Zadanie 5.4. (0–2)AI
Główną funkcją enzymu RuBisCO (karboksylaza/oksygenaza rybulozo-1,5-bisfosforanowa) jest przyłączanie dwutlenku węgla do rybulozo-1,5-bisfosforanu (RuBP) w cyklu Calvina. Jednak w wysokiej temperaturze i przy wysokim stężeniu O2 znacznie wzrasta aktywność RuBisCO polegająca na przyłączaniu tlenu do RuBP, co daje początek fotooddychaniu. Skutkiem tego procesu jest znaczne zmniejszenie wydajności wiązania CO2 przez roślinę.
U roślin rejonów tropikalnych i subtropikalnych przeprowadzających fotosyntezę typu C4 proces fotooddychania jest ograniczony. Jest to związane z dwustopniowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla. Pierwotna asymilacja CO2 z wytworzeniem szczawiooctanu zachodzi w komórkach mezofilu, natomiast włączanie CO2 do cyklu Calvina zachodzi w komórkach pochwy okołowiązkowej. U niektórych roślin C4 w komórkach pochwy okołowiązkowej nie ma fotosystemu II (PS II).
Na schemacie przedstawiono w uproszczeniu przebieg fazy fotosyntezy niezależnej od światła (fazy ciemnej) u roślin C4.
Wykaż związek między ograniczeniem procesu fotooddychania u roślin C4 a:
1. dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla
2. brakiem PS II w komórkach pochew okołowiązkowych.
Sprawdź się
Odpowiedz samodzielnie i sprawdź wynik
2
Pokaż odpowiedź z arkuszaPorównaj swoją odpowiedź z kluczem
Zasady oceniania
2 pkt – za poprawne wykazanie związku między ograniczeniem procesu fotooddychania a: 1) dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla z uwzględnieniem wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO ORAZ 2) brakiem PSII w komórkach pochew okołowiązkowych z uwzględnieniem niskiej dostępności O2 dla RuBisCO.
1 pkt – za poprawne wykazanie związku między ograniczeniem procesu fotooddychania a: 1) dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla z uwzględnieniem wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO ALBO 2) brakiem PSII w komórkach pochew okołowiązkowych z uwzględnieniem niskiej dostępności O2 dla RuBisCO.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
1. To pozwala na znaczne zwiększenie stężenia CO2 w komórkach, gdzie znajduje się RuBisCO wiążące CO2.
2. Dzięki temu nie jest wytwarzany tlen, który konkurowałby z CO2 o miejsce aktywne RuBisCO.
1. Dwuetapowy mechanizm wiązania CO2 umożliwia wzrost stężenia CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej, przez co RuBisCO częściej łączy się z CO2 niż z O2.
2. Ponieważ w komórce brak jest PS II, nie powstaje tlen z fotolizy wody, który przy wysokiej temperaturze otoczenia częściej niż CO2 przyłączyłby się do RuBisCO, czyli wzmagałoby to fotooddychanie.
1. Dzięki temu jest wysokie stężenie CO2 w komórkach z RuBisCO.
2. Powoduje to niskie stężenie O2 tam, gdzie działa RuBisCO.
Uwaga:
Uznaje się odpowiedzi, w których konkurencja dwutlenku węgla i tlenu o miejsce aktywne RuBisCO została opisana holistycznie tylko w jednej części odpowiedzi, bez powtórzenia w drugiej części, np.:
1. Pozwala to na zwiększenie stężenia CO2 w komórkach pochwy okołowiązkowej, w których zachodzi cykl Calvina, przez co do RuBP jest przyłączany dwutlenek węgla, a nie – tlen.
2. Dzięki temu w tych komórkach nie zachodzi fotoliza wody, co obniża w nich stężenie tlenu.
Wyjaśnienie AI Rozwiń, aby przeczytać wyjaśnienie
Wytłumacz mi to
Potrzebujesz dodatkowego wyjaśnienia?
1
Zostanie wygenerowane zwięzłe wyjaśnienie zagadnień z pytania: mechanizmu i kontekstu biologicznego odpowiedzi, częstych błędów oraz powiązań z innymi tematami.
Komentarz CKE 11%
Aby uzyskać dwa punkty za zadanie 5.4., należało poprawnie wykazać związek między ograniczeniem procesu fotooddychania a:
1) dwuetapowym mechanizmem wiązania dwutlenku węgla z uwzględnieniem wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO, oraz
2) brakiem PSII w komórkach pochew okołowiązkowych z uwzględnieniem niskiej dostępności O2 dla RuBisCO.
W odpowiedziach często brakowało odniesienia do wysokiej dostępności CO2 dla RuBisCO, lub do niskiej dostępności O2 dla tego enzymu. Przykładowa odpowiedź nieprawidłowa:
1. Dwuetapowy mechanizm wiązania dwutlenku węgla polega na wytworzeniu szczawiooctanu, przekształconego następnie w jabłczan, który dostarcza dwutlenek węgla dla RuBP. W wyniku tego ograniczony jest proces fotooddychania.
2. Brak fotosystemu II w komórkach pochwy okołowiązkowej uniemożliwia zachodzenie procesu fotolizy wody, której produktem jest tlen. Wysoka temperatura i wysokie stężenie tlenu jest przyczyną procesu fotooddychania.
Zdający podawali błędną odpowiedź o magazynowaniu CO2 w komórkach – wynikało to z mylenia roślin C4 z roślinami CAM. Maturzyści odnosili się również do wiązania CO2 z PEP bez uwzględniania przyłączania CO2 do RuBP katalizowanego przez RuBisCO – etap karboksylacji w cyklu Clavina – Bensona.