Zadanie 4
Matura z biologii, maj 2025, poziom rozszerzony
Wymaganie: V.1, V.2 — projektowanie i interpretacja doświadczeń biologicznych, próby kontrolne.
Treść zadania
Kiwi to nazwa handlowa owoców aktinidii smakowitej (Actinidia deliciosa). Aktinidia jest rośliną dwupienną, a do owocowania dochodzi się z pojedynczych szczytów.
Poniżej przedstawiono fotografię przekroju poprzecznego przez owoc kiwi z widocznymi nasionami.
W owocach kiwi znajduje się enzym — aktinidaza, który jest proteazą. Aby sprawdzić właściwości aktinidazy, uczniowie przeprowadzili doświadczenie. W tym celu przygotowali cztery takie same pojemniki z galaretką żelatynową, zawierającą białko zwierzęce — kolagen. Włókna kolagenowe splatają się ze sobą i tworzą sieć ograniczającą ruch wody, dzięki czemu galaretka ma postać żelu.
Następnie do dwóch pojemników (zestaw 1. i 2.) umieścili także 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 |
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) aktinidaza działała aktywnie (temperatura optymalna) → 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.
Pułapka 4.1 — sformułowanie problemu w formie pytania (CKE wymaga). NIE "Aktinidaza działa w temperaturze 20°C", TAK "Czy aktinidaza działa w różnych temperaturach?".
Pułapka 4.2 — pominięcie struktury galaretki (sieć kolagenowa). CKE wprost wymaga "uwzględnij strukturę galaretki".
Pułapka 4.3 — kontrola negatywna vs pozytywna. Tu kontrola negatywna (bez aktynnego czynnika = aktinidazy) → potwierdza, że galaretka się nie rozpadnie bez enzymu.
Pułapka 4.4-1 — fotografia pokazuje wiele nasion w owocu kiwi. Jeden zalążek → jedna nasiona. Wiele nasion → wiele zalążków.
Strony arkusza CKE z trescia zadania
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
- Struktura galaretki: kolagen + woda. Włókna kolagenu tworzą sieć przestrzenną, w której wiązana jest woda (żel).
- Aktinidaza = proteaza → hydrolizuje wiązania peptydowe w kolagenie.
- W zestawie 1 (20°C = temperatura optymalna): aktinidaza aktywnie trawi kolagen → sieć rozpada się → woda się uwalnia.
- W zestawie 2 (5°C): aktinidaza mało aktywna (zbyt niska temperatura) → galaretka stabilna.
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
- F — fotografia pokazuje wiele nasion w owocu kiwi → wiele zalążków, nie jeden.
- P — kiwi to roślina dwupienna (kwiaty żeńskie i męskie na osobnych osobnikach) → tylko żeńskie wydają owoce.
- P — kiwi to okrytozalążkowa (Magnoliophyta) — nasiona zamknięte w owocu.
Punktacja CKE
- 4.1. 1 pkt — poprawny problem w formie pytania.
- 4.2. 1 pkt — wyjaśnienie z odniesieniem do struktury kolagenu + aktywności aktinidazy.
- 4.3. 1 pkt — kontrola pokazująca, że galaretka się sama nie rozpada.
- 4.4. 2 pkt — wszystkie trzy P/F; 1 pkt — dwa.
Po co to umieć
Aktinidaza — enzym z kiwi, znany każdemu cukiernikowi. Klasyczny problem: nie można robić galaretki z kiwi (świeżego), bo aktinidaza trawi żelatynę kolagenową. Rozwiązanie: podgrzać kiwi (>60°C) → denaturacja enzymu → galaretka działa.
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