14 Ιουνίου 2016 ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Απαντήσεις Θεμάτων Επαναληπτικών Πανελλαδικών Εξετάσεων Εσπερινών Γενικών Λυκείων (Νέο Σύστημα) ΘΕΜΑ Α Α.1 β Α.2 δ Α.3 δ Α.4 β Α.5 γ ΘΕΜΑ Β Β.1 Ο HIV ανήκει στους ρετροϊούς, είναι δηλαδή ιός RNA, ο οποίος προσβάλλει κυρίως τα βοηθητικά Τ-λεμφοκύτταρα, καθώς και άλλα είδη κυττάρων, όπως είναι τα κυτταροτοξικά Τ- λεμφοκύτταρα και τα νευρικά κύτταρα, προκαλώντας το σύνδρομο της Επίκτητης Ανοσολογικής Ανεπάρκειας (AIDS). Ο ιός έχει μεγάλη πολυμορφικότητα, εξαιτίας της μεγάλης του ικανότητας να μεταλλάσσεται συνεχώς. Έτσι, η παρασκευή εμβολίου έναντι του ιού καθίσταται εξαιρετικά δύσκολη, αφού εάν για παράδειγμα κατασκευαστεί εμβόλιο έναντι ενός στελέχους του ιού και ο ιός συνεχίσει να μεταλλάσσεται με τον γρήγορο ρυθμό που τον χαρακτηρίζει, μετά από ένα μικρό σχετικά χρονικό διάστημα το εμβόλιο αυτό δεν θα είναι πλέον αποτελεσματικό, αφού ο ιός θα διαθέτει πλέον αρκετά διαφορετικά χαρακτηριστικά από αυτόν που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή του εμβολίου. Β.2 Σε αντίξοες συνθήκες, όπως σε ακραίες θερμοκρασίες ή υπό τη δράση ακτινοβολιών, πολλά βακτήρια μετατρέπονται σε ανθεκτικές μορφές, τα ενδοσπόρια. Τα ενδοσπόρια είναι αφυδατωμένα κύτταρα με ανθεκτικά τοιχώματα και χαμηλούς μεταβολικούς ρυθμούς. Όταν οι συνθήκες του περιβάλλοντος ξαναγίνουν ευνοϊκές, τα ενδοσπόρια βλαστάνουν δίνοντας το καθένα ένα βακτήριο. Έτσι, μέσω του σχηματισμού ενδοσπορίων, επιτυγχάνεται η επιβίωση του βακτηρίου κατά το χρονικό διάστημα για το οποίο αυτό εκτίθεται στις αντίξοες συνθήκες. 1
Ο σχηματισμός ενδοσπορίων δεν αποτελεί παρόλα αυτά τρόπο πολλαπλασιασμού των βακτηρίων, αφού ένα βακτήριο κάτω από αντίξοες συνθήκες σχηματίζει ένα ενδοσπόριο, το οποίο θα βλαστήσει δίνοντας ξανά ένα βακτήριο. Άρα αφού ο αριθμός των βακτηρίων θα παραμείνει σταθερός, ο σχηματισμός ενδοσπορίων δεν θεωρείται μηχανισμός πολλαπλασιασμού. Αντίθετα, τα βακτήρια αναπαράγονται κυρίως μονογονικά με απλή διχοτόμηση. Η αναπαραγωγή τους διαρκεί μικρό χρονικό διάστημα. Ορισμένα βακτήρια, σε ευνοϊκές γι' αυτά συνθήκες, διαιρούνται μάλιστα κάθε 20 λεπτά. Β.3 Απεξάρτηση ονομάζεται η απαλλαγή ενός εθισμένου ατόμου από την ανάγκη χρήσης της ουσίας που του έχει προκαλέσει εθισμό. Β.4 Η απεξάρτηση, η απαλλαγή δηλαδή του ατόμου από την ανάγκη χρήσης της ουσίας που του έχει προκαλέσει εθισμό, δεν είναι Τα εξαρτημένα από τα ναρκωτικά άτομα δύσκολα μπορούν να σταματήσουν τη λήψη των ουσιών αυτών. Και αν ακόμη το αποφασίσουν, έχουν να αντιμετωπίσουν ένα σύνολο συμπτωμάτων (στερητικό σύνδρομο) που καθιστά την κατάσταση επώδυνη. Στο στερητικό σύνδρομο περιλαμβάνονται συμπτώματα όπως η έντονη διέγερση, η έντονη εφίδρωση, οι μυϊκές συσπάσεις και οι ισχυροί πόνοι σε ολόκληρο το σώμα. Η ένταση των συμπτωμάτων αυτών είναι τόσο μεγάλη, που ο χρήστης συχνά αποθαρρύνεται, σταματά τη διαδικασία απεξάρτησης και επανέρχεται πάλι στη συστηματική χρήση ναρκωτικών. εύκολη διαδικασία, καθώς συχνά έχει μεγάλη διάρκεια και είναι επίπονη. Η μεθαδόνη είναι μια ναρκωτική ουσία που έχει παρόμοια δράση με τη μορφίνη. Επειδή χορηγείται από το στόμα και διασπάται στο λεπτό έντερο, έχει βραδύτερη και ηπιότερη δράση από άλλα ναρκωτικά. Για το λόγο αυτό τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται σε προγράμματα απεξάρτησης ναρκομανών, στους οποίους χορηγείται σε σταδιακά μειούμενες δόσεις ως υποκατάστατο της ηρωίνης, ώστε να διευκολύνει τη διαδικασία της απεξάρτησης και να αμβλύνει ή να αποτρέψει τελείως τα συμπτώματα του στερητικού συνδρόμου. Β.5 Οι παθογόνοι μικροοργανισμοί μεταδίδονται στον άνθρωπο με την τροφή και το νερό, με την επαφή με μολυσμένα ζώα, με τα σταγονίδια του βήχα ασθενούς ατόμου, με την άμεση επαφή με μολυσμένα άτομα, καθώς και με την έμμεση επαφή με αντικείμενα που έχουν χρησιμοποιηθεί από μολυσμένο άτομο. Συνήθως εισέρχονται στον οργανισμό από κάποια ασυνέχεια του δέρματος ή από τους βλεννογόνους που υπάρχουν σε κοιλότητες του οργανισμού όπως το στόμα, το στομάχι, ο κόλπος. 2
ΘΕΜΑ Γ Γ.1 Με βάση τα δεδομένα της εκφώνησης, η αρχική τροφική αλυσίδα έχει ως εξής: Δημητριακά Άνθρωποι. Γνωρίζουμε ότι η βιομάζα των δημητριακών θα είναι 600.000kg. Γνωρίζουμε επίσης ότι από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο, η ενέργεια και η βιομάζα ελαττώνονται κατά 90%, δηλαδή περνάει μόνο το 10% της ενέργειας και της βιομάζας αφού: Ένα μέρος της χημικής ενέργειας μετατρέπεται με την κυτταρική αναπνοή σε μη αξιοποιήσιμες μορφές ενέργειας (π.χ. θερμότητα). Δεν τρώγονται όλοι οι οργανισμοί. Ορισμένοι οργανισμοί πεθαίνουν. Ένα μέρος της οργανικής ύλης αποβάλλεται με τα κόπρανα, τα οποία αποικοδομούνται. Σε γενικές γραμμές, η ίδια πτωτική τάση (της τάξης του 90%) που παρουσιάζεται στις τροφικές πυραμίδες ενέργειας εμφανίζεται και στις τροφικές πυραμίδες βιομάζας, καθώς, όταν μειώνεται η ενέργεια που προσλαμβάνει κάθε τροφικό επίπεδο από το προηγούμενό του, είναι λογικό να μειώνεται και η ποσότητα της οργανικής ύλης που μπορούν να συνθέσουν οι οργανισμοί του και συνεπώς μειώνεται η βιομάζα του. Με βάση αυτό, η βιομάζα του τροφικού επιπέδου των ανθρώπων θα είναι: Συνολική βιομάζα ανθρώπων = 10/100 * Βιομάζα Δημητριακών = 10/100 * 600,000 kg = 60.000kg Αφού η βιομάζα αυτή είναι επαρκής για την υποστήριξη 1000 ανθρώπων, συμπεραίνουμε ότι η μέση βιομάζα ενός ανθρώπου θα είναι: Μέση βιομάζα ανθρώπου = Συνολική βιομάζα ανθρώπων / 1000 = 60.000kg/1000 = 60kg (1). Με το νέο τρόπο διατροφής, η τροφική αλυσίδα τώρα τροποποιείται ως εξής: Δημητριακά Πρόβατα Άνθρωποι Όπως και στην παραπάνω περίπτωση, μόνο το 10% της ενέργειας και βιομάζας θα περνάει από το ένα τροφικό επίπεδο στο άλλο, έτσι, τα Πρόβατα θα έχουν συνολική βιομάζα ίση με: Συν. Βιομάζα Προβάτων = Συν Βιομάζα Δημητριακών * 10/100 = 600.000*10/100 = 60.000 kg. Aντίστοιχα, η συνολική βιομάζα των ανθρώπων θα είναι: 3
Συνολική βιομάζα ανθρώπων = συνολική βιομάζα προβάτων * 10/100 = 6.000kg. Aφού από την (1) γνωρίζουμε ότι ο κάθε άνθρωπος έχει μέση βιομάζα 60kg, και εφόσον οι άνθρωποι δεν διαφέρουν στην ποσότητα τροφής που χρειάζονται για να καλύψουν τις ανάγκες τους και στις δύο περιπτώσεις, η νέα συνολική βιομάζα θα επαρκεί για την υποστήριξη: Ν = Συνολική Βιομάζα Ανθρώπων /Μέση βιομάζα ανθρώπου = 6.000kg/60kg= 100 ανθρώπων. Γ.2 A: ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση, Β: Βιολογική Αζωτοδέσμευση, Γ: Απονιτροποίηση Γ.3 1: Αζωτοδεσμευτικά Βακτήρια (ελεύθερα στο έδαφος ή συμβιωτικά στις ρίζες των ψυχανθών φυτών), 2: Απονιτροποιητικά Βακτήρια Γ.4 Η διαδικασία Α1 αποτελεί τμήμα της διαδικασίας Α, δηλαδή της ατμοσφαιρικής αζωτοδέσμευσης. Κατά τη διαδικασία αυτή το άζωτο της ατμόσφαιρας αντιδρά με τους υδρατμούς, σχηματίζοντας αμμωνία. Η απαραίτητη ενέργεια προσφέρεται από τις ηλεκτρικές εκκενώσεις (αστραπές, κεραυνοί). Η αμμωνία μεταφέρεται στη συνέχεια με τη βροχή στο έδαφος. Γ.5 Οι μικροοργανισμοί με τον αριθμό 2 είναι τα απονιτροποιητικά βακτήρια του εδάφους, τα οποία πραγματοποιούν τη διαδικασία της απονιτροποίησης, της μετατροπής δηλαδή των νιτρικών ιόντων που παράχθηκαν κατά τις διαδικασίες της βιολογικής και ατμοσφαιρικής αζωτοδέσμευσης, αλλά και της νιτροποίησης (όπου η αμμωνία που παράγεται από τους αποικοδομητές και την ατμοσφαιρική αζωτοδέσμευση μετατρέπεται σε νιτρικά ιόντα από τα νιτροποιητικά βακτήρια) στο έδαφος, σε μοριακό άζωτο το οποίο επιστρέφει στην ατμόσφαιρα, κλείνοντας έτσι τον κύκλο του αζώτου. Εάν οι μικροοργανισμοί αυτοί εκλείψουν, τα νιτρικά ιόντα δεν θα μετατρέπονται σε μοριακό άζωτο και έτσι, βραχυπρόθεσμα, θα αυξηθεί η συγκέντρωσή τους στο έδαφος, ενώ θα σταματήσει η παραγωγή εξ αυτών, μοριακού αζώτου. Έτσι η συγκέντρωση του αζώτου στην ατμόσφαιρα θα έχει μία τάση να μειωθεί, αν και επειδή η συγκέντρωση αζώτου στην ατμόσφαιρα είναι πολύ μεγάλη, περίπου 78% του ατμοσφαιρικού αέρα, και μόνο ένα μικρό μέρος από αυτό μετατρέπεται εξαρχής σε νιτρικά ιόντα, είναι πιθανό ότι η συγκέντρωση του μοριακού 4
αζώτου στην ατμόσφαιρα δεν θα μεταβληθεί τελικά σημαντικά, τουλάχιστον βραχυπρόθεσμα. ΘΕΜΑ Δ Δ.1 Τα αντιβιοτικά είναι χημικές ουσίες με αντιμικροβιακή δράση που παράγονται από βακτήρια, μύκητες και φυτά. Το πρώτο αντιβιοτικό, η πενικιλίνη, ανακαλύφθηκε τυχαία από τον Αλεξάντερ Φλέμινγκ το 1929, όταν παρατήρησε ότι η ανάπτυξη των βακτηριακών κυττάρων είχε ανασταλεί σε καλλιέργειες στις οποίες τυχαία είχε αναπτυχθεί ένας μύκητας του γένους Penicillium. Δ.2 Τα αντιβιοτικά δρουν αναστέλλοντας ή παρεμποδίζοντας κάποια ειδική βιοχημική αντίδραση του μικροοργανισμού. Όλα τα γνωστά αντιβιοτικά δρουν σύμφωνα με έναν από τους παρακάτω μηχανισμούς: Παρεμποδίζουν τη σύνθεση του κυτταρικού τοιχώματος των μικροοργανισμών (π.χ. η πενικιλίνη). Αναστέλλουν κάποια αντίδραση του μεταβολισμού των μικροοργανισμών. Παρεμβαίνουν στις λειτουργίες αντιγραφής, μεταγραφής και μετάφρασης του γενετικού υλικού των μικροοργανισμών. Προκαλούν διαταραχές στη λειτουργία της πλασματικής μεμβράνης. Τα αντιβιοτικά δρουν επιλεκτικά, με την έννοια ότι βλάπτουν μόνο τους μικροοργανισμούς και όχι τα κύτταρα του ανθρώπου. Δ.3 Κάποιοι μικροοργανισμοί, όπως το βακτήριο Escherichia coli που ζει στο έντερο, όταν βρίσκονται σε μικρό αριθμό και δε μεταναστεύουν σε άλλους ιστούς και όργανα, αποτελούν φυσιολογική μικροχλωρίδα για τον άνθρωπο, είτε διότι παράγουν χρήσιμες χημικές ουσίες τις οποίες ο άνθρωπος δεν μπορεί να συνθέσει μόνος του (π.χ. βιταμίνη Κ από την E. coli) είτε διότι συμβάλλουν στην άμυνα του οργανισμού. Αν όμως, για κάποιο λόγο, αυξηθούν, επειδή για παράδειγμα ο ξενιστής παρουσιάζει μειωμένη αντίσταση, λόγω εξασθένησης του ανοσοποιητικού του συστήματος (όπως π.χ. στην περίπτωση παρουσίας κάποιας άλλης λοίμωξης) ή εάν μεταναστεύσουν και βρεθούν σε άλλους ιστούς, τότε προκαλούν την εκδήλωση ασθενειών. Οι μικροοργανισμοί αυτοί χαρακτηρίζονται ως δυνητικά παθογόνοι. 5
Δ.4 Η ανακάλυψη των αντιβιοτικών έφερε επανάσταση στην αντιμετώπιση των βακτηριακών λοιμώξεων. Παρ' όλα αυτά η αλόγιστη χρήση τους έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία στελεχών βακτηρίων που είναι ανθεκτικά στα αντιβιοτικά. Λόγω του γεγονότος αυτού γίνεται όλο και μεγαλύτερη η ανάγκη για την ανακάλυψη νέων αντιβιοτικών. Η συνθετική θεωρία αποτελεί την επαναδιατύπωση της θεωρίας του Δαρβίνου σε μια σύγχρονη θεωρία για την εξέλιξη, η οποία δεν αναιρεί τον πυρήνα της συλλογιστικής του Δαρβίνου, αντίθετα τον εμπλουτίζει με τα νέα δεδομένα από τις ανακαλύψεις των νόμων της κληρονομικότητας, της Μοριακής Βιολογίας και της Γενετικής Πληθυσμών. Με βάση τη συνθετική θεωρία μπορούμε να εξηγήσουμε πώς οι μεταλλάξεις και η φυσική επιλογή μπορούν να ερμηνεύσουν την επικράτηση των ανθεκτικών στελεχών. Έτσι, σύμφωνα με τη θεωρία της σύγχρονης σύνθεσης: - Στον πληθυσμό των βακτηρίων υπάρχει μεταξύ των πολυάριθμων ευαίσθητων βακτηρίων, λίγα άτομα τα οποία είναι ανθεκτικά σε ένα αντιβιοτικό, λόγω τυχαίων μεταλλάξεων των γονιδίων τους. - Με τη λήψη του αντιβιοτικού, που αποτελεί αντίξοη συνθήκη για την επιβίωση των βακτηρίων, δημιουργείται ένας αγώνας για επιβίωση. - Εξαιτίας του αντιβιοτικού θα πεθάνει ο μεγαλύτερος αριθμός των ευαίσθητων βακτηρίων, ενώ θα επιβιώσουν τα λίγα ανθεκτικά, τα οποία θα πολλαπλασιαστούν και θα κληροδοτήσουν το γονίδιο της ανθεκτικότητας στο συγκεκριμένο αντιβιοτικό στους απογόνους τους. - Έτσι, μέσω της φυσικής επιλογής, δημιουργείται ένα νέο, ανθεκτικό στο αντιβιοτικό στέλεχος βακτηρίων. - Με την χρήση διαφόρων αντιβιοτικών θα δημιουργούνται με ανάλογο τρόπο στελέχη ανθεκτικά σε πολλά αντιβιοτικά, τα οποία θα επικρατούν, αφού ευνοούνται από τη φυσική επιλογή, καθώς δεν θα εξοντώνονται με τη χρήση αντιβιοτικών. 6