Biologia — zadania maturalne

Matura 2026 · maj · Formuła 2023 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment, który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli – A i B:

szczep A (Met⁻ bio⁻ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasu – metioniny (Met), oraz witaminy – biotyny (bio);
szczep B (Met⁺ bio⁺ Thr⁻ Leu⁻ thi⁻) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy – tiaminy (thi).

Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów i witamin), zarówno razem, jak i osobno – co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin), kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli mieszanej.

Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie – założył hodowlę bakterii szczepów A i B w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki – co zilustrowano na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów. Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.

Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.

Schemat hodowli szczepów A i B osobno oraz razem, a następnie przeniesienia bakterii na pożywkę minimalną; oznaczono wyniki wzrostu kolonii.

Schemat doświadczenia Davisa z hodowlą szczepów A i B w U-rurce rozdzielonej filtrem oraz wynikami po przeniesieniu bakterii na pożywkę minimalną.

Zadanie 3.1

1 pkt

Bakterie

28%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment, który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli – A i B:

szczep A (Met⁻ bio⁻ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasu – metioniny (Met), oraz witaminy – biotyny (bio);
szczep B (Met⁺ bio⁺ Thr⁻ Leu⁻ thi⁻) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy – tiaminy (thi).

Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów i witamin), zarówno razem, jak i osobno – co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin), kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli mieszanej.

Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie – założył hodowlę bakterii szczepów A i B w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki – co zilustrowano na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów. Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.

Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.

Wyjaśnij, dlaczego w doświadczeniu Lederberga i Tatuma – po przeniesieniu bakterii na pożywkę minimalną – kolonie zostały utworzone wyłącznie przez bakterie pochodzące z hodowli mieszanej. W odpowiedzi uwzględnij następstwa HTG między szczepami A i B.

Schemat doświadczenia Lederberga i Tatuma: osobne hodowle szczepów A i B oraz hodowla mieszana A + B; po przeniesieniu na pożywkę minimalną wzrost kolonii występuje tylko w hodowli mieszanej.

Schemat doświadczenia Davisa: szczepy A i B rozdzielone filtrem w U-rurce; po przeniesieniu na pożywkę minimalną brak wzrostu kolonii obu szczepów.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

1 pkt – poprawne wyjaśnienie, uwzględniające uzyskanie brakujących zdolności syntezy wymienionych aminokwasów i witamin w wyniku transferu genów między szczepami bakterii.

0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.

Przykładowe odpowiedzi

Dzięki wymianie informacji genetycznej powstały bakterie szczepu Met⁺ bio⁺ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺, które mogły przeżyć na pożywce minimalnej.
Na drodze HTG bakterie szczepu A przekazały bakteriom szczepu B geny warunkujące wytwarzanie treoniny, leucyny i tiaminy, których nie ma w pożywce minimalnej.
Dzięki koniugacji szczep B przekazał szczepowi A geny warunkujące syntezę metioniny i biotyny, w wyniku czego powstał szczep, który syntetyzuje wszystkie aminokwasy i witaminy.
Tylko w przypadku hodowli mieszanej doszło do kompensacji mutacji będących przyczyną braku zdolności syntezy określonych aminokwasów i witamin.
Między bakteriami szczepów A i B doszło do koniugacji, dzięki czemu bakterie jednego szczepu mogły przekazać bakteriom drugiego szczepu geny warunkujące wytwarzanie aminokwasów i witamin niezbędnych do przeżycia.
Dzięki poziomemu transferowi genów, który zaszedł pomiędzy szczepami A i B, bakterie uzyskały możliwość syntezy odpowiednich związków.
Bakterie uzyskały obcy DNA i – dzięki temu – możliwość syntezy odpowiednich związków.
Dzięki HTG bakterie uzyskały możliwość syntezy wszystkich aminokwasów i witamin.
Dzięki temu bakterie uzyskały możliwość syntezy odpowiednich związków.

Uwaga:
Dopuszcza się odpowiedzi odnoszące się do HTG zachodzącego na drodze transdukcji lub transformacji (na tym etapie badań nie był jeszcze znany konkretny mechanizm HTG).
Dopuszcza się odpowiedzi mówiące o syntezie „brakujących” związków.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których mowa tylko o uzyskaniu zdolności syntezy aminokwasów lub tylko o uzyskaniu zdolności syntezy witamin jako skutku HTG.

Zadanie 3.2

1 pkt

Bakterie

41%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment, który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli – A i B:

szczep A (Met⁻ bio⁻ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasu – metioniny (Met), oraz witaminy – biotyny (bio);
szczep B (Met⁺ bio⁺ Thr⁻ Leu⁻ thi⁻) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy – tiaminy (thi).

Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów i witamin), zarówno razem, jak i osobno – co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin), kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli mieszanej.

Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie – założył hodowlę bakterii szczepów A i B w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki – co zilustrowano na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów. Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.

Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.

Wyjaśnij, dlaczego w doświadczeniu Davisa nie zaszła wymiana informacji genetycznej między bakteriami szczepów A i B. W odpowiedzi uwzględnij wybrany mechanizm HTG.

Schemat hodowli szczepów A i B osobno oraz razem, a następnie przeniesienia bakterii na pożywkę minimalną; kolonie rosną tylko po hodowli mieszanej.

Schemat doświadczenia Davisa: szczepy A i B w U-rurce rozdzielone filtrem oraz brak wzrostu kolonii po przeniesieniu na pożywkę minimalną.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe odpowiedzi

Ze względu na obecność filtru w U-rurce bakterie szczepu A i szczepu B nie mogły wejść w fizyczny kontakt, nie mogło więc dojść do połączenia się bakterii przez specjalne mostki plazmatyczne, umożliwiające przekazywanie DNA z komórki do komórki.
HTG zachodzi między tymi bakteriami na drodze koniugacji, która wymaga połączenia się bakterii, co nie było możliwe, ponieważ filtr izolował bakterie różnych szczepów.
Ze względu na obecność filtru nie mogło dojść do koniugacji.
Skoro pożywka była wolna od bakteriofagów, nie mógł zajść HTG na drodze transdukcji.
Jeżeli w pożywce nie było czynnika infekującego bakterie, to nie mógł on przenosić DNA między komórkami bakterii, więc nie doszło do transdukcji.
W pożywce pełnej bakterie przeżywały, a więc nie uwalniały się fragmenty genomu bakteryjnego, które mogłyby zostać pobrane przez bakterie drugiego szczepu.
Filtr zapobiegł bezpośrednim kontaktom bakterii, a tym samym – koniugacji. Hodowla nie zawierała bakteriofagów – nie mogła więc zajść transdukcja. Z kolei ostateczny wynik doświadczenia pokazał, że nie zaszła również transformacja – bakterie były w dobrej kondycji i nie dochodziło do uwalniania DNA z martwych komórek.

Zasady oceniania

1 pkt – poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do fizycznej izolacji bakterii uniemożliwiającej zajście koniugacji LUB do braku bakteriofagów uniemożliwiającego zajście transdukcji, LUB do warunków hodowli niesprzyjających zajściu transformacji.

0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi, z których nie wynika, który mechanizm HTG został wybrany, np.:

„Ze względu na obecność filtru, który izolował bakterie różnych szczepów, nie mogło dojść do HTG”.
„Nie doszło do wymiany informacji genetycznej między szczepami bakterii A i B, ponieważ rozdzielał je filtr”.

Zadanie 3.3

1 pkt

Bakterie

65%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Horyzontalny transfer genów (HTG) może się odbywać u bakterii na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji. W 1946 roku Lederberg i Tatum przeprowadzili eksperyment, który dostarczył dowodów na zachodzenie HTG między bakteriami. Badanie przeprowadzono na dwóch szczepach Escherichia coli – A i B:

szczep A (Met⁻ bio⁻ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasu – metioniny (Met), oraz witaminy – biotyny (bio);
szczep B (Met⁺ bio⁺ Thr⁻ Leu⁻ thi⁻) stanowiły bakterie, które nie miały zdolności do syntezy aminokwasów: treoniny (Thr) i leucyny (Leu), oraz witaminy – tiaminy (thi).

Bakterie obydwu szczepów hodowano na pożywce pełnej (zawierającej źródło aminokwasów i witamin), zarówno razem, jak i osobno – co zilustrowano poniżej. Gdy bakterie przeniesiono na pożywkę minimalną (niezawierającą wyżej wymienionych aminokwasów i witamin), kolonie zostały utworzone wyłącznie przez część bakterii pochodzących z hodowli mieszanej.

Bernard Davis wykonał kolejne doświadczenie – założył hodowlę bakterii szczepów A i B w szklanej U-rurce z pożywką pełną, z filtrem między połówkami U-rurki – co zilustrowano na poniższym rysunku. Ten filtr przepuszczał w obie strony pożywkę wraz z rozpuszczonymi substancjami, ale nie przepuszczał bakterii. Hodowla była wolna od bakteriofagów. Gdy przeniesiono bakterie na pożywkę minimalną, nie odnotowano wzrostu kolonii.

Na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.

Dokończ zdanie. Wybierz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.

Zachodzenie transdukcji można zweryfikować dzięki modyfikacji doświadczenia Davisa, polegającej na dodaniu do pożywki pełnej [A/B], a następnie na przeniesieniu bakterii na [1/2].

Schemat hodowli szczepu A, mieszaniny szczepów A i B oraz szczepu B, a następnie przeniesienia bakterii na pożywkę minimalną. Pod hodowlami pojedynczych szczepów oznaczono brak wzrostu, a pod hodowlą mieszaną wzrost kolonii.

Schemat doświadczenia Davisa: szklana U-rurka z pożywką, szczepem A i szczepem B oddzielonymi filtrem oraz oznaczeniem naprzemiennego zasysania i tłoczenia. Po przeniesieniu bakterii na pożywkę minimalną przy obu szczepach oznaczono brak wzrostu.

A. bakteriofagów, które przechodziłyby przez filtr umieszczony w U-rurce,

B. martwych bakterii E. coli Met⁺ bio⁺ Thr⁺ Leu⁺ thi⁺,

1. pożywkę pełną.

2. pożywkę minimalną.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

A2

Zasady oceniania

1 pkt – odpowiedź poprawna.

0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.

Zadanie 4

Matura 2026 · maj · Formuła 2023 · poziom rozszerzony

2 podzadania

Informacja do podzadań

Linezolid należy do stosunkowo nowej grupy syntetycznych środków przeciwbakteryjnych. Wykazano, że jest on szczególnie skuteczny w walce z bakteriami Gram-dodatnimi oraz mało skuteczny wobec bakterii Gram-ujemnych. Zróżnicowana efektywność działania tego środka wynika m.in. z różnic w budowie ściany komórkowej obu grup bakterii. Linezolid łączy się z podjednostką 50S rybosomu, przez co staje się niemożliwe jej połączenie się z podjednostką 30S.

Na podstawie: P. Graham, Chemia medyczna, Warszawa 2019.

Zadanie 4.1

Inny dział1 pkt

Komórka – budowa i funkcje

39%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wykaż, że działanie linezolidu – polegające na uniemożliwieniu połączenia się podjednostek rybosomu – wpływa negatywnie na funkcjonowanie bakterii.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe odpowiedzi

Linezolid sprawia, że nie ma funkcjonalnych rybosomów, a więc nie może zachodzić synteza białek.
Linezolid uniemożliwia powstanie rybosomów, dzięki którym zachodzi synteza białek.
W komórce, na którą działa linezolid, nie powstają rybosomy, a więc nie mogą być wytwarzane białka.
Działanie linezolidu polega na uniemożliwieniu połączenia się podjednostek rybosomów, a przez to niemożliwa staje się synteza białek.
Linezolid łączy się z dużą podjednostką rybosomu, przez co nie może ona się połączyć z małą podjednostką, a bez tego nie może zachodzić proces translacji.
Linezolid ogranicza syntezę białek.

Zasady oceniania

1 pkt – poprawne wykazanie, że działanie linezolidu wpływa negatywnie na funkcjonowanie bakterii, odnoszące się do braku lub do ograniczenia możliwości syntezy białek.

0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.

Zadanie 4.2

1 pkt

Bakterie

27%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Opisz różnicę w budowie bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych. W odpowiedzi odnieś się do budowy struktur otaczających komórkę u obu grup bakterii.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe odpowiedzi

Różnica dotyczy grubości ściany komórkowej – bakterie Gram (+) mają grubszą ścianę.
W ścianie komórkowej bakterii Gram (+) występuje więcej warstw mureiny.
Bakterie Gram (+) mają ścianę komórkową zbudowaną z wielu warstw mureiny, a bakterie Gram (−) – z jednej warstwy.
Bakterie Gram-dodatnie mają ścianę komórkową zbudowaną z 20–30 warstw mureiny, a bakterie Gram-ujemne – z jednej warstwy.
Tylko bakterie Gram (−) mają błonę zewnętrzną.
Tylko w ścianie komórkowej bakterii Gram (+) obecne są kwasy tejchojowe / tejchuronowe / lipotejchojowe.
Tylko bakterie Gram (−) zawierają lipopolisacharyd – w błonie zewnętrznej.

Uwaga:

Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do połączenia ściany komórkowej bakterii Gram (−) wiązaniami (jonowymi i kowalencyjnymi) z dwuwarstwową błoną zewnętrzną.

Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do właściwości otoczki komórkowej, np. jedynie do wyniku barwienia Grama.

Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się jedynie do cech fizjologicznych bakterii, np. „Bakterie Gram-ujemne są bardziej oporne na linezolid niż bakterie Gram-dodatnie”.

Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do obecności dwóch błon komórkowych u bakterii Gram-ujemnych.

Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do otoczki bakteryjnej (śluzowej).

Zasady oceniania

1 pkt – poprawne opisanie, na czym polega różnica w budowie bakterii Gram (+) i Gram (−), odnoszące się do grubości ściany komórkowej LUB do jej składu chemicznego, LUB do obecności błony zewnętrznej tylko u bakterii Gram (−), LUB do składu chemicznego błony zewnętrznej.

0 pkt – odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.

Zadanie 8

Matura 2023 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

2 podzadania

Informacja do podzadań

Na poniższym zdjęciu przedstawiono koniugację bakterii, polegającą na jednokierunkowym transferze materiału genetycznego (plazmidowego DNA) z jednej komórki bakteryjnej (dawcy) do drugiej komórki bakteryjnej (biorcy). Na zdjęciu zaznaczono strzałką połączenie pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi.

DNA plazmidowy jest rzadko przekazywany w całości, ponieważ koniugacja naturalnie jest przerywana w losowym momencie. Dodatkowo w warunkach laboratoryjnych koniugację bakterii można przerwać przez intensywne wstrząsanie zawartości probówki z hodowlą bakteryjną, co jednocześnie zapobiega powstawaniu nowych par koniugacyjnych.

W celu określenia kolejności przekazywania czterech genów podczas koniugacji przeprowadzono doświadczenie polegające na przerwaniu koniugacji w określonych odstępach czasu. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia.

Na podstawie: M. Hüttener i in., Roles of Proteins Containing Immunoglobulin-Like Domains in the Conjugation of Bacterial Plasmids, „mSphere” 7(1), 2022; S. Srivastava, Genetics of Bacteria, Nowe Delhi 2013.

Zdjęcie dwóch komórek bakteryjnych podczas koniugacji; strzałka wskazuje połączenie między nimi.

Wykres częstości występowania komórek bakteryjnych z genem przekazanym w wyniku koniugacji (%) w zależności od czasu trwania koniugacji (min), z krzywymi dla genów azi, ton, lac i gal.

Zadanie 8.1

2 pkt

Bakterie

Na poniższym zdjęciu przedstawiono koniugację bakterii, polegającą na jednokierunkowym transferze materiału genetycznego (plazmidowego DNA) z jednej komórki bakteryjnej (dawcy) do drugiej komórki bakteryjnej (biorcy). Na zdjęciu zaznaczono strzałką połączenie pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi.

DNA plazmidowy jest rzadko przekazywany w całości, ponieważ koniugacja naturalnie jest przerywana w losowym momencie. Dodatkowo w warunkach laboratoryjnych koniugację bakterii można przerwać przez intensywne wstrząsanie zawartością probówki z hodowlą bakteryjną, co jednocześnie zapobiega powstawaniu nowych par koniugacyjnych.

W celu określenia kolejności przekazywania czterech genów podczas koniugacji przeprowadzono doświadczenie polegające na przerwaniu koniugacji w określonych odstępach czasu. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia.

Na podstawie: M. Hüttener i in., Roles of Proteins Containing Immunoglobulin-Like Domains in the Conjugation of Bacterial Plasmids, „mSphere” 7(1), 2022; S. Srivastava, Genetics of Bacteria, Nowe Delhi 2013.

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące wyników przedstawionego doświadczenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1.	Spośród badanych genów jako pierwszy jest przekazywany gen azi.	P	F
2.	Gen ton jest przekazywany po genie azi, ale przed genem lac.	P	F
3.	Gdy przerwano koniugację po 20 minutach, nie było wśród komórek będących biorcami takich komórek, które otrzymały gen gal.	P	F

Zdjęcie dwóch komórek bakteryjnych; strzałka wskazuje połączenie między nimi.

Wykres częstotliwości występowania komórek bakteryjnych z genem przekazanym w wyniku koniugacji (%) w zależności od czasu trwania koniugacji (min); krzywe oznaczono: gen azi, gen ton, gen lac, gen gal.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. – P,　2. – P,　3. – P.

Zasady oceniania

2 pkt – za poprawną ocenę trzech stwierdzeń.
1 pkt – za poprawną ocenę dwóch stwierdzeń.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 8.2

1 pkt

Bakterie

Na poniższym zdjęciu przedstawiono koniugację bakterii, polegającą na jednokierunkowym transferze materiału genetycznego (plazmidowego DNA) z jednej komórki bakteryjnej (dawcy) do drugiej komórki bakteryjnej (biorcy). Na zdjęciu zaznaczono strzałką połączenie pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi.

DNA plazmidowy jest rzadko przekazywany w całości, ponieważ koniugacja naturalnie jest przerywana w losowym momencie. Dodatkowo w warunkach laboratoryjnych koniugację bakterii można przerwać przez intensywne wstrząsanie zawartością probówki z hodowlą bakteryjną, co jednocześnie zapobiega powstawaniu nowych par koniugacyjnych.

W celu określenia kolejności przekazywania czterech genów podczas koniugacji przeprowadzono doświadczenie polegające na przerwaniu koniugacji w określonych odstępach czasu. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia.

Na podstawie: M. Hüttener i in., Roles of Proteins Containing Immunoglobulin-Like Domains in the Conjugation of Bacterial Plasmids, „mSphere” 7(1), 2022; S. Srivastava, Genetics of Bacteria, Nowe Delhi 2013.

Wyjaśnij, dlaczego intensywne wstrząsanie zawartością probówki prowadzi do przerwania przekazywania materiału genetycznego między bakteriami. W odpowiedzi odnieś się do mechanizmu koniugacji.

Zdjęcie dwóch komórek bakteryjnych; strzałka wskazuje połączenie między nimi.

Wykres częstości występowania komórek bakteryjnych z genem przekazanym w wyniku koniugacji (%) w zależności od czasu trwania koniugacji (min); krzywe genów azi, ton, lac i gal.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Intensywne wstrząsanie hodowlą może uszkodzić pilus, łączący koniugujące bakterie, ponieważ jest cienki i bywa stosunkowo długi, co spowoduje przerwanie przekazywania materiału genetycznego.
Mostek cytoplazmatyczny jest delikatną strukturą, łączącą bakterie podczas koniugacji. Jego ciągłość można łatwo przerwać przez wstrząsanie probówką.

Zasady oceniania

1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do cech strukturalnych pilusa oraz możliwości jego zniszczenia przez intensywne wstrząsanie hodowlą bakteryjną.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6

Matura 2023 · czerwiec · Formuła 2023 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.

Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.

Na podstawie: S.J. Labrie i in., Bacteriophage Resistance Mechanisms, „Nature Reviews Microbiology” 8, 2010; G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010; K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.

Schematy A i B przedstawiające wnikanie faga T4 do komórki E. coli oraz lokalizację i działanie białka Imm; wraz z tytułami schematów i wszystkimi oznaczeniami.

Zadanie 6.1

Inny dział1 pkt

Wirusy

Treść podzadania — poza wybranym działem

Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.

Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.

Na podstawie: S.J. Labrie i in., Bacteriophage Resistance Mechanisms, „Nature Reviews Microbiology” 8, 2010; G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010; K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.

Na podstawie przedstawionych informacji wykaż, że wytworzenie białka Imm zapobiega wtórnej infekcji komórek E. coli kolejnym fagiem T4.

Schematy A i B wnikania faga T4 do komórki E. coli oraz lokalizacji i działania białka Imm, wraz ze wszystkimi podpisami i oznaczeniami.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

W komórkach bakterii zainfekowanych fagiem T4 dochodzi do wytworzenia białka Imm, które kieruje DNA kolejnego faga T4 do przestrzeni międzybłonowej, co uniemożliwia dalszy przebieg infekcji i namnażanie kolejnego faga T4.
Białko Imm, wytworzone na podstawie informacji genetycznej faga T4 wprowadzonej do komórki bakterii wskutek pierwotnej infekcji, uniemożliwia wniknięcie materiału genetycznego kolejnego faga do wnętrza komórki, co wstrzymuje cykl jego namnażania na etapie wnikania.
Obecność białka Imm w komórkach bakteryjnych zainfekowanych fagiem T4 skutkuje skierowaniem materiału genetycznego kolejnego faga do przestrzeni międzybłonowej, gdzie jest on trawiony przez obecne tam nukleazy.

1 pkt – za poprawne wykazanie znaczenia wytworzonego białka Imm w uniemożliwianiu przedostania się DNA kolejnego faga T4 do wnętrza komórki bakterii i w konsekwencji zatrzymanie wtórnej infekcji na etapie wnikania.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.2

1 pkt

Bakterie

Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.

Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.

Na podstawie: S.J. Labrie i in., Bacteriophage Resistance Mechanisms, „Nature Reviews Microbiology” 8, 2010; G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010; K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.

Podaj nazwę głównego składnika ściany komórkowej bakterii E. coli zapewniającego bakteriom ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz przed wpływem czynników fizycznych i chemicznych.

Dwa schematy A i B z nagłówkami oraz oznaczeniami: wnikanie faga T4 do komórki E. coli; lokalizacja i działanie białka Imm podczas próby zakażenia kolejnym fagiem.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

mureina / mureina z mostkami peptydowymi
peptydoglikan

1 pkt – za poprawne podanie nazwy składnika ściany komórkowej bakterii.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.3

1 pkt

Bakterie

Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.

Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.

Na podstawie: S.J. Labrie i in., Bacteriophage Resistance Mechanisms, „Nature Reviews Microbiology” 8, 2010; G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010; K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.

Określ, czy E. coli jest bakterią Gram-dodatnią czy Gram-ujemną. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do widocznej na schemacie jednej cechy budowy tej bakterii.

Dwa schematy: A. wnikanie faga T4 do komórki bakterii E. coli; B. lokalizacja i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem. Zachowano podpisy struktur i strzałki.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Jest to bakteria Gram-ujemna, ponieważ

ma oprócz błony komórkowej dodatkową błonę zewnętrzną.
cienka ściana komórkowa jest z zewnątrz okryta dodatkową błoną.
ma cienką ścianę komórkową.

1 pkt – za poprawne określenie, że E. coli jest bakterią Gram-ujemną wraz z poprawnym uzasadnieniem, odnoszącym się do jednej cechy budowy bakterii widocznej na schemacie – obecności błony zewnętrznej lub cienkiej ściany komórkowej.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 7

Matura 2023 · czerwiec · Formuła 2023 · poziom rozszerzony

4 podzadania

Informacja do podzadań

Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter, które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez korzenie roślin.

Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki nawozu azotowego – mocznika?

W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono następujące badanie:

w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach:
- – szczep AC1 oraz nawóz
- – szczep AC10 oraz nawóz
- – szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.

Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.

W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.

Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […], „Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.

Wykres I średniej długości pędu w cm i wykres II średniej długości korzenia w cm dla sześciu wariantów doświadczenia, wraz z legendą.

Zadanie 7.1

Inny dział1 pkt

Rośliny – odżywianie się

Treść podzadania — poza wybranym działem

Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter, które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez korzenie roślin.

Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki nawozu azotowego – mocznika?

W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono następujące badanie:

w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach:
– szczep AC1 oraz nawóz
– szczep AC10 oraz nawóz
– szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.

Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.

W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.

Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […], „Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.

Na podstawie przedstawionych wyników badania sformułuj odpowiedź na postawione pytanie badawcze.

Wykres I: średnia długość pędu w cm. Wykres II: średnia długość korzenia w cm. Oba wykresy przedstawiają sześć wariantów doświadczenia. Legenda: 100% mocznika, 75% mocznika, 50% mocznika, AC1 + 50% mocznika, AC10 + 50% mocznika, AC1 + AC10 + 50% mocznika.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

1 pkt – za pozytywną odpowiedź na postawione pytanie badawcze.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

Tak.
Pozwala to na ograniczenie używania nawozu.
Równoczesna obecność dwu badanych szczepów Azotobacter chroococcum pozwala na ograniczenie używania sztucznych nawozów azotowych w uprawie bawełny.
Uprawa bawełny w obecności szczepu AC1 i AC10 tej bakterii pozwala na ograniczenie używania syntetycznych nawozów azotowych.

Zadanie 7.2

Inny dział1 pkt

Rośliny – odżywianie się

Treść podzadania — poza wybranym działem

Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter, które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez korzenie roślin.

Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki nawozu azotowego – mocznika?

W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono następujące badanie:

w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach:
– szczep AC1 oraz nawóz
– szczep AC10 oraz nawóz
– szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.

Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.

W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.

Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […], „Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.

Wykaż związek pomiędzy obecnością ureazy wydzielanej do gleby przez A. chroococcum a wzrostem bawełny.

Wykres I przedstawia średnią długość pędu w cm, a wykres II średnią długość korzenia w cm. Pod wykresami znajduje się wspólna legenda sześciu wariantów doświadczenia.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Ureaza katalizuje rozkład mocznika dostarczanego jako nawóz do jonów amonowych, które są łatwiej przyswajalne dla roślin.
Ten enzym katalizuje reakcję, w wyniku której z mocznika dostarczanego jako nawóz powstają łatwo przyswajalne przez rośliny jony amonowe.

1 pkt – za poprawne wykazanie związku pomiędzy obecnością ureazy w glebie a wzrostem bawełny, uwzględniające rozkład przez ureazę mocznika do łatwiej przyswajalnych przez bawełnę jonów amonowych.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 7.3

2 pkt

Bakterie

Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter, które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez korzenie roślin.

Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki nawozu azotowego – mocznika?

W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono następujące badanie:

w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach:
– szczep AC1 oraz nawóz
– szczep AC10 oraz nawóz
– szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.

Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.

W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.

Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […], „Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby zawierały informacje prawdziwe. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Bakteria A. chroococcum jest (chemoautotrofem / heterotrofem). Prowadzi (pasożytniczy / saprobiontyczny) tryb życia, ponieważ (wydziela enzymy proteolityczne / pobiera substancje pokarmowe wydzielane przez korzenie roślin).

Wykresy I i II przedstawiające średnią długość pędu i korzenia w sześciu wariantach doświadczenia, wraz z osiami, jednostkami i legendą.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

2 pkt – za podkreślenie właściwych określeń w trzech nawiasach.

1 pkt – za podkreślenie właściwych określeń w dwóch nawiasach.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Rozwiązanie

Bakteria A. chroococcum jest (chemoautotrofem / heterotrofem). Prowadzi (pasożytniczy / saprobiontyczny) tryb życia, ponieważ (wydziela enzymy proteolityczne / pobiera substancje pokarmowe wydzielane przez korzenie roślin).

Zadanie 7.4

Inny dział1 pkt

Zależności międzygatunkowe

Treść podzadania — poza wybranym działem

Zdolność wiązania i redukcji azotu atmosferycznego mają m.in. bakterie z rodzaju Rhizobium żyjące w brodawkach roślin bobowatych oraz wolnożyjące bakterie z rodzaju Azotobacter, które występują w strefie korzeniowej roślin. Substancjami odżywczymi Azotobacter chroococcum są węglowodany oraz inne związki organiczne (np. mannitol) wydzielane przez korzenie roślin.

Sformułowano następujące pytanie badawcze: Czy obecność dwóch szczepów A. chroococcum (AC1 i AC10) pozwala na ograniczenie podczas uprawy bawełny dawki nawozu azotowego – mocznika?

W tym celu z wykorzystaniem sześciu donic uprawianej bawełny przeprowadzono następujące badanie:

w pierwszych trzech donicach roślin bawełny stosowano nawożenie mocznikiem w różnych stężeniach – 100%, 75% albo 50% – w stosunku do dawki zalecanej przez producenta
w pozostałych trzech donicach roślin bawełny wprowadzano do gleby szczepy A. chroococcum oraz 50% dawkę nawozu w następujących kombinacjach:
– szczep AC1 oraz nawóz
– szczep AC10 oraz nawóz
– szczepy AC1 i AC10 wraz z nawozem.

Następnie zmierzono długości pędu i korzeni. Wykonano trzy niezależne powtórzenia każdego z wariantów doświadczenia. Średnie wyniki przedstawiono na wykresach I i II.

W badaniu sprawdzano również obecność substancji wydzielanych do gleby przez bakterie i wykazano obecność: auksyn, enzymów proteolitycznych oraz ureazy, rozkładającej mocznik do jonów amonowych i dwutlenku węgla.

Na podstawie: F. Romero-Perdomo i in., Azotobacter chroococcum […], „Revista Argentina de Microbiología” 49, 2017.

Określ, jaka zależność – mutualizm czy komensalizm – występuje między bakteriami z rodzaju Rhizobium a roślinami bobowatymi. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do definicji wybranej zależności oraz do przykładów korzyści lub strat odnoszonych przez wymienione organizmy.

Wykres I: średnia długość pędu w cm. Wykres II: średnia długość korzenia w cm. Legenda obu wykresów: 100% mocznika, 75% mocznika, 50% mocznika, AC1 + 50% mocznika, AC10 + 50% mocznika, AC1 + AC10 + 50% mocznika.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Jest to mutualizm, ponieważ bakterie otrzymują produkty fotosyntezy od rośliny, a rośliny mają łatwiejszy dostęp do związków azotowych. Jest to więc zależność obustronnie korzystna.
Mutualizm to relacja dwóch organizmów, w której obydwa osiągają korzyść netto. W tym przypadku rośliny otrzymują związki zawierające azot, a bakterie uzyskują związki organiczne wytworzone przez rośliny. Jest to więc mutualizm.

1 pkt – za określenie, że jest to mutualizm, wraz z poprawnym uzasadnieniem, odnoszącym się do korzyści uzyskiwanych zarówno przez rośliny – dostęp do związków azotowych, jak i bakterie – otrzymywanie substancji pokarmowych.

0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6

Matura 2022 · maj · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

5 podzadania6 pkt

Informacja do podzadań

Jeden z antybiotyków – streptomycyna – łączy się bezpośrednio z małą podjednostką rybosomu. Zaburza to syntezę białek bakteryjnych. Jednak nie wszystkie bakterie są wrażliwe na streptomycynę. U bakterii Mycobacterium tuberculosis oporność na streptomycynę warunkuje mutacja w genie kodującym podjednostkę 16S rRNA. W celu ustalenia właściwej dawki antybiotyku stosowanego w leczeniu chorób bakteryjnych określa się wartości:

MIC (ang. minimum inhibitory concentration) – minimalne stężenie antybiotyku, które całkowicie hamuje wzrost szczepu bakterii w pożywce płynnej

MBC (ang. minimum bactericidal concentration) – najmniejsze stężenie w pełni bakteriobójcze dla danego szczepu.

W celu ustalenia wartości MIC i MBC przygotowano osiem probówek z pożywką zawierającą taką samą, niewielką liczbę komórek pewnego szczepu bakterii. Po dodaniu do siedmiu probówek różnych ilości streptomycyny wszystkie osiem umieszczono w inkubatorze. Materiał z probówek, w których nie wykryto wzrostu bakterii, przeniesiono na pożywkę stałą bez streptomycyny. Poniższy schemat ilustruje wyniki tego doświadczenia.

Zadanie 6.1

1 pkt

Bakterie

54%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia odczytaj wartości MIC oraz MBC i wpisz je w wyznaczone poniżej miejsca.

wartość MIC: mg/l
wartość MBC: mg/l

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

wartość MIC:

0,25 (mg/l)
0,125 < MIC ≤ 0,25 (mg/l)

wartość MBC:

2,0 (mg/l)
1,0 < MBC ≤ 2,0 (mg/l)

Zasady oceniania

1 pkt – za prawidłowe podanie wartości MIC oraz wartości MBC.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.2

1 pkt

Wirusy Bakterie Układ odpornościowy

25%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Spośród podanych nazw chorób wybierz i zaznacz nazwy chorób bakteryjnych.

AIDS
borelioza
WZW typu C
gruźlica
tężec

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

B (borelioza), D (gruźlica), E (tężec).

Zasady oceniania

1 pkt – za wybór trzech poprawnych odpowiedzi.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.3

Inny dział1 pkt

Zmienność genetyczna

18%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, dlaczego mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii M. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na streptomycynę.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

W wyniku mutacji zmienia się kształt rybosomu, w wyniku czego antybiotyk nie może się już z nim wiązać.
Zmutowana bakteria może uzyskać przewagę selekcyjną w populacji i dojdzie w ten sposób do jej namnożenia, a inne nieoporne bakterie zginą.
Ponieważ między bakteriami dochodzi do koniugacji i bakteria będąca biorcą nabywa oporność na streptomycynę, ponieważ uzyskuje gen z mutacją od dawcy.

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi zawierających określenie „odporność” na antybiotyki zamiast „oporność”.

Zasady oceniania

1 pkt – za prawidłowe wyjaśnienie, uwzględniające: 1) zmianę struktury rybosomu, co utrudnia wiązanie się streptomycyny z rybosomem lub 2) rozprzestrzenienie się oporności dzięki selekcji pozytywnej opornych bakterii lub 3) rozprzestrzenianie się oporności poprzez horyzontalny transfer genów.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.4

1 pkt

Bakterie

51%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Rozprzestrzenianie się antybiotykooporności bezpośrednio między komórkami bakterii jest możliwe na drodze

A.	transformacji,	ponieważ	1.	geny antybiotykooporności w wyniku cyklu lizogenicznego bakteriofagów mogą być wbudowane do genomu bakterii.
B.	transdukcji,		2.	geny antybiotykooporności mogą znajdować się w plazmidach, które są przekazywane innym komórkom bakteryjnym.
C.	koniugacji,		3.	wśród pobranych egzogennych fragmentów DNA może znaleźć się taki, który zawiera geny antybiotykooporności.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

C2

Zasady oceniania

1 pkt – za prawidłowe dokończenie zdania.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.5

2 pkt

Wirusy Bakterie

42%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Wykaż, że wirusy nie są wrażliwe na streptomycynę. W odpowiedzi uwzględnij różnicę w budowie wirusów i bakterii oraz mechanizm działania streptomycyny.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Streptomycyna działa na bakterie poprzez zahamowanie syntezy białek zachodzącej w rybosomach, których nie mają wirusy.
Ten antybiotyk łączy się z rybosomami, a wirusy nie mają własnych rybosomów, dlatego streptomycyna nie będzie miała wpływu na replikację wirusów.
Wirusy korzystają z maszynerii translacyjnej eukariotycznych komórek gospodarza, a streptomycyna oddziałuje z podjednostką rybosomu prokariotycznego.

Zasady oceniania

2 pkt – za prawidłowe wykazanie, że wirusy nie są wrażliwe na streptomycynę, uwzględniające wiązanie się streptomycyny z bakteryjnymi rybosomami, które nie występują u wirusów.
1 pkt – za prawidłowe opisanie mechanizmu działania streptomycyny lub za prawidłowe opisanie różnic w budowie wirusów i bakterii.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań za 1 pkt albo za brak odpowiedzi.

Zadanie 5

Matura 2020 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

6 podzadania

Informacja do podzadań

Transfer materiału genetycznego (DNA) między komórkami bakterii odbywa się na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji:

koniugacja – polega na jednokierunkowym transferze plazmidowego DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej;
transdukcja – zachodzi z udziałem wirusów;
transformacja – polega na pobieraniu przez bakterie materiału genetycznego ze środowiska.

Na podstawie: U. Kasprzykowska, M. Sobieszczańska, Plastyczność bakteryjnych genomów – międzykomórkowy transfer informacji genetycznej, „Postępy mikrobiologii”, 53 (2) 2014.

Zadanie 5.1

1 pkt

Bakterie

Uporządkuj przedstawione poniżej etapy koniugacji bakterii (A–E) w kolejności ilustrującej przebieg tego procesu.

Schemat pięciu etapów koniugacji bakterii oznaczonych A–E; zawiera podpisy: bakteria, plazmid, plazmid jest nacinany w swoistym miejscu, powielanie DNA plazmidowego.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

kolejność: A, C, E, D, B

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne podanie kolejności etapów koniugacji przedstawionych na schemacie.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 5.2

1 pkt

Bakterie

Uzasadnij, że do przekazania informacji genetycznej zapisanej w plazmidzie, na drodze koniugacji, wystarczy przeniesienie do komórki – biorcy tylko jednej nici DNA plazmidowego.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Dzięki temu, że DNA tworzą dwie nici, które są komplementarne, na matrycy jednej nici przekazanej do komórki biorcy możliwa jest synteza drugiej nici.
Ponieważ druga nić zostanie wytworzona w oparciu o regułę komplementarności zasad azotowych.
Wystarczy przekazać do komórki biorcy tylko jedną nić DNA plazmidowego, ponieważ może ona zostać dobudowana (dzięki komplementarnym zasadom azotowym).
Ponieważ nici DNA są komplementarne względem siebie, dlatego mając jedną mogą dobudować drugą.
Ponieważ na podstawie jednej nici komórka bakteryjna może dobudować drugą (komplementarną do niej) nić.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne określenie przyczyny uwzględniające komplementarność zasad azotowych lub możliwość syntezy drugiej nici DNA na matrycy jednej nici.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 5.3

1 pkt

Bakterie

Transfer materiału genetycznego (DNA) między komórkami bakterii odbywa się na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji:

• koniugacja – polega na jednokierunkowym transferze plazmidowego DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej;
• transdukcja – zachodzi z udziałem wirusów;
• transformacja – polega na pobieraniu przez bakterie materiału genetycznego ze środowiska.

Na podstawie: U. Kasprzykowska, M. Sobieszczańska, Plastyczność bakteryjnych genomów – międzykomórkowy transfer informacji genetycznej, „Postępy mikrobiologii”, 53 (2) 2014.

Uzasadnij, że bakteria, która jest biorcą DNA plazmidowego w procesie koniugacji, może odnieść korzyści z tego procesu. W odpowiedzi uwzględnij przykład takiej korzyści.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Bakterie w ten sposób uzyskują nowe cechy np. oporność na antybiotyki.
Dzięki koniugacji bakteria otrzymuje nowe geny, które kodują białka nadające bakteriom nowe cechy, np. zdolność do wytwarzania niektórych aminokwasów.
Dzięki koniugacji bakteria otrzymuje materiał genetyczny, dzięki którym bakterie nabierają nowych właściwości, np. zdolność do rozkładu określonych związków organicznych.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne uzasadnienie uwzględniające przykład korzyści, którą odnoszą bakterie z procesu koniugacji, odnoszącej się do nabycia konkretnych nowych adaptacyjnych cech.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 5.4

1 pkt

Bakterie

Uzasadnij, że bakteriofagi mogą być wektorami przenoszącymi DNA pomiędzy komórkami bakterii.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązanie

Wirusy przeprowadzające cykl lityczny mogą być wektorami przenoszącymi DNA pomiędzy komórkami bakterii, dlatego że w czasie tego cyklu wirusy uwalniają się z komórki bakterii i mogą przenieść odcinek DNA bakteryjnego do innej bakterii.

Schemat punktowania

1 p. – za za uzasadnienie, że wirusy przeprowadzające cykl lityczny mogą być wektorem przenoszącym DNA z jednej bakterii do drugiej odnoszące się do rozpadu zainfekowanej komórki bakteryjnej i uwalniania się z niej fagów, z których część może pełnić funkcje wektorów przenoszących DNA.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 5.5

Inny dział1 pkt

Zmienność genetyczna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, dlaczego intensywna międzykomórkowa wymiana informacji genetycznej zachodząca w populacji bakterii zapewnia tym mikroorganizmom bardzo szybkie tempo ewolucji adaptacyjnej.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Intensywny transfer informacji genetycznej, prowadzi do ogromnej zmienności genetycznej tych organizmów w obrębie jednego gatunku / populacji, a dzięki temu zwiększa się prawdopodobieństwo, że będą jakieś osobniki, które są lepiej przystosowane do danych warunków środowiska.
Transfer informacji genetycznej powoduje, że bakterie różnią się między sobą pod względem informacji genetycznej, a więc także pod względem cech, jakie wykazują. Dzięki temu gatunek może przeżyć w różnych warunkach środowiska, ponieważ znajdą się osobniki przystosowane do tych warunków.
Zapewnia on wymianę materiału genetycznego, a co za tym idzie wzrost zmienności genetycznej. Zmienność genetyczna sprawia, że pojawią się bakterie, które będą przystosowane do zmiennych warunków środowiska.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie konsekwencji intensywnej wymiany informacji genetycznej prowadzącej do zmienności genetycznej bakterii, umożliwiającej lepsze przystosowanie do warunków środowiska lub przeżycie organizmów.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 5.6

Inny dział1 pkt

Biotechnologia molekularna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Do podanych w tabeli cech wektora plazmidowego 1.–3., wykorzystywanego przy wprowadzaniu obcego DNA do komórek bakterii, przyporządkuj spośród A–D po jednym jego znaczeniu w tym procesie.

	Cecha wektora plazmidowego	Znaczenie podczas wprowadzania DNA do bakterii
1.	Miejsce inicjacji replikacji bogate w pary AT, a nie – w pary CG.
2.	Obecność fragmentu z wieloma miejscami rozpoznawalnymi przez enzymy restrykcyjne.
3.	Obecność genu oporności na określony antybiotyk.

A. Umożliwia rozdzielenie wektorów do komórek potomnych.

B. Umożliwia selekcję szczepów, które pobrały plazmid.

C. Umożliwia włączenie obcego DNA do wektora plazmidowego.

D. Ułatwia miejscowe rozplecenie helisy DNA.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. – D, 2. – C, 3. – B

Schemat punktowania

1 p. – za przyporządkowanie poprawnych znaczeń dotyczących cech wektorów w procesie wprowadzania obcego DNA dla trzech cech wektorów.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 6

Matura 2019 · maj · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

4 podzadania4 pkt

Informacja do podzadań

Jedną z eksperymentalnych form terapii antybakteryjnej jest terapia fagowa. W preparatach fagowych są zawarte wirusy bakteryjne (bakteriofagi) działające na określone szczepy bakteryjne. Bakteriofag wytwarza białka adhezyny, rozpoznające receptory na komórkach określonych szczepów bakterii, i produkuje enzymy degradujące elementy ściany komórkowej lub otoczki bakterii.
Preparaty fagowe przygotowuje się indywidualnie dla każdego pacjenta: selekcjonuje się szczep bakteriofaga, który skutecznie się namnaża i niszczy patogenne bakterie wyizolowane z organizmu pacjenta. Preparaty fagowe stosuje się m.in. doustnie i wówczas, w celu ograniczenia inaktywacji fagów, pacjentowi podaje się również środki zobojętniające sok żołądkowy.

Na podstawie: https://www.iitd.pan.wroc.pl/pl/OTF/ZasadyTerapiiFagowej.html;
P. Kowalczyk i inni, Terapia fagowa – nadzieje i obawy, „Nowa Medycyna”, 2/2013.

Zadanie 6.1

Inny dział1 pkt

Wirusy

34%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Treść podzadania — poza wybranym działem

Określ, które bakteriofagi – przeprowadzające przede wszystkim cykl lityczny czy cykl lizogeniczny – są wykorzystywane w opisanej terapii fagowej. Odpowiedź uzasadnij.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

W terapii fagowej wykorzystywane są bakteriofagi przeprowadzające cykl lityczny, ponieważ ten cykl prowadzi do zniszczenia komórek bakteryjnych.
Przeprowadzające cykl lityczny – w terapii fagowej chodzi o to, aby zniszczyć komórki bakteryjne, a nie tylko namnożyć w nich kwas nukleinowy faga.
Cykl lityczny – bakteriofagi uszkadzają od wewnątrz ścianę komórkową za pomocą enzymów.
Lityczny – takie bakteriofagi uruchamiają procesy prowadzące do lizy komórek bakterii.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne określenie, że w terapii fagowej wykorzystuje się bakteriofagi przeprowadzające cykl lityczny, i za uzasadnienie odnoszące się do zniszczenia (lizy) komórek bakterii.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.2

Inny dział1 pkt

Układ pokarmowy i przebieg procesów trawiennych Wirusy Białka

34%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, w jaki sposób niskie pH soku żołądkowego może spowodować inaktywację preparatów fagowych. W odpowiedzi uwzględnij budowę bakteriofagów.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Niskie pH soku żołądkowego może powodować denaturację białek, z których zbudowana jest osłonka wirusa i wywołać jej uszkodzenie, a tym samym – inaktywację fagów.
W soku żołądkowym znajduje się kwas solny, który powoduje zniszczenie struktury białek tworzących kapsyd wirusa.
W soku żołądkowym znajduje się kwas solny, który powoduje denaturację białek strukturalnych wirusa.
Niskie pH soku żołądkowego może powodować denaturację białek rozpoznających receptory na komórkach bakterii i fagi nie będą mogły ich zainfekować.
W soku żołądkowym znajduje się kwas solny, powodujący zniszczenie DNA znajdującego się w cząsteczce bakteriofaga.
Niskie pH soku żołądkowego powoduje aktywację wydzielanych enzymów proteolitycznych, które mogą strawić białka fagów.
Niskie pH soku żołądkowego powoduje aktywację enzymów trawiących białka, które mogą zdegradować białka wirusów.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające wpływ niskiego pH soku żołądkowego lub wydzielanego przez żołądek kwasu solnego na białka bakteriofaga i ich denaturację lub na zniszczenie kwasu nukleinowego bakteriofaga albo wpływ niskiego pH na aktywację enzymów trawiących białka wirusowe.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Uwaga:
Uznaje się określenia różnych konkretnych struktur białkowych bakteriofaga: główka, ogonek, białka enzymatyczne zamiast odpowiedzi ogólnej odnoszącej się do białek.

Zadanie 6.3

Inny dział1 pkt

Wirusy

55%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Treść podzadania — poza wybranym działem

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące problemów związanych ze stosowaniem terapii fagowej są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.


1.	Przez wirusy wykorzystywane w terapii fagowej mogą zostać zainfekowane komórki człowieka.	P	F
2.	Szczepy bakterii chorobotwórczych mogą nabywać oporności na fagi.	P	F
3.	W terapii fagowej kluczowe jest znalezienie bakteriofaga działającego swoiście na szczepy bakterii danego pacjenta.	P	F

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. – F, 2. – P, 3. – P

Schemat punktowania

1 p. – za poprawną ocenę wszystkich trzech informacji.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 6.4

1 pkt

Wirusy Bakterie Protisty i rośliny pierwotnie wodne

31%średni wynik CKE

Średni procent zdobytych punktów. Wyższy wynik oznacza, że zadanie było łatwiejsze dla zdających.

Spośród wymienionych poniżej chorób człowieka wybierz i podkreśl wszystkie te, które wywoływane są przez bakterie.

cholera gruźlica malaria odra świnka tężec

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

cholera gruźlica malaria odra świnka tężec

Schemat punktowania

1 p. – za podkreślenie trzech właściwych nazw chorób wywoływanych przez bakterie.

0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 2

Matura 2017 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

2 podzadania

Informacja do podzadań

Informacja genetyczna warunkująca oporność drobnoustrojów na leki może być zapisana w ich chromosomach lub plazmidach. Na rysunkach I–IV przedstawiono cztery różne sposoby nabywania lekooporności przez bakterie, które należą do tego samego gatunku (I–III) lub należące do różnych gatunków (IV).

Zastosowane oznaczenia: g – gen lekooporności, b – bakteriofag, ch – chromosom bakteryjny, P – plazmid.

Na podstawie: Ekologia. Jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy medycznej, pod red. A. Kurnatowskiej, Warszawa 2001.

Schematy I–IV przedstawiające sposoby nabywania lekooporności przez bakterie

Zadanie 2.1

1 pkt

Bakterie

Informacja genetyczna warunkująca oporność drobnoustrojów na leki może być zapisana w ich chromosomach lub plazmidach. Na rysunkach I–IV przedstawiono cztery różne sposoby nabywania lekooporności przez bakterie, które należą do tego samego gatunku (I–III) lub należące do różnych gatunków (IV).

Zastosowane oznaczenia: g – gen lekooporności, b – bakteriofag, ch – chromosom bakteryjny, P – plazmid.

Na podstawie: Ekologia. Jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy medycznej, pod red. A. Kurnatowskiej, Warszawa 2001.

Podaj oznaczenie rysunku: I, II, III lub IV, na którym przedstawiono koniugację bakterii i określ, dlaczego koniugacja nie jest sposobem rozmnażania.

Cztery schematy oznaczone I–IV przedstawiające sposoby nabywania lekooporności przez bakterie; zawierają oznaczenia g, b, ch i P.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

II – nie jest sposobem rozmnażania, ponieważ w wyniku tego procesu nie zwiększa się liczba komórek potomnych.
II – ponieważ jest to zjawisko wymiany części materiału genetycznego między uczestniczącymi komórkami, w wyniku czego nie zmienia się liczba komórek.

1 p. – za prawidłowy wybór procesu II oraz właściwe wyjaśnienie uwzględniające brak zwiększenia się liczby komórek potomnych.

0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 2.2

1 pkt

Bakterie

Informacja genetyczna warunkująca oporność drobnoustrojów na leki może być zapisana w ich chromosomach lub plazmidach. Na rysunkach I–IV przedstawiono cztery różne sposoby nabywania lekooporności przez bakterie, które należą do tego samego gatunku (I–III) lub należące do różnych gatunków (IV).

Zastosowane oznaczenia: g – gen lekooporności, b – bakteriofag, ch – chromosom bakteryjny, P – plazmid.

Na podstawie: Ekologia. Jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy medycznej, pod red. A. Kurnatowskiej, Warszawa 2001.

Na podstawie schematu oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące sposobów nabywania lekooporności przez bakterie są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli stwierdzenie jest fałszywe.

1.	Koniugacja u bakterii może się przyczynić do przenoszenia genu lekooporności wyłącznie pomiędzy różnymi gatunkami bakterii.	P	F
2.	Bakterie mogą stać się lekooporne, jeżeli nabędą odpowiedni gen lub plazmid z genem tylko od innych, żywych bakterii.	P	F
3.	Wirusy atakujące komórki bakterii mogą się przyczynić do przenoszenia genu lekooporności między nimi.	P	F

Cztery schematy oznaczone I–IV, przedstawiające sposoby przenoszenia genu lekooporności między bakteriami.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

1 – F, 2 – F, 3 – P

1 p. – za poprawną ocenę trzech stwierdzeń dotyczących sposobów nabywania lekooporności przez bakterie.

0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 16

Matura 2017 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Schemat regulacji operonu laktozowego z oznaczeniami: DNA, promotor, operator, miejsce wiązania aktywatora, polimeraza RNA, geny lacZ, lacY i lacA, cAMP, aktywna forma aktywatora, nieaktywny represor i laktoza.

Zadanie 16.1

Inny dział1 pkt

Regulacja działania genów

Treść podzadania — poza wybranym działem

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Na podstawie przedstawionych informacji oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego E. coli. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.

1.	Brak glukozy w środowisku życia E. coli jest wystarczającym warunkiem wydajnej ekspresji genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy.	P	F
2.	Regulacja negatywna operonu laktozowego odbywa się z udziałem represora wytwarzanego w formie aktywnej.	P	F
3.	Regulacja pozytywna operonu laktozowego odbywa się dzięki aktywatorowi wytwarzanemu w formie aktywnej.	P	F

Schemat regulacji ekspresji operonu laktozowego E. coli z oznaczeniami cAMP, aktywatora, represora, promotora, operatora i genów lacZ, lacY, lacA.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. – F, 2. – P, 3. – F

1 p. – za poprawną ocenę wszystkich trzech stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego.

0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 16.2

Inny dział1 pkt

Węglowodany

Treść podzadania — poza wybranym działem

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczek cAMP aktywujących aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Uzupełnij poniższy tekst charakteryzujący rolę β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy. Wpisz w luki właściwe określenia.

Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza – katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania ……………………………, co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz …………………………… .

Schemat regulacji operonu laktozowego z oznaczeniami promotora, operatora, genów lacZ, lacY i lacA, aktywatora, cAMP, represora i laktozy.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania glikozydowe / O-glikozydowe / β-1,4-glikozydowego, co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz galaktozę.

1 p. – za poprawne uzupełnienie dwóch luk w zdaniu dotyczących roli β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy.

0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 16.3

1 pkt

Bakterie

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

Na podstawie: Biologia, pod. red. N.A. Campbella, Poznań 2012.

Zaznacz prawidłowe dokończenie poniższego zdania.

DNA E. coli zawierający m.in. geny operonu laktozowego

Schemat regulacji ekspresji operonu laktozowego z oznaczeniami promotora, operatora, genów lacZ, lacY i lacA, aktywatora, cAMP, polimerazy RNA oraz nieaktywnego represora z laktozą.

A. A. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w jądrze komórkowym.

B. B. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.

C. C. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.

D. D. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w jądrze komórkowym.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

C. / ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.

1 p. – za zaznaczenie właściwego dokończenia zdania dotyczącego DNA bakterii E. coli (odpowiedź C).

0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.