m Matura-Online.pl Rozwiązania zadań maturalnych
MBIP-R0-100-2505 • Otwarte krótkie • 5 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 4

Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony

Wymaganie:

III. Energia i metabolizm. 3. Enzymy. Zdający: 5) wyjaśnia wpływ czynników fizykochemicznych (temperatury […]) na przebieg katalizy enzymatycznej; planuje i przeprowadza doświadczenie badające wpływ różnych czynników na aktywność enzymów ([…] proteinaza). I. Chemizm życia. 2. Składniki organiczne. Zdający: 2) przedstawia budowę białek (uwzględniając wiązania peptydowe) […]; określa biologiczne znaczenie białek ([…] kolagen […]); przeprowadza obserwacje wpływu wybranych czynników fizycznych […] na białko. IX. Różnorodność roślin. 5. Rozmnażanie i rozprzestrzenianie się roślin. Zdający: 1) opisuje na podstawie schematów, przemianę pokoleń […] okrytonasiennych; 3) przedstawia budowę kwiatów roślin nasiennych; 5) opisuje proces zapłodnienia i powstawania nasion u roślin nasiennych oraz owoców u okrytonasiennych.

Treść zadania

Kiwi to nazwa handlowa owoców aktinidii smakowitej (Actinidia deliciosa). Aktinidia jest rośliną dwupienną, a jej owoce rozwijają się z pojedynczych słupków.

Poniżej przedstawiono fotografię przekroju poprzecznego przez owoc kiwi (z zaznaczonymi nasionami).

W owocach kiwi znajduje się enzym — aktynidaza, który jest proteinazą. Aby sprawdzić właściwości aktynidazy, uczniowie przeprowadzili doświadczenie. W tym celu przygotowali cztery takie same pojemniki ze stężałą galaretką żelatynową, zawierającą białko zwierzęce — kolagen. Włókna kolagenowe splatają się ze sobą i tworzą sieć ograniczającą ruch wody, dzięki czemu galaretka ma postać żelu.

W zestawach 1. i 2. uczniowie umieścili na powierzchni galaretek takie same fragmenty świeżo przekrojonego owocu kiwi, a w zestawach 3. i 4. pozostawili samą galaretkę. Następnie uczniowie umieścili zestawy 1. i 3. w temperaturze 20 °C, a zestawy 2. i 4. — w temperaturze 5 °C. Po kilku godzinach zaobserwowali częściowe rozpuszczenie się galaretki w pojemniku trzymanym w temperaturze pokojowej i zawierającym owoc kiwi (zestaw 1.).

Poniżej przedstawiono schemat doświadczenia i uzyskane wyniki.

Numer zestawu Umieszczenie fragmentu kiwi Temperatura Stan galaretki po kilku godzinach
1. tak 20 °C częściowe upłynnienie
2. tak 5 °C brak upłynnienia
3. nie 20 °C brak upłynnienia
4. nie 5 °C brak upłynnienia

Na poniższym rysunku przedstawiono wyniki uzyskane w zestawach 1. i 2.

Na podstawie: P. Jedynak, To kiwi cię zadziwi, „Wiedza i Życie” 9, 2022.

Zadanie 4.1. (0-1)

Sformułuj problem badawczy przedstawionego doświadczenia.

Zadanie 4.2. (0-1)

Wyjaśnij, dlaczego w zestawie 1. — w przeciwieństwie do zestawu 2. — doszło do uwolnienia wody z galaretki. W odpowiedzi uwzględnij strukturę galaretki.

Zadanie 4.3. (0-1)

Przedstaw znaczenie zestawów kontrolnych 3. i 4. w interpretacji wyników doświadczenia.

Zadanie 4.4. (0-2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące aktinidii smakowitej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F — jeśli jest fałszywe.

1. W zalążni słupka aktinidii smakowitej znajduje się tylko jeden zalążek. P F
2. Tylko część osobników aktinidii smakowitej wydaje owoce. P F
3. Aktinidia smakowita to roślina okrytozalążkowa. P F
Fotografia przekroju poprzecznego przez owoc kiwi z zaznaczonymi nasionami.
Materiał 1 z 2 Na podstawie: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 6
Rysunek wyników doświadczenia: pojemniki z galaretką żelatynową i kawałkiem kiwi w zestawach 1. i 2.
Materiał 2 z 2 Na podstawie: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505 Oryginalny PDF CKE, str. 6

Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2505. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

4.1. Czy aktywność aktinidazy (proteazy z kiwi) zależy od temperatury? (lub: Jak temperatura wpływa na aktywność aktinidazy?). Doświadczenie porównuje dwie temperatury (5°C i 20°C) — zmienną zależną jest stan galaretki, zmienną niezależną temperatura.

4.2. Galaretka jest żelem białkowym — włókna kolagenu tworzą trójwymiarową sieć, w której zatrzymywana jest woda. W zestawie 1 (kiwi + 20°C) aktynidaza wykazywała wyższą aktywność niż w 5°C → trawiła kolagen (hydroliza wiązań peptydowych) → sieć kolagenowa rozpadła się → galaretka utraciła zdolność wiązania wody → woda się uwolniła.

4.3. Zestawy 3 i 4 to próby kontrolne (kontrola negatywna). Nie zawierają kiwi (brak aktinidazy), więc pokazują, że galaretka sama z siebie nie rozpada się ani w 20°C, ani w 5°C. Dzięki tym kontrolom wiemy, że upłynnienie w zestawie 1 wynika wyłącznie z działania aktinidazy — nie z czynników temperaturowych ani fizycznego rozpadu galaretki.

4.4. — FPP

  • 1: F — owoc kiwi ma wiele nasion (widoczne na fotografii), więc w zalążni musi być wiele zalążków, nie jeden.
  • 2: P — kiwi to roślina dwupienna — kwiaty męskie i żeńskie na różnych osobnikach. Tylko osobniki żeńskie wydają owoce.
  • 3: P — kiwi to okrytozalążkowa (angiosperm) — nasiona w zamkniętej zalążni → owoc.
Typowy błąd / pułapka

Uwaga 4.1 — problem badawczy musi uwzględniać wpływ temperatury na właściwości (aktywność) aktynidazy. Zasady oceniania uznają zarówno pytanie („Czy temperatura wpływa na…?”), jak i formę „Wpływ temperatury na…”. Błąd: zdanie oznajmujące z wynikiem, np. „Aktynidaza działa w temperaturze 20 °C”.

Uwaga 4.2 — polecenie wymaga struktury galaretki (sieć włókien kolagenowych). Zasady oceniania CKE nie uznają: odpowiedzi o „rozplataniu” lub denaturacji włókien przez enzym trawiący wiązania peptydowe, określenia 20 °C jako temperatury optymalnej dla aktynidazy oraz samego „upłynnienia galaretki” bez odniesienia do włókien kolagenowych.

Uwaga 4.3 — zestawy 3. i 4. to kontrola negatywna (bez enzymu) — wykluczają wpływ innych czynników niż aktywność aktynidazy (np. samej temperatury, składu galaretki). Zasady nie uznają odpowiedzi zbyt ogólnych („porównanie pozwala wyciągnąć wnioski”).

Uwaga 4.4-1 — fotografia pokazuje wiele nasion w owocu kiwi. Z jednego zalążka powstaje jedno nasienie, więc wiele nasion = wiele zalążków w zalążni.

Strony arkusza CKE z trescia zadania

Zadanie 4 - aktinidaza kiwi, doświadczenie
Strona 6 arkusza CKE 2025 PR biologia - zadanie 4 (tekst + tabela). Na podstawie: CKE 2025 Oryginalny PDF CKE, str. 6

Klucz pojęciowy — projektowanie doświadczenia

Doświadczenie: ma testować hipotezę. Musi mieć:

  • Zmienna niezależna (kontrolowana): tu — temperatura (5°C vs 20°C) + obecność kiwi.
  • Zmienna zależna (mierzona): stan galaretki (upłynniona / nie).
  • Próby badawcze (z aktywnym czynnikiem): zestawy 1 i 2.
  • Próby kontrolne (bez aktywnego czynnika): zestawy 3 i 4 (bez kiwi).
  • Pozostałe warunki muszą być identyczne — to “kontrola zmiennych”.

Analiza krok po kroku

4.1 — Problem badawczy

Doświadczenie sprawdza:

  • Czy galaretka się rozpada bez aktinidazy? (zestawy 3, 4 — kontrola).
  • Czy aktinidaza w temp. 20°C trawi kolagen? (zestaw 1).
  • Czy aktinidaza w temp. 5°C trawi kolagen? (zestaw 2).

Wniosek: problem to wpływ temperatury na aktywność aktinidazy.

Format pytania: “Czy temperatura wpływa na aktywność aktinidazy?” lub “Jak temperatura wpływa na trawienie kolagenu przez aktinidazę?”.

4.2 — Mechanizm uwolnienia wody

  1. Struktura galaretki: kolagen + woda. Włókna kolagenu tworzą sieć przestrzenną, w której wiązana jest woda (żel).
  2. Aktinidaza = proteaza → hydrolizuje wiązania peptydowe w kolagenie.
  3. W zestawie 1 (20 °C): aktynidaza ma wyższą aktywność niż w 5 °C i trawi kolagen → sieć rozpada się → woda się uwalnia.
  4. W zestawie 2 (5°C): aktinidaza mało aktywna (zbyt niska temperatura) → galaretka stabilna.

Uwaga: nie pisz, że 20 °C to temperatura optymalna aktynidazy — doświadczenie tego nie pokazuje, a zasady oceniania takiej odpowiedzi nie uznają. Nie pisz też o „denaturacji” czy „rozplataniu” włókien — enzym hydrolizuje wiązania peptydowe.

4.3 — Znaczenie zestawów 3 i 4 (kontrole)

Bez kiwi (aktinidazy) — czy galaretka rozpada się sama z siebie?

  • Zestaw 3 (20°C, bez kiwi): brak upłynnienia → temperatura sama nie rozpuszcza galaretki.
  • Zestaw 4 (5°C, bez kiwi): brak upłynnienia → kontrola zimna.

Wniosek: upłynnienie w zestawie 1 wynika TYLKO z aktinidazy, nie z temperatury ani niestabilności galaretki. Kontrole wykluczają alternatywne wyjaśnienia.

4.4 — P/F o aktinidii

  1. F — fotografia pokazuje wiele nasion w owocu kiwi → wiele zalążków, nie jeden.
  2. P — kiwi to roślina dwupienna (kwiaty żeńskie i męskie na osobnych osobnikach) → tylko żeńskie wydają owoce.
  3. P — kiwi to okrytozalążkowa (Magnoliophyta) — nasiona zamknięte w owocu.

Punktacja CKE

  • 4.1. 1 pkt — problem uwzględniający wpływ temperatury na właściwości (aktywność) aktynidazy; może mieć formę pytania albo „Wpływ temperatury na…”.
  • 4.2. 1 pkt — wyjaśnienie uwzględniające dostatecznie dużą aktywność aktynidazy w temperaturze pokojowej (w porównaniu z niższą) ORAZ zniszczenie włókien kolagenowych żelu (w wyniku trawienia).
  • 4.3. 1 pkt — znaczenie kontroli: wykluczenie wpływu innych czynników niż aktywność aktynidazy (np. temperatury lub składu galaretki) na stan galaretki.
  • 4.4. 2 pkt — wszystkie trzy P/F; 1 pkt — dwa.

Po co to umieć

Aktynidaza — z tego samego powodu galaretka ze świeżym kiwi źle tężeje: enzym trawi kolagen żelatyny. Podgrzanie owocu denaturuje enzym.

Inne proteazy roślinne: papaina (z papai), bromelaina (z ananasa), ficyna (z fig). Wszystkie trawią białka — stosowane jako zmiękczacze mięsa.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „doświadczenie, aktinidaza kiwi, proteaza, kolagen, kontrola” zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl