MBIP-R0-100-2605 • Otwarte krótkie • 3 pkt • Trudność: ★★★★☆

Zadanie 2

Matura z biologii, maj 2026, poziom rozszerzony

Wymaganie:

III. Energia i metabolizm — fotosynteza: faza zależna i niezależna od światła, fotosystemy, fotoliza wody, fotosyntetyczny łańcuch transportu elektronów, cykl Calvina. II. Komórka — budowa chloroplastu.

Treść zadania

U roślin występują dwa rodzaje fotosystemów: fotosystem I (PS I) oraz fotosystem II (PS II).

Na schemacie przedstawiono centrum reakcji PS II współdziałające z enzymem rozszczepiającym wodę oraz transfer elektronów w obrębie centrum reakcji PS II. Wzbudzona specjalna para cząsteczek chlorofilu przekazuje wysokoenergetyczne elektrony na plastochinon (Q), przenoszący je na kolejne elementy fotosyntetycznego łańcucha transportu elektronów.

$2 H_{2} O \to O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-}$

2.1. (0–1) PS II w komórkach miękiszu asymilacyjnego roślin jest zlokalizowany w:

A. błonie komórkowej ·B. błonach tylakoidów ·C. zewnętrznej błonie otoczki chloroplastu ·D. wewnętrznej błonie otoczki chloroplastu

2.2. (0–1) Wykaż, że funkcjonowanie PS II wymaga współdziałania centrum reakcji PS II z enzymem rozszczepiającym wodę.

2.3. (0–1) Uzupełnij zdania. Wybierz odpowiedź spośród A / B oraz spośród C / D.

W wyniku reakcji zachodzących podczas fazy fotosyntezy zależnej od światła elektrony z PS I są przenoszone na A. ADP / B. NADP⁺. Produkt tej reakcji jest wykorzystywany podczas etapu C. redukcji / D. regeneracji cyklu Calvina.

Źródło: arkusz CKE MBIP-R0-100-2605. Otwórz oryginalny PDF

Rozwiązanie

2.1. B — błonach tylakoidów.

Fotosystemy I i II, kompleks cytochromowy $b_{6} f$ oraz syntaza ATP są wbudowane w błony tylakoidów wewnątrz chloroplastu. Tam zachodzi cała faza zależna od światła; faza niezależna od światła (cykl Calvina) przebiega w stromie.

2.2.

Światło wybija elektrony ze specjalnej pary cząsteczek chlorofilu w centrum reakcji PS II. Elektrony te są przekazywane na plastochinon (Q) i dalej, do łańcucha transportu elektronów. W centrum reakcji powstaje wówczas luka elektronowa — cząsteczki chlorofilu uzyskują ładunek dodatni i nie mogą ponownie zadziałać.

Aby fotosystem wrócił do stanu wyjściowego, brakujące elektrony muszą zostać uzupełnione. Ich źródłem jest woda, rozszczepiana przez enzym rozszczepiający wodę (fotoliza):

$2 H_{2} O \to O_{2} + 4 H^{+} + 4 e^{-}$

Elektrony pochodzące z utleniania wody wypełniają lukę elektronową w centrum reakcji PS II, umożliwiając kolejny cykl absorpcji światła. Bez współdziałania z tym enzymem PS II zadziałałby tylko raz.

2.3. BC

B — elektrony z PS I są przenoszone (przez ferredoksynę i reduktazę ferredoksyna-NADP⁺) na NADP⁺, dając NADPH.
C — NADPH jest wykorzystywany w etapie redukcji cyklu Calvina, gdzie kwas 3-fosfoglicerynowy (PGA) zostaje zredukowany do aldehydu 3-fosfoglicerynowego (PGAL).

Typowy błąd / pułapka

W 2.1 kusi odpowiedź D (wewnętrzna błona otoczki). To odpowiednik błony wewnętrznej mitochondrium, ale w chloroplaście łańcuch transportu elektronów znajduje się w osobnym systemie błon — tylakoidach, a nie w otoczce.

W 2.2 klucz CKE odrzuca odpowiedzi zbyt ogólne. Nie wystarczy napisać, że „PS II potrzebuje elektronów z fotolizy wody". Trzeba wyraźnie powiązać: wybicie elektronów → luka elektronowa w centrum reakcji → uzupełnienie elektronami z wody.

Klucz odrzuca też odpowiedzi pomijające wodę jako źródło. Sformułowanie „enzym wytwarza elektrony" jest błędne — enzym nie tworzy elektronów, tylko uwalnia je z cząsteczek wody.

Nie pisz o „rozpuszczaniu wody". Klucz wprost wskazuje to jako błąd. Woda ulega rozszczepieniu (fotolizie, utlenieniu), a nie rozpuszczeniu.

W 2.3 kusi odpowiedź A (ADP). ATP powstaje w fotofosforylacji dzięki gradientowi protonów, a nie przez bezpośrednie przeniesienie elektronów. Akceptorem elektronów z PS I jest NADP⁺.

Uważaj na etapy cyklu Calvina. NADPH zużywa się w etapie redukcji; w etapie regeneracji rybulozo-1,5-bisfosforanu zużywane jest wyłącznie ATP. Karboksylacja (pierwszy etap) nie zużywa ani jednego, ani drugiego.

Treść zadania (CKE)

Zadanie 2 — biologia 2026, poziom rozszerzony, arkusz CKE — Fragment arkusza CKE MBIP-R0-100-A-2605 — zadanie 2. Na podstawie: CKE, matura maj 2026, biologia PR Oryginalny PDF CKE

Gdzie co zachodzi w chloroplaście

Struktura	Procesy
otoczka (dwie błony)	transport substancji do i z chloroplastu
błony tylakoidów	faza zależna od światła: PS I, PS II, cytochrom $b_{6} f$ , syntaza ATP
światło (lumen) tylakoidu	gromadzenie protonów — gradient napędzający syntazę ATP
stroma	cykl Calvina, replikacja DNA chloroplastowego, synteza skrobi

Fotosystem II a fotosystem I

Cecha	PS II	PS I
maksimum absorpcji	P680	P700
źródło elektronów	woda (fotoliza)	plastocyjanina (z PS II)
akceptor końcowy	plastochinon (Q)	ferredoksyna → NADP⁺
produkt uboczny	$O_{2}$	—
kolejność w łańcuchu	pierwszy	drugi

Nazwy są mylące: PS II działa jako pierwszy w łańcuchu transportu elektronów, mimo numeru II (nazwy pochodzą od kolejności odkrycia).

Fotoliza wody — bilans

$2 H_{2} O PS II, kompleks Mn O_{2} ↑ + 4 H^{+} + 4 e^{-}$

Produkt	Los
$e^{-}$	uzupełniają lukę elektronową w centrum reakcji PS II
$H^{+}$	zwiększają gradient protonowy w lumen → napędzają syntazę ATP
$O_{2}$	uwalniany jako produkt uboczny — cały tlen atmosferyczny pochodzi stąd

Faza zależna od światła — schemat Z

$H_{2} O \to PS II \to Q \to cyt b_{6} f \to plastocyjanina \to PS I \to ferredoksyna \to NADP^{+}$

Produkty fazy jasnej: ATP, NADPH, $O_{2}$ .

Cykl Calvina — trzy etapy

Etap	Co się dzieje	Zużywa
1. karboksylacja	RuBisCO przyłącza $CO_{2}$ do RuBP → 2 × PGA	—
2. redukcja	PGA → PGAL	ATP i NADPH
3. regeneracja	odtworzenie RuBP z części PGAL	tylko ATP

Bilans na jedną cząsteczkę $CO_{2}$ : 3 ATP i 2 NADPH. Na jedną cząsteczkę glukozy (6 obrotów cyklu): 18 ATP i 12 NADPH.

Punktacja CKE

2.1. 1 pkt — odpowiedź B.
2.2. 1 pkt — wykazanie odnoszące się do uzupełniania elektronów wybitych z centrum reakcji elektronami pochodzącymi z wody.
2.3. 1 pkt — BC.
Razem: 3 pkt.

Rozumiesz, jak to rozwiązać?

Przećwicz podobne typy zadań w aplikacji

matury-online.pl ma tysiące zadań pogrupowanych po dziedzinach. Sprawdź, czy temat „fotosynteza, fotosystem II, fotoliza wody, tylakoidy, NADP+, cykl Calvina" zrobisz samodzielnie.

Otwórz matury-online.pl