Zadanie 3
Matura z biologii, maj 2023, poziom rozszerzony
Wymaganie: IX. Różnorodność roślin. 4. Rozmnażanie i rozprzestrzenianie się roślin. Zdający: 4) opisuje sposób powstawania gametofitów roślin nasiennych.
XI. Funkcjonowanie zwierząt. 2. […] 9) Rozmnażanie i rozwój. Zdający: a) przedstawia istotę rozmnażania płciowego.
IV. Podziały komórkowe. Zdający: 7) przedstawia znaczenie […] mejozy w zachowaniu ciągłości życia na Ziemi.
Treść zadania
Naprzemienność zapłodnienia i mejozy występuje u wszystkich eukariontów rozmnażających się płciowo, jednak cykle życiowe poszczególnych grup taksonomicznych mogą się znacznie różnić. Poniżej przedstawiono w uproszczony sposób przemianę pokoleń u roślin (A) oraz metagenezę u zwierząt – krążkopławów (B):
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 kolejne pokolenie miałoby zwielokrotnioną liczbę chromosomów w wyniku zapłodnienia, a więc nie mogłoby się prawidłowo rozwijać.
Zasady oceniania wymagają odniesienia do podwojenia liczby chromosomów przy zapłodnieniu i jej redukcji w mejozie. Nie uznają odpowiedzi mówiących tylko o wytwarzaniu gamet, twierdzących, że gamety zawsze powstają przez mejozę (u roślin gamety powstają w wyniku mitozy, a mejoza zachodzi wcześniej — przy wytwarzaniu zarodników) ani ograniczonych do opisu cyklu wybranej grupy organizmów.
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 rozmnaża się bezpłciowo (strobilacja — odrywanie się młodych meduz od strobili), bez mejozy.
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, zależny od gametofitu) → 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) |
| Wiele grzybów | Dominacja n (haplofaza). Mejoza zachodzi wkrótce po powstaniu zygoty (mejoza pozygotyczna). | 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) → 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…
- Każde kolejne pokolenie miałoby zwielokrotnioną liczbę chromosomów i nie mogłoby się prawidłowo rozwijać.
Mejoza = mechanizm utrzymujący stałą liczbę chromosomów w kolejnych pokoleniach. Dodatkowo daje zmienność genetyczną (crossing-over, niezależna segregacja chromosomów).
Punktacja CKE
- 3.1. 1 pkt — obie odpowiedzi poprawne (R! na sporofit→zarodniki + meduza→gamety).
- 3.2. 1 pkt — wskazanie, że przy zapłodnieniu liczba chromosomów się podwaja, a mejoza musi ją zredukować.
- Suma: 2 pkt.
Po co to umieć
Choroby związane z błędami mejozy — aneuploidie (nieprawidłowy rozdział chromosomów):
- Trisomia 21 (zespół Downa) — 47,XX,+21 lub 47,XY,+21; ryzyko rośnie z wiekiem matki.
- Trisomia 18 (zespół Edwardsa), trisomia 13 (zespół Patau).
- Zespół Klinefeltera (47,XXY), zespół Turnera (45,X).
Poliploidia u roślin uprawnych: pszenica zwyczajna jest heksaploidem (6n), truskawka uprawna — oktoploidem (8n), banany deserowe — najczęściej triploidami (3n, dlatego są bezpestkowe i rozmnaża się je wegetatywnie).
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