Matura z biologii 2017, zadanie 3: Fotosynteza, faza jasna i cykl Calvina – odpowiedzi i wyjaśnienie

3.1: P, F, P (CKE dopuszczała też F w trzecim); 3.2: chlorofil centrum reakcji przekazuje energię na elektron lub emituje elektron; 3.3: niecyklicznej, oba rodzaje fosforylacji, karboksylacji; 3.4: RuBP jako akceptor CO2; 3.5: suchy lód zwiększa stężenie CO2 i intensywność fotosyntezy, więc zwiększa biomasę.

O czym jest zadanie 3?

Zadanie opiera się na uproszczonym schemacie fotosyntezy, na którym oddzielono fazę zależną od światła od cyklu Calvina-Bensona. Uczeń ma ocenić informacje o fazach, wyjaśnić rolę chlorofilu w centrum reakcji, uzupełnić tekst o fosforylacji i cyklu Calvina oraz powiązać wzrost CO2 w szklarni z przyrostem biomasy.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 4 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 3.1 (0–1 pkt)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące procesu fotosyntezy są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
Faza fotosyntezy zależna od światła dostarcza ATP i NADPH + H+, niezbędnych do przebiegu procesów cyklu Calvina-Bensona.
1. P F
Procesy fazy zależnej od światła zachodzą w tylakoidach i stromie chloroplastów, a procesy cyklu Calvina-Bensona – tylko w stromie.
2. P F
Zahamowanie procesów cyklu Calvina-Bensona skutkuje zahamowaniem fosforylacji niecyklicznej ze względu na gromadzenie się ATP i NADPH + H+.
3. P F

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – P, 2 – F, 3 – P (CKE dopuszczała też F).

Faza jasna wytwarza ATP i NADPH+H+, które są zużywane w cyklu Calvina. W chloroplastach faza jasna zachodzi w błonach tylakoidów, a nie w stromie; w stromie odbywa się cykl Calvina. Gdy cykl Calvina staje, ATP i NADPH się kumulują i brakuje ADP/NADP+, co hamuje fosforylację niecykliczną.

Punktacja: Punkt tylko za poprawną ocenę wszystkich trzech zdań; pojedynczy błąd lub brak odpowiedzi daje 0.

Zadanie 3.2 (0–1 pkt)

Określ, jaką funkcję pełnią cząsteczki chlorofilu znajdujące się w centrum reakcji fotosystemów.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Chlorofil w centrum reakcji przekazuje energię wzbudzenia na elektron lub emituje elektron, przekształcając energię świetlną w chemiczną.

W centrum reakcji fotosystemu chlorofil przekazuje energię wzbudzenia na elektron lub sam oddaje elektron. Dzięki temu energia świetlna zmienia się w energię chemiczną i uruchamia transport elektronów. Samo pochłonięcie światła i wzbudzenie cząsteczki nie wystarcza w ocenie CKE.

Punktacja: Punkt za odpowiedź zawierającą przekazanie energii na elektron, emisję elektronu albo przemianę energii świetlnej w chemiczną; nie uznaje się tylko „pochłania i ulega wzbudzeniu” ani „jest donorem elektronów”.

Zadanie 3.3 (0–1 pkt)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
W fazie fotosyntezy zależnej od światła ATP może powstawać w drodze fotosyntetycznej fosforylacji cyklicznej lub niecyklicznej. Rozkład cząsteczki wody zachodzi podczas fosforylacji (cyklicznej / niecyklicznej). U roślin podczas fazy zależnej od światła mogą zachodzić (tylko procesy fosforylacji niecyklicznej / oba rodzaje fosforylacji). W cyklu Calvina-Bensona ATP nie jest zużywane podczas etapu (karboksylacji / regeneracji).

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Rozkład wody – fosforylacja niecykliczna; u roślin mogą zachodzić oba rodzaje fosforylacji; ATP nie jest zużywane w etapie karboksylacji.

Woda jest rozkładana w PSII podczas niecyklicznego transportu elektronów. Rośliny mają PSI i PSII, więc mogą prowadzić fosforylację cykliczną i niecykliczną. W cyklu Calvina ATP zużywane jest w redukcji i regeneracji, a karboksylacja polega na przyłączeniu CO2 do RuBP.

Punktacja: Punkt za podkreślenie właściwych określeń we wszystkich trzech nawiasach; każda inna kombinacja daje 0.

Zadanie 3.4 (0–1 pkt)

Podaj nazwę związku oznaczonego na schemacie literą X oraz określ jego rolę w fazie niezależnej od światła.
Nazwa związku X:
Rola w fazie niezależnej od światła:

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Rybulozo-1,5-bisfosforan (RuBP); jest akceptorem CO2, do którego przyłącza się dwutlenek węgla w karboksylacji.

Na schemacie X to pięciowęglowy cukier fosforanowy, który przyjmuje CO2 w pierwszym etapie cyklu Calvina. Po przyłączeniu CO2 powstaje nietrwały związek rozpadający się na dwie cząsteczki PGA. Dlatego X jest akceptorem CO2.

Punktacja: Punkt za poprawną nazwę RuBP i określenie, że jest akceptorem CO2 lub że przyłącza CO2 w fazie niezależnej od światła; brak jednego elementu daje 0.

Zadanie 3.5 (0–1 pkt)

Wyjaśnij, w jaki sposób stosowanie tzw. suchego lodu, czyli zestalonego dwutlenku węgla, przekłada się na zwiększony przyrost biomasy warzyw uprawianych w szklarniach. W odpowiedzi uwzględnij proces, w którym uczestniczy ten związek chemiczny.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Suchy lód uwalnia CO2, zwiększa jego stężenie w szklarni, co nasila fotosyntezę i daje większy przyrost biomasy.

Suchy lód sublimuje i uwalnia CO2, podnosząc jego stężenie w szklarni. Więcej CO2 zwiększa tempo karboksylacji w cyklu Calvina i całej fotosyntezy, co daje większy przyrost biomasy. CKE dopuszcza też odpowiedź o ograniczeniu fotooddychania.

Punktacja: Punkt za wyjaśnienie zawierające przyczynę (więcej CO2 z suchego lodu) i mechanizm (wzrost intensywności fotosyntezy/asymilacji CO2 lub ograniczenie fotooddychania); samo stwierdzenie, że powstają białka, nie wystarcza.

Najczęstsze błędy w zadaniu 3

Uczniowie mylą miejsce fazy jasnej i cyklu Calvina, wpisując stromę jako miejsce transportu elektronów.
W 3.2 piszą tylko, że chlorofil pochłania światło i się wzbudza, bez przekazania energii na elektron.
W 3.3 uznają, że ATP jest potrzebne do karboksylacji, albo że woda rozkładana jest w fosforylacji cyklicznej.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2017, poziom rozszerzony (w maju 2017). Wstęp CKE opracowała na podstawie: http://science.jrank.org. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.