Matura z biologii 2019, zadanie 2: Fosforylacja fotosyntetyczna: cykliczny i niecykliczny transport elektronów – odpowiedzi i wyjaśnienie

A: tylko PS I, bez fotolizy, produkt ATP. B: PS I i PS II, fotoliza zachodzi, produkty ATP, NADPH + H+ i O2. Niecykliczny jest konieczny, bo daje NADPH do redukcji w cyklu Calvina; stwierdzenia: 1-F, 2-P, 3-F.

O czym jest zadanie 2?

Zadanie dotyczy fazy jasnej fotosyntezy. Porównujesz dwa warianty fosforylacji: cykliczny (schemat A) i niecykliczny (schemat B), oraz ustalasz, jakie fotosystemy i produkty są z nimi związane. Potem wyjaśniasz, dlaczego sam transport cykliczny nie wystarcza do przebiegu fotosyntezy.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 3 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 2.1 (0–2 pkt)

Na podstawie schematów uzupełnij tabelę, w której porównasz oba typy fosforylacji
i transportu elektronów zachodzące podczas fotosyntezy.
Proces na schemacie A Proces na schemacie B
Fotosystemy, które uczestniczą
w tych procesach
Fotoliza wody
(zachodzi / nie zachodzi)
Wszystkie produkty

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: A: PS I; fotoliza wody nie zachodzi; produkt: ATP. B: PS I i PS II; fotoliza zachodzi; produkty: ATP, NADPH + H+, O2.

W transporcie cyklicznym elektron wzbudzony w PS I wraca do PS I, więc nie dochodzi do fotolizy wody i nie powstaje NADPH. Dostarczany jest tylko ATP. W transporcie niecyklicznym elektron płynie z PS II do PS I, a fotoliza wody uzupełnia elektrony w PS II i daje O2. NADP+ zostaje zredukowany do NADPH + H+, a jednocześnie powstaje ATP.

Punktacja: 2 p. za poprawne wypełnienie trzech wierszy tabeli, 1 p. za dwa wiersze, 0 p. za mniej. Nie uznaje się określenia „siła asymilacyjna” zamiast ATP i NADPH + H+.

Zadanie 2.2 (0–1 pkt)

Wyjaśnij, dlaczego do zajścia fotosyntezy konieczny jest niecykliczny transport elektronów, a niewystarczający jest sam transport cykliczny. W odpowiedzi uwzględnij produkty fazy zależnej od światła i ich znaczenie w procesie fotosyntezy.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Transport niecykliczny wytwarza NADPH + H+ obok ATP, a NADPH jest potrzebny do redukcji CO2 w cyklu Calvina. Sam cykliczny daje tylko ATP, więc nie wystarcza.

W cyklu Calvina ATP dostarcza energii, ale redukcja PGA do PGAl wymaga NADPH. Cykliczny transport wokół PS I nie redukuje NADP+, bo elektron wraca do PS I. Dlatego potrzebny jest niecykliczny: PS II i PS I oraz fotoliza wody dają elektrony i protony do powstania NADPH.

Punktacja: 1 p. za wskazanie, że niecykliczny daje NADPH + H+ i że jest on potrzebny do redukcji w cyklu Calvina. Nie uznaje się ogólników o „sile asymilacyjnej” ani twierdzenia, że NADPH służy głównie regeneracji.

Zadanie 2.3 (0–1 pkt)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące fazy fotosyntezy zależnej od światła są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. Przenośniki elektronów występują w stromie chloroplastu, natomiast barwniki tworzące fotosystemy – w tylakoidach gran. P F
2. W centrum reakcji fotosystemów znajdują się cząsteczki chlorofilu, z których są wybijane elektrony. P F
3. W tylakoidy gran wbudowana jest syntaza ATP, która przenosi protony do wnętrza tylakoidu. P F

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – F, 2 – P, 3 – F.

Przenośniki elektronów i barwniki fotosystemów są związane z błoną tylakoidów, a nie ze stromą. W centrach reakcji PS I i PS II chlorofil oddaje wzbudzony elektron dalej. Syntaza ATP jest w błonie tylakoidów, ale przenosi protony z wnętrza tylakoidu do stromy, a nie do wnętrza.

Punktacja: 1 p. tylko za wszystkie trzy poprawne oceny; jeśli jedna jest błędna lub brak odpowiedzi, przyznaje się 0 p.

Najczęstsze błędy w zadaniu 2

Mylenie schematu A z transportem niecyklicznym i przypisywanie mu fotolizy wody oraz NADPH.
Uznawanie, że cykliczny transport elektronów także wytwarza NADPH, a problemem jest tylko brak ATP.
Sądzienie, że syntaza ATP pompuje protony do wnętrza tylakoidu, zamiast przepuszczać je do stromy.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2019, poziom rozszerzony (w maju 2019). Wstęp CKE opracowała na podstawie: http://www.tutorvista.com/content/biology/biology-iv/photosynthesis/photophosphorylation.php. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.