Zadanie 3
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: III.7 — mejoza, mitoza, cykle życiowe eukariontów.
VII.2 — różnorodność zwierząt (krążkopławy).
Treść zadania
Poniżej przedstawiono schematy dwóch cykli życiowych eukariontów rozmnażających się płciowo:
A. rośliny — cykl: sporofit → zarodniki → gametofit → gamety → zygota → sporofit.
B. krążkopławy — cykl: polip → strobila → meduza → gamety → zygota → polip.
Zadanie 3.1. (0–1)
Uzupełnij schematy A i B – w każdym cyklu życiowym obok właściwej strzałki zaznacz symbolem „R!" etap, podczas którego zachodzi mejoza.
Zadanie 3.2. (0–1)
Wykaż, że mejoza jest niezbędna do zamknięcia cyklu życiowego eukariontów rozmnażających się płciowo.
Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2305. Otwórz oryginalny PDF
Rozwiązanie
3.1. Mejoza zachodzi w obu cyklach przy przejściu z formy diploidalnej (2n) do haploidalnej (n).
A. Rośliny: R! na strzałce sporofit → zarodniki.
- Sporofit (2n) wytwarza w zarodni zarodniki przez mejozę → zarodniki haploidalne (n).
- Zarodniki kiełkują → gametofit (n) → wytwarza gamety (n) przez mitozę (gametofit już jest haploidalny).
- Zapłodnienie (2 gamety n) → zygota (2n) → sporofit (2n).
B. Krążkopławy: R! na strzałce meduza → gamety.
- Cykl rozpoczyna się polip (2n) → strobila → meduza (2n).
- Meduza wytwarza gamety (n) przez mejozę → gamety haploidalne.
- Zapłodnienie (2 gamety n) → zygota (2n) → planula → polip (2n).
3.2. Mejoza jest niezbędna do zamknięcia cyklu, ponieważ:
- Rozmnażanie płciowe = łączenie się gamet → zygota.
- Bez mejozy gamety pozostawałyby diploidalne (2n). Po zapłodnieniu zygota byłaby 4n → kolejne pokolenie 8n → 16n → niekontrolowany wzrost ploidalności.
- Mejoza redukuje liczbę chromosomów o połowę (2n → n). Gamety są haploidalne (n).
- Zapłodnienie (n + n) przywraca diploidalność (2n) → zygota = 2n = jak rodzic.
- Cykl się zamyka stabilnie: 2n → mejoza → n + n → zapłodnienie → 2n.
Bez mejozy: każde pokolenie miałoby podwojoną ploidalność → niestabilne genetycznie → niezdolne do rozwoju (większość poliploidalnych zarodków zwierząt nie przeżywa).
Dodatkowo: mejoza zapewnia zmienność genetyczną (crossing-over + segregacja niezależna). Bez tego potomstwo byłoby klonami rodziców → spadek zmienności → spadek adaptacyjności.
Pułapka 3.1.A — pomylenie miejsca mejozy. U roślin mejoza zachodzi w sporoficie → zarodniki (sporogeneza). Gametofit już jest haploidalny, więc wytwarza gamety przez mitozę, nie mejozę.
Pułapka 3.1.B — pomylenie mejozy. U krążkopławów mejoza zachodzi w meduzie → gamety (gametogeneza). Polip dzieli się przez pączkowanie (rozmnażanie bezpłciowe).
Pułapka 3.2 — niewspomnienie redukcji ploidalności. Klucz: mejoza redukuje 2n → n. Bez tego po zapłodnieniu ploidalność by się podwajała każdej generacji. Sama "zmienność genetyczna" = za mało.
Strona arkusza CKE z trescia zadania
Klucz pojęciowy — typy cykli życiowych
| Grupa | Cykl | Dominacja |
|---|---|---|
| Człowiek + ssaki | 2n (cały organizm) → mejoza → n (gamety) → zapłodnienie → 2n. Diplofazowy. | Diploidalny |
| Rośliny mchy | n (gametofit, zielony) → mitoza → gamety (n) → zygota (2n) → sporofit (2n, mały, pasożytuje) → mejoza → zarodniki (n). Haplofazowo-diplofazowy z dominacją haploidalnej. | Haploidalny |
| Rośliny nasienne | 2n (sporofit, drzewa) → mejoza → zarodniki (n, w ziarnach pyłku/zalążkach) → gametofit (n, zredukowany) → gamety (n) → zygota (2n). Haplofazowo-diplofazowy z dominacją diploidalnej. | Diploidalny |
| Krążkopławy (meduzy) | 2n: polip (bezpłciowo pączkuje strobile, te tworzą meduzy) → meduza 2n → mejoza → gamety n → zygota 2n → planula → polip 2n. Metageneza. | Diploidalny (z fazą polipa+meduzy) |
| Grzyby | Najczęściej dominacja n (haplofaza). Mejoza po krótkotrwałej diplofazie. | Haploidalny |
Mechanizm: mejoza u roślin (3.1.A)
Sporofit (2n) — dorosła roślina (drzewo, krzew, byliny u nasiennych; paprotka u paprotników).
W zarodni (sporangium) sporofitu komórka macierzysta (2n) ulega MEJOZIE → 4 zarodniki (n). To kluczowy etap “R!” — przejście 2n → n.
Zarodniki kiełkują → wytwarzają gametofit (n).
Gametofit (n) wytwarza gamety (n) przez MITOZĘ (już haploidalny, nie potrzebuje mejozy).
Gamety łączą się (zapłodnienie) → zygota (2n) → rozwija się w sporofit (2n). Cykl zamknięty.
Mechanizm: mejoza u krążkopławów (3.1.B)
Polip (2n) — przyrastający do podłoża, rozmnaża się bezpłciowo (pączkowanie + strobilacja).
Strobila = pączkujący polip dzieli się poprzecznie → uwalnia młode meduzy (efyry) które dorastają do dorosłych meduz (2n).
Meduza (2n) ma gonady. Komórki macierzyste w gonadach przechodzą MEJOZĘ → gamety (n). To kluczowy etap “R!” — 2n → n.
Gamety łączą się (zapłodnienie zewnętrzne w wodzie) → zygota (2n) → larwa planula → osadza się → polip (2n). Cykl zamknięty.
Mechanizm: niezbędność mejozy (3.2)
Zasada arytmetyczna:
- Mitoza: 2n → 2n (kopia).
- Mejoza: 2n → n (redukcja).
- Zapłodnienie: n + n → 2n (suma).
Zamknięty cykl wymaga: redukcji = mejoza.
Co byłoby bez mejozy?:
- Gamety pozostają 2n.
- Zapłodnienie: 2n + 2n = 4n.
- Następne pokolenie: 4n + 4n = 8n.
- I tak dalej: 16n, 32n, 64n…
- Po kilku pokoleniach: chromosomy w tysiącach kopii → niefunkcjonalne komórki → śmierć potomstwa.
Mejoza = filtr utrzymujący stałą ploidalność pokoleń. Plus daje zmienność genetyczną (crossing-over).
Punktacja CKE
- 3.1. 1 pkt — obie odpowiedzi poprawne (R! na sporofit→zarodniki + meduza→gamety).
- 3.2. 1 pkt — wskazanie redukcji ploidalności + konsekwencji bez mejozy (poliploidia).
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Mejoza odkryta w XIX wieku (Beneden 1883, Boveri 1888) — przełom genetyki. Wraz z prawami Mendla zsyntetyzowała dziedziczność + zmienność.
Choroby związane z mejozą:
- Aneuploidie (nieprawidłowy rozdział chromosomów):
- Trisomia 21 (Down) — 47, XX(Y), +21. Częstsza u starszych matek (oocyty starzeją się w mejozie I od urodzenia).
- Trisomia 18 (Edwards), trisomia 13 (Patau).
- Zespół Klinefeltera (47, XXY), zespół Turnera (45, X).
Klonalne organizmy = bez mejozy:
- Niektóre gatunki rozrodu wegetatywnego (truskawka — rozłogi, ziemniak — bulwy).
- Partenogeneza (mszyce, niektóre gady, ryby) — gamety bez zapłodnienia.
Polyploidia jako sukces:
- Niektóre rośliny są naturalnie poliploidalne i im służy (pszenica heksaploidalna 6n, truskawka oktaploidalna 8n, banan triploidalny 3n).
- Zwierzęta poliploidalne prawie nie istnieją (wyjątek: niektóre płazy, ryby) — bo mejoza jest trudna przy poliploidii.
Mejoza = jeden z najważniejszych wynalazków ewolucyjnych Ziemi. Datowana na ~2 mld lat temu, początek rozmnażania płciowego, które dramatycznie przyspieszyło ewolucję eukariontów.
Rozumiesz, jak to rozwiązać?
Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji
matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „mejoza, cykl życiowy, przemienność pokoleń, metageneza, krążkopławy, ploidalność" zrobisz samodzielnie.
Otwórz matury-online.pl