Matura z biologii 2022, zadanie 17: Weryfikacja hipotezy o śmiertelności samic biegusów (PCR CHD) – odpowiedzi i wyjaśnienie

Hipoteza została odrzucona – wśród ofiar sokołów samice nie przeważają (jest ich nawet mniej niż w populacji). Prawidłowy żel to wariant C (samiec jeden prążek, samica dwa). Stwierdzenia o PCR: P, P, F.

O czym jest zadanie 17?

Zadanie dotyczy populacji biegusów alaskańskich, w której samic jest znacznie mniej niż samców (3:1 zamiast 1:1). Autorzy sprawdzają hipotezę, że to sokół wędrowny wybiórczo odławia samice. Płeć ptaków, których pióra znaleziono pod gniazdami sokołów, oznaczono metodą PCR genów CHD leżących na chromosomach Z i W, a wyniki porównano z proporcją płci w żywej populacji.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 20 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 17.1 (0–1 pkt)

Rozstrzygnij, czy postawiona hipoteza została przyjęta, czy – odrzucona. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do wyników badań przedstawionych na wykresie.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Hipoteza została odrzucona – udział samic wśród ofiar sokołów jest taki sam lub nawet mniejszy niż w populacji żywych biegusów.

Gdyby hipoteza była prawdziwa, samice powinny stanowić wyraźnie większy odsetek ptaków zabitych przez sokoły niż ptaków żyjących. Wykres pokazuje coś odwrotnego: słupki dla ofiar i dla populacji są zbliżone, a wśród ofiar dominują samce. Oznacza to, że płeć nie wpływa na ryzyko upolowania, więc nadmiarowa śmiertelność samic nie wyjaśnia ich małego udziału w populacji.

Punktacja: Punkt za jednoznaczne stwierdzenie, że hipoteza nie została potwierdzona, oraz uzasadnienie oparte na porównaniu proporcji płci u ofiar i w populacji (lub na przewadze samców wśród ofiar). Brak punktu, gdy uczeń tylko opisuje wykres bez odniesienia do hipotezy albo uznaje hipotezę za przyjętą.

Zadanie 17.2 (0–1 pkt)

Który obraz żelu agarozowego odpowiada prawidłowemu wynikowi elektroforetycznego rozdzielenia powielonych fragmentów genów CHD-Z i CHD-W u samca (♂) i samicy (♀)? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
A. ♂ ♀
B. ♂ ♀
C. ♂ ♀
D. ♂ ♀

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: C

Samiec ma dwa chromosomy Z (ZZ), więc amplifikacji ulega tylko wariant CHD-Z i na żelu widać jeden prążek. Samica jest heterogametyczna (ZW) i ma oba warianty genu, które różnią się długością rejonu niekodującego, więc daje dwa prążki na różnych wysokościach. Tylko wariant C pokazuje taki układ: jeden prążek u samca i dwa u samicy.

Punktacja: Punkt wyłącznie za zaznaczenie C. Odpowiedzi, w których samica ma jeden prążek albo samiec dwa, są błędne, nawet jeśli uczeń poprawnie uzasadnia.

Zadanie 17.3 (0–2 pkt)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące techniki PCR są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
Do powielenia fragmentów genów techniką PCR należy użyć m.in.
1. termostabilnej polimerazy DNA oraz czterech różnych deoksyrybonukleotydów.
Technika PCR umożliwia powielenie wybranych fragmentów genomowego DNA dzięki użyciu specyficznych starterów.
Rozdzielenie podwójnej helisy DNA podczas stosowania techniki PCR zachodzi dzięki ligazom DNA.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – P, 2 – P, 3 – F

W mieszaninie reakcyjnej potrzebna jest termostabilna polimeraza (np. Taq) i wszystkie cztery dNTP jako budulec nowych nici – zdanie 1 jest prawdziwe. Startery wyznaczają początek i koniec powielanego odcinka, dlatego PCR jest specyficzna dla wybranego fragmentu – zdanie 2 prawdziwe. Rozdzielenie nici nie odbywa się enzymatycznie, lecz termicznie (wysoka temperatura w etapie denaturacji), a ligazy DNA sklejają fragmenty, nie rozplątują helisy – zdanie 3 fałszywe.

Punktacja: 2 punkty za trzy poprawne oceny, 1 punkt za dwie. Za jedną poprawną ocenę lub za brak odpowiedzi – 0 punktów.

Najczęstsze błędy w zadaniu 17

Uznanie hipotezy za przyjętą na podstawie samego faktu, że samic w populacji jest mało, bez porównania z proporcją wśród ofiar.
Odwrócenie płci w zadaniu 17.2 – przypisanie samicy jednego prążka, a samcowi dwóch, mimo że to samica jest heterogametyczna.
Myślenie, że helisę DNA w PCR rozdziela enzym (helikaza lub ligaza), a nie wysoka temperatura.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2022, poziom rozszerzony (w maju 2022). Wstęp CKE opracowała na podstawie: S. Nebel i in., Molecular sexing of prey remains […] in a wintering population of western sandpipers,. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.