **plastochinon (Q)** i dalej, do łańcucha transportu elektronów. W centrum reakcji powstaje wówczas **luka elektronowa** — cząsteczki chlorofilu uzyskują ładunek dodatni i **nie mogą ponownie zadziałać**. Aby fotosystem wrócił do stanu wyjściowego, brakujące elektrony muszą zostać **uzupełnione**. Ich **źródłem jest woda**, rozszczepiana przez enzym rozszczepiający wodę (fotoliza): $$2\\,\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{O}_2 + 4\\,\\text{H}^+ + 4\\,e^-$$ Elektrony pochodzące z utleniania wody **wypełniają lukę elektronową** w centrum reakcji PS II, umożliwiając kolejny cykl absorpcji światła. Bez współdziałania z tym enzymem PS II zadziałałby tylko raz. **2.3. BC** - **B** — elektrony z PS I są przenoszone (przez ferredoksynę i reduktazę ferredoksyna-NADP⁺) na **NADP⁺**, dając **NADPH**. - **C** — NADPH jest wykorzystywany w etapie **redukcji** cyklu Calvina, gdzie kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA) zostaje zredukowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego (PGAL).\n\nTreść zadania (CKE)\n\nGdzie co zachodzi w chloroplaście\n\nStruktura | Procesy\notoczka (dwie błony) | transport substancji do i z chloroplastu\nbłony tylakoidów | faza zależna od światła: PS I, PS II, cytochrom $b_6f$, syntaza ATP\nświatło (lumen) tylakoidu | gromadzenie protonów — gradient napędzający syntazę ATP\nstroma | cykl Calvina, replikacja DNA chloroplastowego, synteza skrobi\n\nFotosystem II a fotosystem I\n\nCecha | PS II | PS I\nmaksimum absorpcji | P680 | P700\nźródło elektronów | woda (fotoliza) | plastocyjanina (z PS II)\nakceptor końcowy | plastochinon (Q) | ferredoksyna → NADP⁺\nprodukt uboczny | $\\text{O}_2$ | —\nkolejność w łańcuchu | pierwszy | drugi\n\nNazwy są mylące: PS II działa jako pierwszy w łańcuchu transportu elektronów, mimo numeru II (nazwy pochodzą od kolejności odkrycia).\n\nFotoliza wody — bilans\n\n$$2\\,\\text{H}_2\\text{O} \\xrightarrow{\\ \\text{PS II, kompleks Mn}\\ } \\text{O}_2\\!\\uparrow + 4\\,\\text{H}^+ + 4\\,e^-$$\n\nProdukt | Los\n$e^-$ | uzupełniają lukę elektronową w centrum reakcji PS II\n$\\text{H}^+$ | zwiększają gradient protonowy w lumen → napędzają syntazę ATP\n$\\text{O}_2$ | uwalniany jako produkt uboczny — cały tlen atmosferyczny pochodzi stąd\n\nFaza zależna od światła — schemat Z\n\n$$\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{PS II} \\rightarrow \\text{Q} \\rightarrow \\text{cyt } b_6f \\rightarrow \\text{plastocyjanina} \\rightarrow \\text{PS I} \\rightarrow \\text{ferredoksyna} \\rightarrow \\textbf{NADP}^+$$\n\nProdukty fazy jasnej: ATP, NADPH, $\\text{O}_2$.\n\nCykl Calvina — trzy etapy\n\nEtap | Co się dzieje | Zużywa\n1. karboksylacja | RuBisCO przyłącza $\\text{CO}_2$ do RuBP → 2 × PGA | —\n2. redukcja | PGA → PGAL | ATP i NADPH\n3. regeneracja | odtworzenie RuBP z części PGAL | tylko ATP\n\nBilans na jedną cząsteczkę $\\text{CO}_2$: 3 ATP i 2 NADPH. Na jedną cząsteczkę glukozy (6 obrotów cyklu): 18 ATP i 12 NADPH.\n\nPunktacja CKE\n\n- 2.1. 1 pkt — odpowiedź B.\n- 2.2. 1 pkt — wykazanie odnoszące się do uzupełniania elektronów wybitych z centrum reakcji elektronami pochodzącymi z wody.\n- 2.3. 1 pkt — BC.\n- Razem: 3 pkt.\n\nTypowy błąd: **W 2.1 kusi odpowiedź D (wewnętrzna błona otoczki).** To odpowiednik błony wewnętrznej mitochondrium, ale w chloroplaście łańcuch transportu elektronów znajduje się w **osobnym systemie błon — tylakoidach**, a nie w otoczce. **W 2.2 klucz CKE odrzuca odpowiedzi zbyt ogólne.** Nie wystarczy napisać, że „PS II potrzebuje elektronów z fotolizy wody\". Trzeba wyraźnie powiązać: **wybicie elektronów → luka elektronowa w centrum reakcji → uzupełnienie elektronami z wody**. **Klucz odrzuca też odpowiedzi pomijające wodę jako źródło.** Sformułowanie „enzym wytwarza elektrony\" jest błędne — enzym nie tworzy elektronów, tylko **uwalnia je z cząsteczek wody**. **Nie pisz o „rozpuszczaniu wody\".** Klucz wprost wskazuje to jako błąd. Woda ulega **rozszczepieniu (fotolizie, utlenieniu)**, a nie rozpuszczeniu. **W 2.3 kusi odpowiedź A (ADP).** ATP powstaje w fotofosforylacji dzięki **gradientowi protonów**, a nie przez bezpośrednie przeniesienie elektronów. Akceptorem elektronów z PS I jest **NADP⁺**. **Uważaj na etapy cyklu Calvina.** NADPH zużywa się w etapie **redukcji**; w etapie **regeneracji** rybulozo-1,5-bisfosforanu zużywane jest wyłącznie **ATP**. Karboksylacja (pierwszy etap) nie zużywa ani jednego, ani drugiego.","image":"img/biologia-2026-maj-matura-rozszerzona/zad-2.webp","solution_image":null,"topics":"fotosynteza, fotosystem II, fotoliza wody, tylakoidy, NADP+, cykl Calvina","page_from":4,"source":"ocr","answer_source":null,"answer_text_source":"ocr","solution_source":"maturaonline","text_source":"ocr","source_label":"Biologia · Matura · maj 2026 (rozszerzona)","subject_label":"Biologia","category_label":"Matura","text_html":"<p>Zadanie 2.<br>U roślin występują dwa rodzaje fotosystemów: fotosystem I (PS I) oraz fotosystem II (PS II).<br>Na poniższym schemacie przedstawiono centrum reakcji PS II, współdziałającego<br>z enzymem rozszczepiającym wodę, oraz transfer elektronów w obrębie centrum reakcji<br>PS II. Wzbudzona specjalna para cząsteczek chlorofilu przekazuje wysokoenergetyczne<br>elektrony na plastochinon (Q), przenoszący elektrony na kolejne elementy fotosyntetycznego<br>łańcucha transportu elektronów.<br>Na podstawie: B. Alberts i in., Podstawy biologii komórki, Warszawa 2019.</p>","answer_text_html":"<p>mitochondrium<br>tak</p>","solutions":[{"source":"maturaonline","label":"matura-online.pl","kind":"text","html":"<p>Odpowiedź: <strong>2.1. B</strong> — <strong>błonach tylakoidów</strong>. Fotosystemy I i II, kompleks cytochromowy $b_6f$ oraz syntaza ATP są wbudowane w <strong>błony tylakoidów</strong> wewnątrz chloroplastu. Tam zachodzi cała <strong>faza zależna od światła</strong>; faza niezależna od światła (cykl Calvina) przebiega w <strong>stromie</strong>. <strong>2.2.</strong> Światło <strong>wybija elektrony</strong> ze specjalnej pary cząsteczek chlorofilu w centrum reakcji PS II. Elektrony te są przekazywane na <strong>plastochinon (Q)</strong> i dalej, do łańcucha transportu elektronów. W centrum reakcji powstaje wówczas <strong>luka elektronowa</strong> — cząsteczki chlorofilu uzyskują ładunek dodatni i <strong>nie mogą ponownie zadziałać</strong>. Aby fotosystem wrócił do stanu wyjściowego, brakujące elektrony muszą zostać <strong>uzupełnione</strong>. Ich <strong>źródłem jest woda</strong>, rozszczepiana przez enzym rozszczepiający wodę (fotoliza): $$2\\,\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{O}_2 + 4\\,\\text{H}^+ + 4\\,e^-$$ Elektrony pochodzące z utleniania wody <strong>wypełniają lukę elektronową</strong> w centrum reakcji PS II, umożliwiając kolejny cykl absorpcji światła. Bez współdziałania z tym enzymem PS II zadziałałby tylko raz. <strong>2.3. BC</strong> - <strong>B</strong> — elektrony z PS I są przenoszone (przez ferredoksynę i reduktazę ferredoksyna-NADP⁺) na <strong>NADP⁺</strong>, dając <strong>NADPH</strong>. - <strong>C</strong> — NADPH jest wykorzystywany w etapie <strong>redukcji</strong> cyklu Calvina, gdzie kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA) zostaje zredukowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego (PGAL).</p>\n<p>Treść zadania (CKE)</p>\n<p>Gdzie co zachodzi w chloroplaście</p>\n<p>Struktura | Procesy<br>otoczka (dwie błony) | transport substancji do i z chloroplastu<br>błony tylakoidów | faza zależna od światła: PS I, PS II, cytochrom $b_6f$, syntaza ATP<br>światło (lumen) tylakoidu | gromadzenie protonów — gradient napędzający syntazę ATP<br>stroma | cykl Calvina, replikacja DNA chloroplastowego, synteza skrobi</p>\n<p>Fotosystem II a fotosystem I</p>\n<p>Cecha | PS II | PS I<br>maksimum absorpcji | P680 | P700<br>źródło elektronów | woda (fotoliza) | plastocyjanina (z PS II)<br>akceptor końcowy | plastochinon (Q) | ferredoksyna → NADP⁺<br>produkt uboczny | $\\text{O}_2$ | —<br>kolejność w łańcuchu | pierwszy | drugi</p>\n<p>Nazwy są mylące: PS II działa jako pierwszy w łańcuchu transportu elektronów, mimo numeru II (nazwy pochodzą od kolejności odkrycia).</p>\n<p>Fotoliza wody — bilans</p>\n<p>$$2\\,\\text{H}_2\\text{O} \\xrightarrow{\\ \\text{PS II, kompleks Mn}\\ } \\text{O}_2\\!\\uparrow + 4\\,\\text{H}^+ + 4\\,e^-$$</p>\n<p>Produkt | Los<br>$e^-$ | uzupełniają lukę elektronową w centrum reakcji PS II<br>$\\text{H}^+$ | zwiększają gradient protonowy w lumen → napędzają syntazę ATP<br>$\\text{O}_2$ | uwalniany jako produkt uboczny — cały tlen atmosferyczny pochodzi stąd</p>\n<p>Faza zależna od światła — schemat Z</p>\n<p>$$\\text{H}_2\\text{O} \\rightarrow \\text{PS II} \\rightarrow \\text{Q} \\rightarrow \\text{cyt } b_6f \\rightarrow \\text{plastocyjanina} \\rightarrow \\text{PS I} \\rightarrow \\text{ferredoksyna} \\rightarrow \\textbf{NADP}^+$$</p>\n<p>Produkty fazy jasnej: ATP, NADPH, $\\text{O}_2$.</p>\n<p>Cykl Calvina — trzy etapy</p>\n<p>Etap | Co się dzieje | Zużywa</p>\n<ol><li>karboksylacja | RuBisCO przyłącza $\\text{CO}_2$ do RuBP → 2 × PGA | —</li><li>redukcja | PGA → PGAL | ATP i NADPH</li><li>regeneracja | odtworzenie RuBP z części PGAL | tylko ATP</li></ol>\n<p>Bilans na jedną cząsteczkę $\\text{CO}_2$: 3 ATP i 2 NADPH. Na jedną cząsteczkę glukozy (6 obrotów cyklu): 18 ATP i 12 NADPH.</p>\n<p>Punktacja CKE</p>\n<ul><li>2.1. 1 pkt — odpowiedź B.</li><li>2.2. 1 pkt — wykazanie odnoszące się do uzupełniania elektronów wybitych z centrum reakcji elektronami pochodzącymi z wody.</li><li>2.3. 1 pkt — BC.</li><li>Razem: 3 pkt.</li></ul>\n<p>Typowy błąd: <strong>W 2.1 kusi odpowiedź D (wewnętrzna błona otoczki).</strong> To odpowiednik błony wewnętrznej mitochondrium, ale w chloroplaście łańcuch transportu elektronów znajduje się w <strong>osobnym systemie błon — tylakoidach</strong>, a nie w otoczce. <strong>W 2.2 klucz CKE odrzuca odpowiedzi zbyt ogólne.</strong> Nie wystarczy napisać, że „PS II potrzebuje elektronów z fotolizy wody&quot;. Trzeba wyraźnie powiązać: <strong>wybicie elektronów → luka elektronowa w centrum reakcji → uzupełnienie elektronami z wody</strong>. <strong>Klucz odrzuca też odpowiedzi pomijające wodę jako źródło.</strong> Sformułowanie „enzym wytwarza elektrony&quot; jest błędne — enzym nie tworzy elektronów, tylko <strong>uwalnia je z cząsteczek wody</strong>. <strong>Nie pisz o „rozpuszczaniu wody&quot;.</strong> Klucz wprost wskazuje to jako błąd. Woda ulega <strong>rozszczepieniu (fotolizie, utlenieniu)</strong>, a nie rozpuszczeniu. <strong>W 2.3 kusi odpowiedź A (ADP).</strong> ATP powstaje w fotofosforylacji dzięki <strong>gradientowi protonów</strong>, a nie przez bezpośrednie przeniesienie elektronów. Akceptorem elektronów z PS I jest <strong>NADP⁺</strong>. <strong>Uważaj na etapy cyklu Calvina.</strong> NADPH zużywa się w etapie <strong>redukcji</strong>; w etapie <strong>regeneracji</strong> rybulozo-1,5-bisfosforanu zużywane jest wyłącznie <strong>ATP</strong>. Karboksylacja (pierwszy etap) nie zużywa ani jednego, ani drugiego.</p>"}]}