Pobierz Notatki maturalne z biologii i więcej Publikacje w PDF z Biologia tylko na Docsity! o | (QMaciej
Matura Dombrowski
2015
daj
Maciej Dombrowski Notatki maturalne z biologii cz. 1 darmowa wersja próbna Zanim przejdziemy do pierwszego rozdziału - o co konkretnie chodzi z tą podstawą programową? Otóż: jak możemy przeczytać w punkcie 2.1.5 „Informacji o sposobie organizacji i przeprowadzania egzaminu maturalnego” dostępnej na stronie CKE, „Egzamin maturalny w części pisemnej z przedmiotów dodatkowych – za wyjątkiem języków obcych nowożytnych (por. pkt 2.1.6.) – jest przeprowadzany na poziomie rozszerzonym i obejmuje wymagania określone w podstawie programowej kształcenia ogólnego dla zakresu podstawowego i rozszerzonego. Dla egzaminu maturalnego w części ustnej z przedmiotów dodatkowych nie określa się poziomu egzaminu (za wyjątkiem języków obcych nowożytnych – por. pkt 2.1.11.).” (źródło: cke.edu.pl). Tak więc, zadania na egzaminie maturalnym nie mogą wykraczać poza umiejętności określone w podstawie programowej. Jak natomiast wygląda sama podstawa programowa? Mniej więcej tak: Na czerwono zaznaczyłem elementy podstawy programowej i podpisałem je nazwami elementów, które są ich odpowiednikami w moich notatkach. Czytając i ucząc się z nich, wiesz dzięki temu, że informacje w nim zawarte są w pełni zgodne z podstawą programową, a jeśli jednak masz jakieś wątpliwości – możesz bez problemu określić, co powinieneś doczytać lub ominąć. Musisz jednak wiedzieć, że samo opracowanie podstawy programowej i wyuczenie się tego na pamięć to tylko połowa sukcesu. Aby w pełni przygotować się do matury, potrzebujesz jeszcze znakomicie tymi informacjami operować, a najlepiej pomoże Ci w tym rozwiązywanie zadań z matur z poprzednich lat oraz innych zadań dostępnych na stronie Centralnej Komisji Egzaminacyjnej Lekcja 2 Temat: Węglowodany 1) Przedstawia budowę i podaje właściwości węglowodanów; rozróżnia monosacharydy (triozy, pentozy i heksozy), disacharydy i polisacharydy a) Ogólna budowa węglodowanów Węglowodany składają się z atomów węgla, wodoru i tlenu, zwykle w stosunku 1:2:1 ( CxH2xOx), czyli np. C6H12O6. Jednym z kryteriów, według których dzieli się węglowodany, jest ilość atomów węgla w cząsteczce. Ze względu na to kryterium wyróżniamy np. triozy – węglowodany, w których cząsteczce znajdują się 3 atomy węgla1. W swojej cząsteczce każdy węglowodan ma również jedną z dwóch grup karbonylowych: -CO, czyli ketonową lub –CHO, czyli aldehydową. Ze względu na występowanie grup karbonowych, dzielimy węglowodany na ketozy (posiadające grupę ketonową) oraz aldehydy (posiadające grupę aldehydową)2. W cząsteczce każdego węglowodanu występują też liczne grupy hydroksylowe (-OH)3. b) Niektóre cechy budowy na podstawie budowy skrobi, glikogenu oraz celulozy Skrobia jest mieszaniną amylozy i amylopektyny. Są to homoglikany zbudowane z cząstek glukozy, mające różne ułożenie cząsteczek w przestrzeni. Podczas gdy łańcuch glukozy w amylozie zwija się spiralnie, w łańcuchu amylopektyny tworzą liczne odgałęzienia boczne. Cząsteczki glukozy zarówno w amylozie, jak i amylopektynie, są połączone mostkami tlenowymi, zwróconymi w tę samą stronę4. Wyróżniamy wiele rodzai amylopektyny, stąd trawienie skrobi nie zawsze wygląda tak samo. Ilustracja 1: Elementy budowy cząsteczki glukozy Ilustracja 2: Elementy budowy cząsteczki fruktozy Glikogen swoją budową przypomina budowę amylopektyny: jest homoglikanem zbudowanym z cząstek glukozy oraz posiada liczne odgałęzienia boczne. Różnicą jest fakt, że w glikogenie odgałęzień bocznych jest dużo więcej niż w amylopektynie5. Liczne odgałęzienia sprawiają, że jest on dobrym związkiem zapasowym. Celuloza również jest homoglikanem zbudowanym z cząsteczek glukozy, jednak jej łańcuch nie jest ani zwinięty spiralnie, ani nie tworzy odgałęzień bocznych. Cząsteczki celulozy układają się bowiem w proste łańcuchy, między którymi powstają wiązania wodorowe, tworząc dzięki temu tzw. włókna celulozowe. Włókna celulozowe dzięki obecności wiązań wodorowych są wytrzymałe i wykazują dużą odporność na rozciąganie. Mostki tlenowe, łączące sąsiednie cząsteczki glukozy, zwrócone są raz w jedną, raz w drugą stronę. Celuloza jest również węglowodanem, który nie jest rozpuszczalny w wodzie i z tego względu nie jest on trawiony przez enzymy, występujące w organizmie człowieka 6. Ilustracja 3: Spiralnie skręcony łańcuch amylozyIlustracja 4: Odgałęzienia boczne łańcucha amylopektyny Ilustracja 5: Fragment cząsteczki skrobi Ilustracja 6: Liczne odgałęzienia boczne cząsteczki glikogenu Ilustracja 7: Fragment cząsteczki glikogenu - Heteroglikany – polisacharydy powstałe z połączania wielu różnych monomerów e) Rozróżnienie monosacharydów (trioz, pentoz i heksoz) • Triozy – Cukry proste zawierające 3 atomy węgla w cząsteczce. Są to najprostsze węglowodany15 • Pentozy – Cukry proste zawierające 5 atomów węgla w cząsteczce. Najbardziej znanymi pentozami są deoksyryboza i ryboza, budujące cząsteczki kwasów nukleinowych. Warto dodać, że oba te węglowodany mają bardzo zbliżone wzory – wzór rybozy bowiem to C5H10 O5, natomiast deoksyrybozy – C5H10O4. Różnią się one tym, że w cząsteczce deoksyrybozy zamiast grupy hydroksylowej (-OH) występuje sam atom wodoru. Wzór deoksyrybozy nie pasuje zatem do ogólnego wzoru węglowodanu, jakim jest CxH2xOx 16 Ilustracja 14: Fragment cząsteczki skrobi (homoglikanu) Ilustracja 15: Fragment cząsteczki heparyny (heteroglikanu) Ilustracja 16: Cząsteczka aldehydu glicerynowego (triozy) • Heksozy – Cukry proste zawierające 6 atomów węgla w cząsteczce17 2) Przedstawia znaczenie wybranych węglowodanów (glukoza, fruktoza, galaktoza, ryboza, deoksyryboza, sacharoza, laktoza, maltoza, skrobia, glikogen, celuloza) dla organizmów Węglowodany Znaczenie dla organizmów Glukoza Podstawowe źródło energii dla organizmów; stanowi postać transportową cukrów u zwierząt i ludzi. Wchodzi w skład wielu di- oraz polisacharydów Fruktoza Składnik miodu i soków owocowych. Łatwo przekształcana w glukozę. Wchodzi w skład niektórych –oligo i polisacharydów. Galaktoza Wchodzi w skład –oligo i niektórych polisacharydów Ryboza Składnik RNA oraz ATP Deoksyryboza Składnik DNA Sacharoza Stanowi postać transportową cukrów u roślin Laktoza Pełni funkcje odżywczą, wchodzi w skład mleka ssaków Maltoza Wchodzi w skład nektaru i pyłku u niektórych roślin, przyczyniając się dzięki temu do wabienia owadów zapylających kwiaty. Ilustracja 17: Forma strukturalna i forma pierścieniowa cząsteczki rybozy (pentozy) Ilustracja 18: Forma strukturalna i forma pierścieniowa glukozy (heksozy) Skrobia Jest główną substancją zapasową u roślin Glikogen Jest główną substancją zapasową u zwierząt, ludzi i grzybów. Celuloza Jest głównym składnikiem ściany komórkowej komórek roślinnych Tabela 1: Znaczenie wybranych węglowodanów Źródło: M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 30 (wybrane informacje) Lekcja 3 Temat: Lipidy 1) Przedstawia budowę i znaczenie tłuszczów w organizmach a) Budowa tłuszczów 1. Ze względu na budowę cząsteczki możemy podzielić tłuszcze na: proste, złożone i izoprenowe. Lipidy proste są estrami kwasów tłuszczowych oraz alkoholu. Dzielimy je na woski oraz tłuszcze właściwe. Tłuszcze właściwe powstają w wyniku kondensacji glicerolu (alkoholu, który zawiera 3 grupy hydroksylowe) oraz 3 cząsteczek kwasów tłuszczowych18. Podczas tworzenia się cząsteczki tłuszczu właściwego, każda cząsteczka kwasu tłuszczowego łączy się swoją grupą karboksylową (-COOH) z jedną grupą hydroksylową glicerolu (-OH), w wyniku czego powstaje grupa estrowa (-COO) oraz wydziela się jedna cząsteczka wod.y. Podczas tworzenia się cząsteczki tłuszczu właściwego wydzielają się więc łącznie 3 cząsteczki wody19. Ilustracja 19: Budowa cząsteczki tłuszczu właściwego Ilustracja 20: Powstawanie cząsteczki tłuszczu właściwego • Woski – Lipidy proste, estry wyższych kwasów jednokarboksylowych (zawierających jedną grupę –COOH) oraz długołańcuchowych alkoholi monohydroksylowych (zawierających jedną grupę –OH)27 • Steroidy – Grupa lipidów izoprenowych, powstała na skutek syntetyzacji cząsteczek izoprenu (węglowodoru). Podstawową cząsteczki steroidu jest struktura zawierająca w sobie cztery pierścienie28 b) Właściwości • Ogólne właściwości tłuszczów - Ze względu na ich małą polarność są nierozpuszczalne w wodzie, za to dobrze rozpuszczalne w rozpuszczalnikach niepolarnych (np. alkoholu i benzenie)29 Ilustracja 25: Cząsteczka wosku Ilustracja 26: Cząsteczka cholesterolu Ilustracja 24: Graficzne przedstawienie cząsteczki glikolipidu • Porównanie właściwości poszczególnych grup tłuszczów Fosfolipidy Glikolipidy Woski Steroidy (w tym cholesterol) Dzięki temu, że mają charakter amfipatyczny, w środowisku wodnym tworzą charakterystyczną dwuwarstwę. Hydrofilowymi główkami układają się wtedy do środowiska wodnego, a hydrofobowymi ogonkami do środka dwuwarstwy. Ma to istotny wpływ na tworzenie błon komórkowych. (środowiskiem wodnym jest wtedy wnętrze komórki oraz środowisko zewnętrzne) (1) Dzięki temu, że mają charakter amfipatyczny, w środowisku wodny tworzą charakterystyczną dwuwarstwę. Układają się wtedy częścią hydrofilową do środowiska zewnętrznego, a częścią hydrofobową do środka dwuwarstwy. Ma to istotny wpływ na tworzenie błon komórkowych – środowiskiem wodnym jest dla nich wtedy tylko środowisko zewnętrzne, ponieważ glikolipidy występują tylko po zewnętrznej stronie błony komórkowej. (1) Są nierozpuszczalne w wodzie, przez co trudno ulegają hydrolizie. (2) Dzięki ułożeniu czterech pierścieni, struktura cząsteczek steroidów jest płaska. Cholesterol dzięki płaskiej strukturze może wciskać się między lipidy w błonie komórkowej (1) Tabela 3. Porównanie właściwości wybranych grup tłuszczów Źródło: Opracowanie własne na podstawie (1) M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 32-34 oraz (2) Marta Stęplewska, Robert Mitoraj, Elżbieta Zarych (red.), Encyklopedia Szkolna. Biologia, Wyd. Zielona Sowa, Kraków 2008r., s. 586 c) Omówienie znaczenia poszczególnych grup tłuszczów Fosfolipidy Glikolipidy Woski Steroidy (w tym cholesterol) Budują błony komórkowe oraz decydują o szybkości przewodzenia impulsów wzdłuż tkanki nerwowej Wchodzą w skład błon komórkowych jako składnik glikokaliksu, chroniącego komórkę przed uszkodzeniami chemicznymi i mechanicznymi oraz odgrywającego ważną rolę w rozpoznawaniu się komórek. Pokrywają powierzchnię liści i owoców wielu roślin, chroniąc je w ten sposób przed nadmiernym parowaniem. Występują także na sierści i piórach zwierząt, tworząc nieprzemakalną warstwę. Cholesterol usztywnia błony komórkowe i zmniejsza ich kruchość. Jest też substancją wyjściową do tworzenia kwasów żółciowych (ułatwiających trawić tłuszcze), hormonów steroidowych (regulują gospodarkę mineralną) oraz witaminy D (wpływa na wchłanianie wapnia do kości) Tabela 4. Znaczenie wybranych grup tłuszczów Źródło: Opracowanie własne na podstawie M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 32-34 Lekcja 4 Temat: Białka 1) Opisuje budowę aminokwasów (wzór ogólny, grupy funkcyjne) Wzór ogólny aminokwasów można zapisać w sposób następujący: postać niezjonizowana – (NH2)n-R-(COOH)m postać zjonizowana - (NH3 +)x-R-(COO-)z Przy czym w postaci zjonizowanej, zjonizowana grupa aminowa (-NH3 +) ma charakter zasadowy, a zjonizowana grupa karboksylowa (-COO-) – kwasowy. Tak więc, gdy ilość grup – NH3 + przewyższa ilość grup –COO- (a więc x>z), aminokwas ma charakter zasadowy. W przypadku sytuacji odwrotnej (z>x), aminokwas będzie miał charakter kwasowy30. Wraz z grupami funkcyjnymi, w skład każdego aminokwasu wchodzi również ugrupowanie boczne ( R ). Jest ono najważniejszym elementem każdego aminokwasu, gdyż decyduje o jego charakterystycznych właściwościach. Każdy aminokwas ma więc swoje własne, charakterystyczne dla niego ugrupowanie boczne31. 2) Przedstawia za pomocą rysunku powstawanie wiązania peptydowego Ilustracja 27. Budowa aminokwasu Źródło: Opracowanie własne na podstawie Eldra P. Solomon, Diana W, Martin, Linda R. Berg, Biologia, MULTICO Oficyna Wydawnicza, Warszawa 2007r., s. 55-56 Ilustracja 28: Powstawanie wiązania peptydowego c) Struktura trzeciorzędowa białek Strukturę trzeciorzędową białek warunkuje pofałdowanie się łańcucha o strukturze drugorzędowej, dzięki czemu między grupami bocznymi aminokwasów powstają liczne oddziaływania, m.in. hydrofobowe, elektrostatyczne oraz van der Waalsa. Charakterystyczną cechą dla struktury trzeciorzędowej jest powstawanie mostków dwusiarczkowych, tworzących się między dwoma atomami siarki, pochodzących z grup –SH, znajdujących się na dwóch osobnych cząsteczkach cysteiny (cysteina jest oczywiście aminokwasem)43. d) Struktura czwartorzędowa białek Łańcuchy polipeptydowe o strukturze trzeciorzędowej mogą czasem łączyć się w jedną, większą strukturę lub zostać połączone ze związkiem niebiałkowym. W obu przypadkach mówimy o zawiązaniu czwartorzędowej struktury białka 44. Ilustracja 31: Trzeciorzędowa struktura białek Ilustracja 32: Czwartorzędowa struktura białek Struktury białek Wiązania i oddziaływania je stabilizujące Pierwszorzędowa struktura białek Wiązania peptydowe Drugorzędowa struktura białek Wiązania wodorowe Trzeciorzędowa struktura białek Wiązania wodorowe, oddziaływania hydrofobowe, oddziaływania van der Waalsa, wiązania jonowe, mostki dwusiarczkowe Czwartorzędowa struktura białek Wiązania wodorowe, oddziaływania hydrofobowe, oddziaływania van der Waalsa Tabela 6. Rola wiązań i oddziaływań w formowaniu się struktur białkowych Źródło: Opracowanie własne na podstawie M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 38. 6) Charakteryzuje wybrane grupy białek (albuminy, globuliny, histony, metaloproteiny) Grupy białek Kształt Występowanie Właściwości Znaczenie Albuminy Kulisty Składnik tkanek stałych oraz osocza krwi Globularne (patrz punkt 7.); Odpowiadają za utrzymanie prawidłowego ciśnienia osmotycznego Globuliny Kulisty Występują we krwi Globularne; Immunoglobuliny uczestniczą w reakcjach immunologicznych organizmu Histony Kulisty Występują w chromatynie Globularne; Umożliwiają kondensację DNA Metaloproteiny Rożny kształt Ferrytryna występująca w wątrobie; Hemoglobina, występująca w erytrocytach Są to białka złożone, w których częścią niebiałkową jest atom lub atomy metali. Różne, np. ferrytryna, magazynująca żelazo w wątrobie; hemoglobina, transportująca tlen w obrębie organizmu Tabela 7. Wybrane grupy białek, ich właściwości, występowanie oraz znaczenie Źródło: Opracowanie własne na podstawie M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 35-37. 7) Określa właściwości fizyczne białek, w tym zjawiska: koagulacji i denaturacji Białka globularne – Białka, które rozpuszczają się w wodzie oraz wodnych roztworach soli45. Białka fibrylarne – W odróżnieniu od białek globularnych, nie rozpuszczają się ani w wodzie, ani w wodnych roztworach soli46. Woda w połączeniu z białkiem tworzy charakterystyczny koloid, zwany zolem, który to w obecności soli metali lekkich zamienia się w żel. Proces ten nazywany jest koagulacją białka. Koagulacja nie wpływa w żaden sposób na strukturę przestrzenną białek, jest więc procesem odwracalnym. Po dodaniu do żelu wody zachodzi proces peptyzacji, w wyniku której żel z powrotem staje się zolem47. Źródło: Opracowanie własne na podstawie M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 37. Zjawisko wpływające na strukturę przestrzenną białek i powodujące naruszenie wiązań, które tę strukturę utrzymywały, nazywamy natomiast denaturacją. Dochodzi do niej pod wpływem działania temperatury powyżej 40oC, promieniowania ultrafioletowego (UV), soli metali ciężkich, kationów metali ciężkich, stężonych kwasów i zasad, fenolu, a także chloroformu. Denaturacja jest procesem nieodwracalnym48. Źródło: Opracowanie własne na podstawie M. Guzik i in., Biologia na czasie 1 – zakres rozszerzony, Nowa Era, Warszawa 2015r., s. 37. Ilustracja 33: Czynniki powodujące koagulację białka Ilustracja 34: Czynniki powodujące denaturację białka