ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Απαντήσεις Θεμάτων Πανελλαδικών Εξετάσεων Εσπερινών Γενικών Λυκείων (Παλιό Σύστημα)

Transcript

1 20 Μαΐου 2016 ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Απαντήσεις Θεμάτων Πανελλαδικών Εξετάσεων Εσπερινών Γενικών Λυκείων (Παλιό Σύστημα) ΘΕΜΑ Α Α.1 Γ Α.2 Β Α.3 Β Α.4 Β Α.5 Δ ΘΕΜΑ Β B.1 1.Α, 2.Β, 3.Α, 4.Α, 5.Β, 6.Β, 7.Α B.2 Α. Βιογεωχημικοί κύκλοι ονομάζονται οι επαναλαμβανόμενες κυκλικές πορείες των χημικών στοιχείων στα οικοσυστήματα, οι οποίες διεκπεραιώνονται με τη συμμετοχή βιολογικών, γεωλογικών και χημικών διαδικασιών. Β. Μόλυνση ονομάζεται η είσοδος ενός παθογόνου μικροοργανισμού στον οργανισμό του ανθρώπου. B.3 Οι δύο κύριες ανθρώπινες δραστηριότητες που οδήγησαν στην αύξηση των επιπέδων του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, είναι η εντατική καύση ορυκτών καυσίμων και η καταστροφή των δασών λόγω της υλοτόμησης ή των εκχερσώσεων. Συγκεκριμένα, με τη Βιομηχανική Επανάσταση (αρχές του 19ου αιώνα) άρχισε η συστηματική χρήση ορυκτών καυσίμων (γαιανθράκων αρχικά, πετρελαίου και φυσικού αερίου στη συνέχεια). Αυτά τα καύσιμα, προέρχονται από το μετασχηματισμό οργανικής ύλης φυτικών και ζωικών οργανισμών του παρελθόντος που παρέμειναν για εκατομμύρια 1

2 χρόνια στα έγκατα της Γης, αποτελώντας μια μεγάλη αποθήκη άνθρακα που έμενε αχρησιμοποίητη. Οι αυξανόμενες ενεργειακές ανάγκες της βιομηχανίας και των μεταφορών επέβαλαν την εντατική εξόρυξη άνθρακα, η καύση του οποίου οδήγησε στην απελευθέρωση τεράστιων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα. Κατά συνέπεια, η δραστηριότητα αυτή οδήγησε σε αύξηση του ρυθμού με τον οποίο το διοξείδιο του άνθρακα προστίθεται στα οικοσυστήματα. Βέβαια το διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται από τους παραγωγούς και χρησιμοποιείται στη φωτοσύνθεση. Η καταστροφή ωστόσο των δασών, είτε λόγω της υλοτόμησης, που γίνεται με σκοπό την εκμετάλλευση των προϊόντων ξυλείας, είτε λόγω των εκχερσώσεων, που αποσκοπούν στην εύρεση νέων χώρων κατοικίας και καλλιέργειας, περιορίζει το συνολικό αριθμό των φωτοσυνθετικών οργανισμών του πλανήτη, μειώνοντας τον ρυθμό απομάκρυνσης του διοξειδίου του άνθρακα από τα οικοσυστήματα. Ο συνδυασμός των παραπάνω δραστηριοτήτων οδηγεί στη βαθμιαία αύξηση της συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα (λόγω αυξημένου ρυθμού πρόσθεσης και του μειωμένου ρυθμού απομάκρυνσης από τα οικοσυστήματα), καθιστώντας το δυνητικά ρύπο, μια εξέλιξη που μπορεί να έχει δυσάρεστες συνέπειες για το κλίμα του πλανήτη. Β.4 Το Σύνδρομο Επίκτητης Ανοσοβιολογικής Ανεπάρκειας (AIDS), αποτελεί ένα σεξουαλικώς μεταδιδόμενο νόσημα, το οποίο οφείλεται στο ρετροϊό HIV (Human Immunodeficiency Virus) και χαρακτηρίζεται από εξασθένηση της λειτουργίας του ανοσοβιολογικού συστήματος του ανθρώπινου οργανισμού. Στον οργανισμό του ανθρώπου ο ιός ανιχνεύεται σε μεγάλες συγκεντρώσεις στο αίμα, στο σπέρμα και τις κολπικές εκκρίσεις, ενώ σε μικρότερες συγκεντρώσεις στο σάλιο, στα δάκρυα, στον ιδρώτα, στο μητρικό γάλα, στο εγκεφαλονωτιαίο υγρό κ.α. Συνεπώς, ο ιός μπορεί να μεταδοθεί με τη μετάγγιση αίματος ή με τη χρήση της ίδιας σύριγγας (κυρίως από τοξικομανείς), κατά τη σεξουαλική επαφή ενός φορέα και ενός υγιούς ατόμου, καθώς και κατά τον τοκετό, από τη μητέρα - φορέα προς το νεογνό. Αντίθετα, δεν έχει αποδειχθεί μετάδοσή του μέσω εντόμων, με το σάλιο, με τη χειραψία, με τους ασπασμούς κατά τις κοινωνικές εκδηλώσεις, και την κοινή χρήση σκευών φαγητού. Κατόπιν όλων αυτών οι προφυλάξεις που θα πρέπει να παίρνει ο άνθρωπος, για να περιοριστεί η μετάδοση της νόσου είναι: -Ο έλεγχος του αίματος που προορίζεται για μεταγγίσεις. -Η χρησιμοποίηση συρίγγων μιας χρήσης και μόνο μία φορά από ένα άτομο. -Η πλήρης αποστείρωση των χειρουργικών και των οδοντιατρικών εργαλείων. -Η χρήση προφυλακτικού κατά τη σεξουαλική επαφή. 2

3 ΘΕΜΑ Γ Γ.1 Οικοσύστημα Ι Βιοκοινότητα 2 Οικοσύστημα ΙΙ Βιοκοινότητα 4 Οικοσύστημα ΙΙΙ Βιοκοινότητα 3 Οικοσύστημα ΙV Βιοκοινότητα 1 Γ.2 Α1: Καταναλωτής 2 ης τάξης Β1: Καταναλωτής 1 ης τάξης Γ1: Παραγωγός Δ1: Αποικοδομητής Γ.3 Οι αναπαράσταση των τροφικών σχέσεων, καθώς και της ροής ενέργειας και ύλης στην Εικόνα 1 γίνεται με τη μορφή τροφικών πλεγμάτων, και, κατά συνέπεια τα βέλη που αναπαριστούν τις τροφικές σχέσεις, αντανακλούν τη ροή της ύλης και ενέργειας και έχουν φορά από τον οργανισμό που τρώγεται προς τον οργανισμό που τον τρώει. Ως παραγωγοί (ή αυτότροφοι οργανισμοί) χαρακτηρίζονται οι οργανισμοί που φωτοσυνθέτουν, έχουν δηλαδή την ικανότητα να δεσμεύουν την ηλιακή ενέργεια και να την αξιοποιούν για την παραγωγή γλυκόζης και άλλων υδατανθράκων από απλά ανόργανα μόρια (διοξείδιο του άνθρακα και νερό). Έτσι, παράγουν οι ίδιοι τις χημικές ουσίες από τις οποίες εξασφαλίζεται η απαραίτητη ενέργεια για την επιβίωσή τους και είναι χρήσιμοι γιατί μέσω αυτών εισάγεται η ενέργεια στα αυτότροφα οικοσυστήματα. Ως καταναλωτές χαρακτηρίζονται οι οργανισμοι που τρέφονται με φυτικούς ή άλλους ζωικούς οργανισμούς. Οι καταναλωτές, ανάλογα με «τον αριθμό των βημάτων» που τους χωρίζουν από τους παραγωγούς, διακρίνονται σε: καταναλωτές πρώτης τάξης, που είναι τα φυτοφάγα ζώα καταναλωτές δεύτερης τάξης, που είναι τα σαρκοφάγα ζώα τα οποία τρέφονται με φυτοφάγα, καταναλωτές τρίτης τάξης, που είναι τα σαρκοφάγα τα οποία τρέφονται με άλλα σαρκοφάγα. 3

4 Ως αποικοδομητές ορίζονται οι οργανισμοί (βακτήρια και μύκητες του εδάφους) που τρέφονται με νεκρή οργανική ύλη (φύλλα, καρπούς, απεκκρίσεις, τρίχες, σώματα νεκρών οργανισμών), την οποία μετατρέπουν εκ νέου σε ανόργανη για να ξαναχρησιμοποιηθεί από τους παραγωγούς. Με βάση τα παραπάνω στο Οικοσύστημα Ι, ο οργανισμός Γ1 χαρακτηρίζεται ως παραγωγός, καθώς παρατηρούμε ότι δεν καταναλώνει κανέναν από τους οργανισμούς του οικοσυστήματος, κατά συνέπεια θα πρέπει να έχει την ικανότητα φωτοσύνθεσης, ώστε να παράγει μόνος τις χημικές ουσίες που του εξασφαλίζουν τη χημική ενέργεια και οργανική ύλη που χρειάζεται, από ανόργανες ύλες και ηλιακή ενέργεια. Ο οργανισμός Β1 που τρέφεται αποκλειστικά με τον οργανισμό Γ1 (παραγωγός), θα είναι καταναλωτής 1 ης τάξης, αφού θα ανήκει στην κατηγορία των φυτοφάγων ζώων. Ο οργανισμός Α1 χαρακτηρίζεται ως καταναλωτής 2 ης τάξης, αφού τρέφεται αποκλειστικά με τον οργανισμό Β1, άρα θα είναι σαρκοφάγο ζώο που τρέφεται με φυτοφάγο ζώο. Ο οργανισμός Δ1 θα είναι ο αποικοδομητής, αφού βλέπουμε ότι τρέφεται με όλους τους υπόλοιπους οργανισμούς του οικοσυστήματος, πράγμα που δικαιολογείται αφού η οργανική ύλη από όλους τους νεκρούς οργανισμούς του οικοσυστήματος, καθώς και τις απεκκρίσεις όλων των οργανισμών καταλήγουν στους αποικοδομητές, αποτελώντας την τροφή τους, ώστε να ανακυκλωθούν σε ανόργανη ύλη και χρησιμοποιηθούν εκ νέου. Γ.4 Το είδος αποτελεί τη θεμελιώδη μονάδα ταξινόμησης των οργανισμών. Το είδος περιλαμβάνει το σύνολο των διαφορετικών πληθυσμών ή, με άλλα λόγια, το σύνολο όλων των οργανισμών που μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ τους και να αποκτήσουν γόνιμους απογόνους. Με βάση τα παραπάνω, δύο οργανισμοί κατατάσσονται στο ίδιο είδος όταν μπορούν να αναπαραχθούν μεταξύ τους και να αποκτήσουν γόνιμους απογόνους, γεγονός το οποίο συνιστά το μειξιολογικό κριτήριο. Έτσι, η έννοια του είδους αντιπροσωπεύει ένα φυσικό όριο, καθώς περιλαμβάνει μόνο τους οργανισμούς που αναπαράγονται μεταξύ τους (π.χ. όλες τις γάτες του πλανήτη), αποκλείοντας άλλους οργανισμούς που είναι γόνιμοι μόνο με μέλη του είδους στο οποίο ανήκουν. Ωστόσο, ο ορισμός του είδους που προαναφέρθηκε έχει περιορισμούς. Ο βασικότερος από αυτούς είναι το γεγονός ότι δεν αναπαράγονται όλοι οι οργανισμοί με την επαφή με άτομο διαφορετικού φύλου (αμφιγονικά), με τους περισσότερους μονοκύτταρους οργανισμούς για παράδειγμα να αναπαράγονται με κυτταρική διαίρεση (μονογονία) (π.χ. αμοιβάδες). Στους οργανισμούς αυτούς όπως είναι φυσικό είναι αδύνατον να εφαρμοστεί το μειξιολογικό κριτήριο. Έτσι, εφαρμόζεται το τυπολογικό κριτήριο με βάση το οποίο δύο οργανισμοί κατατάσσονται στο ίδιο είδος όταν έχουν κοινά μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά. 4

5 Το τυπολογικό κριτήριο επινοήθηκε από τον Σουηδό φυσιοδίφη Λινναίο και χρησιμοποιήθηκε για την ταξινομηση των διαφορετικών οργανισμών του πλανήτη και τη συγκρότηση ευρύτερων ταξινομικών βαθμίδων πέρα από το είδος. Με βάση τα παραπάνω προκύπτει ότι για την κατάταξη δύο γατών στο ίδιο είδος, οι οποίες είναι αμφιγονικά αναπαραγόμενοι οργανισμοί, θα χρησιμοποιηθεί το μειξιολογικό κριτήριο, το οποίο είναι ακριβέστερο και αντικειμενικότερο και οι γάτες θα τοποθετηθούν στο ίδιο είδος με βάση την ικανότητά τους να αναπαράγονται μεταξύ τους και να αποκτούν γόνιμους απογόνους. Παρόλα αυτά, για την ταξινόμηση δύο αμοιβάδων στο ίδιο είδος, οι οποίες αναπαράγονται μονογονικά, θα χρησιμοποιηθεί αναγκαστικά το τυπολογικό κριτήριο, και οι αμοιβάδες θα τοποθετηθούν στο ίδιο είδος με βάση τα κοινά μορφολογικά και βιοχημικά χαρακτηριστικά τους. ΘΕΜΑ Δ Δ.1 Γνωρίζουμε ότι και οι δύο άνθρωποι ήρθαν σε επαφή με τους συγκεκριμένους παθογόνους μικροοργανισμούς για πρώτη φορά. Κατά συνέπεια και οι δύο άνθρωποι θα πραγματοποιήσουν πρωτογενή ανοσοβιολογική απόκριση κατά την ενεργοποίηση της ειδικής ανοσίας. Η πρωτογενής ανοσοβιολογική απόκριση συνοπτικά λαμβάνει χώρα ως εξής: Αρχικά, με την εμφάνιση του παθογόνου μικροοργανισμού, θα ενεργοποιηθούν τα μακροφάγα, τα οποία εκτός από τη δυνατότητα που έχουν να καταστρέφουν το μικρόβιο, έχουν και την ικανότητα να εκθέτουν στην επιφάνειά τους τμήματα του μικροβίου που έχουν εγκλωβίσει και καταστρέψει, λειτουργώντας έτσι ως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα και οδηγώντας στην ενεργοποίηση των βοηθητικών Τ-λεμφοκύτταρα. Τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα, εκκρίνοντας ειδικές ουσίες, θα ενεργοποιήσουν στη συνέχεια τα Β-λεμφοκύτταρα, τα οποία θα πολλαπλασιαστούν και τελικά να διαφοροποιηθούν σε πλασματοκύτταρα και Β-λεμφοκύτταρα μνήμης. Τα πλασματοκύτταρα θα εκκρίνουν μεγάλες ποσότητες αντισωμάτων ειδικών για το συγκεκριμένο αντιγόνο. Τα Β-λεμφοκύτταρα μνήμης θα ενεργοποιηθούν στην περίπτωση που ο οργανισμός θα εκτεθεί και πάλι στο ίδιο αντιγόνο. Η παραπάνω διαδικασία ονομάζεται χυμική ανοσία, γιατί τα αντισώματα απελευθερώνονται μέσα στο αίμα και στη λέμφο, αντιδρούν με το αντιγόνο και το εξουδετερώνουν. Παράλληλα με την ενεργοποίηση των Β-λεμφοκυττάρων, τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα, στην περίπτωση κατά την οποία το αντιγόνο είναι ένα κύτταρο (καρκινικό κύτταρο, κύτταρο μεταμοσχευμένου ιστού ή κύτταρο μολυσμένο από ιό), βοηθούν τον πολλαπλασιασμό και την 5

6 ενεργοποίηση μιας άλλης ειδικής κατηγορίας Τ-λεμφοκυττάρων, των κυτταροτοξικών Τ- λεμφοκυττάρων, τα οποία θα καταστρέψουν τα κύτταρα - στόχους. Η δράση των βοηθητικών αλλά και των κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων αποτελεί την κυτταρική ανοσία. Και στις δύο κατηγορίες Τ-λεμφοκυττάρων σχηματίζονται Τ-λεμφοκύτταρα μνήμης, που θα ενεργοποιηθούν σε πιθανή επόμενη επαφή του οργανισμού με το ίδιο αντιγόνο. Στα δύο διαγράμματα της Εικόνας 2 δίνεται ότι η καμπύλη 3 (διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει τη μεταβολή της συγκέντρωσης των κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων. Στο διάγραμμα Α παρατηρούμε ότι η συγκέντρωση των κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων δεν υφίσταται καμία μεταβολή και παραμένει σε πολύ χαμηλά επίπεδα, γεγονός το οποίο υποδεικνύει ότι στον ασθενή του διαγράμματος Α δεν επάγεται ενεργοποίηση και πολλαπλασιασμός των κυτταροτοξικών Τ-λεμφοκυττάρων (κυτταρική ανοσία), άρα δεν πρόκειται για μόλυνση από τον παθογόνο ιό, αλλά από το παθογόνο βακτήριο. Έτσι η Καμπύλη 1, θα αναπαριστά τη μεταβολή της συγκέντρωσης του παθογόνου βακτηρίου, η οποία αρχικά θα αυξηθεί μετά τη μόλυνση, έως ότου παραχθεί επαρκής συγκέντρωση ειδικών αντισωμάτων από τα διαφοροποιημένα Β-λεμφοκύτταρα (πλασματοκύτταρα), τα οποία θα το εξουδετερώσουν σταδιακά, οπότε η συγκέντρωσή του θα μειωθεί, έως ότου εξαφανιστεί τελείως. Αντίθετα, στο διάγραμμα Β παρατηρούμε αύξηση της συγκέντρωσης των κυτταροτοξικών Τ- λεμφοκυττάρων, η οποία μάλιστα συνοδεύεται από τη μείωση της συγκέντρωσης της Καμπύλης 2. Έτσι, συμπεραίνουμε ότι το άτομο του διαγράμματος Β υφίσταται κυτταρική ανοσία, άρα θα έχει μολυνθεί από τον παθογόνο ιό. Έτσι, η καμπύλη 2 θα αντιπροσωπεύει τη συγκέντρωση του παθογόνου ιού στο αίμα του ασθενούς, η οποία αυξάνεται, έως ότου ενεργοποιηθούν και πολλαπλασιαστούν τα κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα (κυτταρική ανοσία), τα οποία στη συνέχεια θα καταστρέψουν τα μολυσμένα από ιό κύτταρα του ξενιστή, ώστε να μειωθεί και τελικά να εξαφανιστεί ο ιός από το αίμα του ασθενούς, όπως παρατηρείται στην καμπύλη 2. Δ.2 Όπως προαναφέρθηκε, τα κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα ενεργοποιούνται παράλληλα με τα Β-λεμφοκύτταρα στην περίπτωση που το αντιγόνο είναι κάποιο κύτταρο, το οποίο μπορούν να καταστρέψουν. Έτσι, εκτός από κύτταρα μολυσμένα από ιό, τα κυτταροτοξικά Τ-λεμφοκύτταρα μπορούν επίσης να καταστρέψουν καρκινικά κύτταρα, αλλά και κύτταρα μεταμοσχευμένου ιστού, από μη συμβατό δότη, τα οποία αναγνωρίζονται από το ανοσοβιολογικό σύστημα ως αντιγόνα. 6

7 Δ.3 Το δέρμα, είναι σημαντικό στοιχείο των εξωτερικών μηχανισμών μη ειδικής άμυνας του οργανισμού, μηχανισμοί οι οποίοι εμποδίζουν την είσοδο των παθογόνων μικροοργανισμών στον οργανισμό του ανθρώπου. Αναλυτικότερα, το δέρμα εμποδίζει αποτελεσματικά την είσοδο των μικροβίων στον οργανισμό και λόγω της δομής του και λόγω των ουσιών που παράγονται από τους σμηγματογόνους και τους ιδρωτοποιούς αδένες του. Η κεράτινη στιβάδα, που αποτελεί ένα στρώμα νεκρών κυττάρων της επιδερμίδας, λειτουργεί ως φυσικός φραγμός που εμποδίζει είσοδο των μικροβίων. Το γαλακτικό οξύ και η λυσοζύμη (ένζυμο που διασπά το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων), τα οποία περιέχονται στον ιδρώτα, και τα λιπαρά οξέα, τα οποία περιέχονται στο σμήγμα, δημιουργούν δυσμενές χημικό περιβάλλον για τα μικρόβια. Παράλληλα, στην επιφάνεια του δέρματός μας φιλοξενούνται μη παθογόνοι μικροοργανισμοί που ανταγωνίζονται τους παθογόνους και εμποδίζουν την εγκατάστασή τους σ' αυτήν. Αξίζει να αναφερθεί ότι όλοι οι παραπάνω μηχανισμοί θα λειτουργήσουν για την αντιμετώπιση του παθογόνου βακτηρίου το οποίο αναφέρεται στην ερώτηση, αφού, όντας βακτήριο θα διαθέτει κυτταρικό τοίχωμα το οποίο θα διασπάται από τη λυσοζύμη, θα επηρεάζεται από το δυσμενές χημικό περιβάλλον το οποίο θα δημιουργεί το γαλακτικό οξύ, ενώ θα ανταγωνίζεται για την επιβίωση με τα μη παθογόνα βακτήρια της επιφάνειας του δέρματος. Αντιθέτως, οι ιοί είναι υποχρεωτικά ενδοκυτταρικά παράσιτα, που δεν διαθέτουν τυπική κυτταρική οργάνωση και δομή (π.χ. κυτταρικό τοίχωμα), ούτε μεταβολισμό. Κατά συνέπεια, μόνο η κεράτινη στιβάδα θα δρα έναντι του παθογόνου ιού αναστέλλοντας την είσοδό του στον οργανισμό, ενώ οι χημικές ουσίες (γαλακτικό οξύ και λυσοζύμη), αλλά και οι μη παθογόνοι μικροοργανισμοί, δεν θα είναι αποτελεσματικοί έναντι αυτού, αφού ο ιός, δεν διαθέτει κυτταρικό τοίχωμα (το οποίο διασπά η λυσοζύμη), εφόσον είναι ενδοκυττάριο παράσιτο δεν θα ανταγωνίζεται τα μη παθογόνα μικρόβια του δέρματος, ενώ παράλληλα πιθανόν να μην επηρεάζεται και από το δυσμενές χημικό περιβάλλον το οποίο δημιουργεί το γαλακτικό οξύ. 7