Biologia — zadania maturalne

37%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Określ dominującą strukturę II-rzędową w cząsteczce dojrzałej ludzkiej prolaktyny.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

alfa-helisa / α-heliks / alfa-helikalna / prawoskrętna helisa alfa

1 pkt – za określenie, że dominującą strukturą II-rzędową w cząsteczce dojrzałej ludzkiej prolaktyny jest α-helisa.

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

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do spirali zamiast helisy, np. „alfa-spirala” lub do helisy bez podania jej rodzaju, np. „helisa”.

Zadanie 1.2

Inny dział1 pkt

8%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka – prolaktyny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cech budowy tego białka.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Prolaktyna jest białkiem o strukturze III-rzędowej – alfa-helisy jej jednego łańcucha mają ustaloną pozycję względem siebie.
Prolaktyna ma strukturę III-rzędową, ponieważ składa się tylko z jednego łańcucha zwiniętego w globularne białko.
III-rzędowa, ponieważ ma trójwymiarową domenę łączącą się z receptorem i składa się tylko z jednego łańcucha.
Najwyższa rzędowość prolaktyny to III-rzędowa, bo jest ona zbudowana z pofałdowanego jednego łańcucha polipeptydowego (stabilizowanego za pomocą wiązań chemicznych).

1 pkt – za określenie, że prolaktyna jest białkiem o strukturze trzeciorzędowej wraz z poprawnym uzasadnieniem, wykazującym: 1) spełnienie kryterium struktury III-rzędowej – sfałdowanie łańcucha o strukturze II-rzędowej oraz 2) niespełnienie kryterium struktury IV-rzędowej – tylko jeden łańcuch.

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

Uwaga:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do oddziaływań między grupami bocznymi reszt aminokwasowych, np. mostków dwusiarczkowych, oddziaływań jonowych lub kilku struktur drugorzędowych pod warunkiem prawidłowego odniesienia się do struktury przestrzennej białka i obecności jednego łańcucha, np. „Prolaktyna ma strukturę III-rzędową, ponieważ jest to struktura przestrzenna, stabilizowana za pomocą mostków dwusiarczkowych, zbudowana z jednego łańcucha”.

Zadanie 1.3

1 pkt

2%średni wynik CKE

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

Podaj całkowitą liczbę kodonów w mRNA stanowiącym matrycę podczas syntezy prolaktyny.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

\(228\;(28 + 199 + 1)\)

1 pkt – za podanie poprawnej liczby kodonów w mRNA – 228, uwzględniającej sekwencję kodującą peptyd sygnałowy, sekwencję kodującą dojrzałą prolaktynę oraz kodon stop.

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

Zadanie 19

Matura 2021 · maj · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

5 podzadania5 pkt

Informacja do podzadań

W strukturze genu obok fragmentów kodujących (eksonów) mogą występować elementy niekodujące, takie jak promotor lub introny.

W poniższej tabeli przedstawiono informacje na temat sześciu wybranych genów człowieka, oznaczonych numerami 1.–6., kodujących określone białka.

Oznaczenie genu	Kodowane białko	Oznaczenie chromosomu	Wielkość genu (kpz DNA)	Wielkość mRNA (kz)
1.	α-globina	16	0,8	0,5
2.	albumina	4	25,0	2,1
3.	receptor LDL	19	45,0	5,5
4.	kinaza zależna od cyklin	4	54,0	1,7
5.	hydroksylaza fenyloalaninowa	12	90,0	2,4
6.	dystrofina	X	2000,0	16,0

kpz – tysiąc par zasad
kz – tysiąc zasad

Na podstawie: red. J. Bal, Biologia molekularna w medycynie, Warszawa 2013;
https://ghr.nlm.nih.gov/gene;
https://www.ncbi.nlm.nih.gov.

Zadanie 19.1

1 pkt

29%średni wynik CKE

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

Podaj nazwę procesu, którego produktem jest pre-mRNA, oraz określ lokalizację tego procesu w komórce człowieka.

Nazwa procesu:
Lokalizacja procesu:

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Nazwa procesu: transkrypcja
Lokalizacja procesu: jądro (komórkowe)

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi „matriks mitochondrium”, ponieważ w mitochondrialnym DNA nie ma intronów, a więc nie występuje też pre-mRNA.

1 pkt – za podanie, że jest to transkrypcja i zachodzi w jądrze komórkowym.

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

Zadanie 19.2

Inny dział1 pkt

Kwasy nukleinowe

19%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, z czego wynikają różnice między wielkościami genów a wielkościami cząsteczek mRNA, które im odpowiadają.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające: 1) wycinanie intronów podczas obróbki pre-mRNA albo 2) brak transkrypcji sekwencji regulatorowych obecnych w genach, np. promotorów.

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

Przykładowe rozwiązania

DNA zawiera zarówno fragmenty kodujące, jak i niekodujące. Przed powstaniem mRNA zachodzi splicing (składanie eksonów), w czasie którego wycinane są fragmenty niekodujące.
mRNA nie zawiera intronów, które są obecne na DNA, ponieważ zostały one usunięte podczas potranskrypcyjnej obróbki pre-mRNA.
Geny zawierają także fragmenty, które nie ulegają transkrypcji, np. promotory, a więc nie będą się one liczyły do wielkości cząsteczki mRNA.

Zadanie 19.3

Inny dział1 pkt

Choroby genetyczne

48%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Podaj nazwę choroby, u podłoża której leży mutacja genu kodującego hydroksylazę fenyloalaninową, prowadząca do utraty funkcji tego enzymu niezbędnego w metabolizmie fenyloalaniny.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

fenyloketonuria / oligofrenia fenylopirogronowa / PKU

1 pkt – za poprawne podanie nazwy choroby (fenyloketonuria).

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

Zadanie 19.4

Inny dział1 pkt

Genetyka mendlowska

12%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Spośród wymienionych w tabeli wybierz i zapisz oznaczenia pary genów, które mogą dziedziczyć się niezgodnie z II prawem Mendla. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do treści tego prawa oraz do lokalizacji wybranych genów w genomie.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Geny 2. i 4., bo leżą na jednym chromosomie, a więc mogą dziedziczyć się w sposób sprzężony, a drugie prawo Mendla mówi o niezależnym dziedziczeniu genów.
Geny kodujące albuminę i kinazę zależną od cyklin, ponieważ obydwa położone są na 4. chromosomie, a więc ich allele będą najczęściej przechodziły do gamet razem, a II prawo Mendla mówi o niezależnym dziedziczeniu alleli.
Geny 2. i 4., ponieważ obydwa położone są na tym samym chromosomie, a więc ich allele nie będą rozdzielane do gamet w sposób losowy, a treść II prawa Mendla mówi o losowym rozdziale alleli różnych genów.
2. i 4., bo leżą na tym samym chromosomie, więc mogą być ze sobą sprzężone, przez co w potomstwie rzadziej występują rekombinanty, co prowadzi do wyników niezgodnych z II prawem Mendla, mówiącym, że geny dziedziczą się niezależnie.

1 pkt – za wskazanie 2. i 4. genu wraz z poprawnym uzasadnieniem, uwzględniającym: 1) lokalizację chromosomalną genów – położenie genów na tym samym chromosomie i wynikające z tego ich zależne (sprzężone) dziedziczenie oraz 2) treść II prawa Mendla – niezależne dziedziczenie alleli różnych genów.

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

Zadanie 19.5

Inny dział1 pkt

Układ krwionośny Białka

40%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby powstał poprawny opis dotyczący albumin. Podkreśl w każdym nawiasie właściwe określenie.

Albuminy to białka (rozpuszczalne / nierozpuszczalne) w wodzie, występujące głównie (w cytoplazmie erytrocytów / w osoczu krwi). Główną funkcją tych białek jest (transport tlenu / regulacja ciśnienia osmotycznego krwi).

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

Albuminy to białka (rozpuszczalne / nierozpuszczalne) w wodzie, występujące głównie (w cytoplazmie erytrocytów / w osoczu krwi). Główną funkcją tych białek jest (transport tlenu / regulacja ciśnienia osmotycznego krwi).

1 pkt – za podkreślenie właściwych określeń we wszystkich nawiasach.

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

Matura 2020 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

5 podzadania

Informacja do podzadań

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:

\(5’\ \mathrm{CAG\ CAG\ CAG\ CAG\ CAG}\ 3’\)

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:

\(5’\ \mathrm{CAG\ CAG\ TAG\ CAG\ CAG}\ 3’\)

Zadanie 18.1

1 pkt

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:
\(5^{\prime}\ \mathrm{CAG\ CAG\ CAG\ CAG\ CAG}\ 3^{\prime}\)

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:
\(5^{\prime}\ \mathrm{CAG\ CAG\ TAG\ CAG\ CAG}\ 3^{\prime}\)

Wpisz, posługując się trójliterowymi skrótami nazw aminokwasów, w wykropkowane miejsca na schemacie sekwencje kodowanego fragmentu białka, zakodowanego w zapisanych fragmentach DNA I i II genu DMD.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

I　gln-gln-gln-gln-gln / Gln-Gln-Gln-Gln-Gln /

II　gln-gln / Gln-Gln　lub　gln-gln-stop / Gln-Gln-Stop

1 p. – za wpisanie w wyznaczonym miejscu na schemacie poprawnych sekwencji kodowanego fragmentu białka zapisanych w obu (I i II) fragmentach genu dystrofiny.

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

Zadanie 18.2

Inny dział1 pkt

Zmienność genetyczna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:
5’ CAG CAG CAG CAG CAG 3’

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:
5’ CAG CAG TAG CAG CAG 3’

Na podstawie sekwencji I i II genu DMD określ rodzaj mutacji genowej warunkującej rozwój dystrofii mięśniowej Duchenne’a.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne określenie rodzaju przedstawionej mutacji genowej.

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

Przykładowe rozwiązania

substytucja
tranzycja
nonsensowna

Uwaga: Uznaje się odpowiedź, w której zamiast nazwy jest opis mutacji, np. „Wymiana jednego nukleotydu”

Zadanie 18.3

1 pkt

Elementy genetyki populacji

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:
5’ CAG CAG CAG CAG CAG 3’

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:
5’ CAG CAG TAG CAG CAG 3’

Określ, jakie będą skutki przedstawionej mutacji dla pierwszorzędowej struktury białka, w porównaniu z jego prawidłową strukturą.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązanie

Kodon stop spowoduje zahamowanie dalszej syntezy białka, w wyniku czego będzie ono krótsze.
W wyniku mutacji zamiast kodonu aminokwasu glutamina powstanie kodon STOP, więc w I – rzędowej strukturze białka dojdzie do zmiany, gdyż łańcuch peptydowy ulegnie skróceniu.
Łańcuch polipeptydowy będzie krótszy.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie skutków przedstawionej mutacji odnoszących się do pierwszorzędowej struktury polipeptydu.

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

Zadanie 18.4

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:

5’ CAG CAG CAG CAG CAG 3’

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:

5’ CAG CAG TAG CAG CAG 3’

Wyjaśnij, dlaczego mimo działania doboru naturalnego w populacji ludzkiej utrzymuje się allel warunkujący zespół Duchenne’a.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie odnoszące się do nieujawniania się allelu recesywnego u heterozygot / kobiet nosicielek, (a przez to braku możliwości eliminacji tego allelu z puli genowej), co przyczynia się do przekazywania go potomstwu.

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

Przykładowe rozwiązania

Allele recesywne nie ujawniają się w układzie heterozygotycznym, a więc kobieta nosicielka allelu dystrofii mięśniowej jest zdrowa i może przekazać ten allel potomstwu żeńskiemu, a więc wciąż będzie on obecny w ludzkiej puli genowej.
Kobiety, które są nosicielkami allelu warunkującego dystrofię Duchenne’a są zdrowe, a dobór naturalny eliminuje określone allele, tylko gdy ujawniają się one u osobników. Kobieta nosicielka może przekazać allel recesywny potomstwu, a więc nadal będzie on obecny w puli genowej człowieka.
Utrzymuje się, ponieważ warunkowana jest przez allel recesywny. Oznacza to, że osobnik (w tym przypadku płci żeńskiej) może posiadać allel warunkujący chorobę, ale nie zachorować (jest heterozygotą) i przekazać wadliwy gen swoim córkom.

Zadanie 18.5

Inny dział2 pkt

Genetyka mendlowska

Treść podzadania — poza wybranym działem

Dystrofia mięśniowa Duchenne'a jest najczęstszą i najcięższą z postępujących dystrofii mięśniowych. Jest to choroba genetycznie uwarunkowana – dziedziczy się w sposób recesywny sprzężony z płcią. Wynikiem obecności nieprawidłowego allelu d genu DMD, jest synteza nieprawidłowej dystrofiny w komórce mięśniowej – białka tworzącego „szkielet” komórki mięśniowej. Chorzy umierają zwykle w wieku przedreprodukcyjnym.

Poniżej na schemacie przedstawiono fragment sekwencji nukleotydowej DNA (poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami) prawidłowego (I) i zmutowanego genu DMD (II). Zamieszczone fragmenty nie zawierają intronów.

I. Fragment prawidłowej sekwencji nici kodującej:

5’ CAG CAG CAG CAG CAG 3’

II. Fragment sekwencji nici kodującej, w której występuje mutacja:

5’ CAG CAG TAG CAG CAG 3’

Określ, jakie jest prawdopodobieństwo, że kolejne dziecko zdrowych rodziców, którzy mają już jednego syna chorego na dystrofię mięśniową typu Duchenne’a, będzie chore na tę chorobę. W odpowiedzi uwzględnij genotypy rodziców oraz zapisz krzyżówkę genetyczną lub obliczenia.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

Genotypy rodziców: X^DX^d　 X^DY

Prawdopodobieństwo: 25%

Krzyżówka genetyczna potomstwa rodziców XᴰXᵈ i XᴰY z wyróżnionym genotypem XᵈY

Schemat punktowania

2 p. – za poprawne oznaczenie alleli (allel recesywny warunkujący dystrofię mięśniową), podanie genotypów rodziców, poprawnie rozpisaną krzyżówkę genetyczną oraz poprawnie podanym prawdopodobieństwem urodzenia się chorego dziecka (25%).

1 p. – za poprawne oznaczenie alleli (allel recesywny warunkujący dystrofię mięśniową) oraz prawidłowy zapis genotypów rodziców

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

Zadanie 19

Matura 2018 · maj · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

2 podzadania2 pkt

Informacja do podzadań

Wśród mikroflory jelita krwiopijnego pluskwiaka Rhodnius prolixus, który jest wektorem świdrowca wywołującego u ludzi groźną chorobę Chagasa, dominuje bakteria – Rhodococcus rhodnii. Do genomu tej bakterii wprowadzono gen ćmy kodujący cekropinę A – peptyd wywołujący śmierć świdrowca. W wyniku tego w ciele pluskwiaka liczba świdrowców znacznie spadła. Preparaty zawierające transgeniczne bakterie Rhodococcus rhodnii mogą być wykorzystywane do zapobiegania roznoszenia choroby Chagasa poprzez wprowadzanie ich do środowiska życia pluskwiaków.

Na podstawie: M. Kukla, Z. Piotrowska-Seget, Symbioza owady – bakterie, „Kosmos”, t. 60/2011.

Zadanie 19.1

1 pkt

Biotechnologia molekularna Informacja genetyczna i jej ekspresja inżynieria genetyczna i medycyna molekularna

14%średni wynik CKE

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

Wyjaśnij, dlaczego gen kodujący cekropinę A wprowadza się do genomu bakterii Rhodococcus rhodnii w postaci cDNA otrzymanego w wyniku odwrotnej transkrypcji na matrycy eukariotycznego mRNA.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Bakterie nie mają możliwości usuwania intronów, dlatego wprowadzenie do ich genomu cDNA, który nie zawiera intronów, umożliwia syntezę cekropiny.
cDNA nie zawiera intronów, co umożliwia syntezę cekropiny A, ponieważ bakterie nie mają możliwości przeprowadzania splicingu.

Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się tylko do braku intronów u bakterii.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do braku możliwości wycinania intronów z mRNA w komórkach bakterii.

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

Zadanie 19.2

Inny dział1 pkt

Biotechnologia molekularna inżynieria genetyczna i medycyna molekularna

16%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Uzasadnij tezę, że stosowanie preparatów zawierających transgeniczne bakterie Rhodococcus rhodnii w celu zapobiegania roznoszenia choroby Chagasa jest korzystniejsze dla środowiska niż stosowanie chemicznych metod zwalczania tego pluskwiaka.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Owadobójcze związki chemiczne uśmiercają owady, natomiast stosowanie transgenicznych bakterii nie powoduje śmierci owadów, a jedynie eliminuje świdrowca.
Pestycydy są najczęściej mało selektywne i oprócz owadów będących wektorami choroby eliminują też inne owady, natomiast stosowanie transgenicznych bakterii nie powoduje śmierci owadów, a jedynie śmierć świdrowca żyjącego w ciele pluskwiaka.

Uwagi:
Nie uznaje się zbyt ogólnych odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do zanieczyszczenia środowiska pestycydami, np. „Chemiczne metody zwalczania pluskwiaka są przyczyną zanieczyszczenia środowiska w przeciwieństwie do transgenicznych bakterii”.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do zwalczania pluskwiaka za pomocą transgenicznych bakterii (a nie świdrowca), np. „Pestycydy uśmiercają różne owady, a transgeniczne bakterie zwalczają tylko pluskwiaka przenoszącego chorobę Chagasa”.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się do korzyści dla gospodarki człowieka, a nie środowiska, np. „Środki chemiczne zwalczają także pożyteczne owady, a transgeniczne bakterie nie czynią im szkody”.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne uzasadnienie, uwzględniające znacznie większą selektywność działania opisanej metody w porównaniu ze stosowaniem chemicznych środków owadobójczych.

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

Zadanie 1

Matura 2017 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Rycyna znajdująca się w nasionach rącznika pospolitego jest białkiem silnie trującym dla człowieka. Cząsteczka rycyny składa się z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych: RTA i RTB, które są połączone mostkiem dwusiarczkowym. Łańcuch RTA zawiera sekwencje ułożone w postaci α-helisy i β-harmonijki. Jest on enzymem (N-glikozydazą RNA) rozrywającym wiązania glikozydowe i usuwającym cząsteczkę adeniny w dużej podjednostce rybosomalnego RNA. Łańcuch RTB jest lektyną, która łączy się z galaktozą – składnikiem receptorów występujących na powierzchni wielu komórek. Trucizna związana na powierzchni komórki może wniknąć do jej wnętrza drogą endocytozy.

Osobno żaden z peptydów rycyny nie jest trucizną dla człowieka. Peptyd RTA występuje w wielu roślinach, np. w jęczmieniu.

Na podstawie: S. Olsnes, A. Pihl, Different biological properties of the two constituent peptide chains of ricin a toxic protein […], „Biochemistry” 12 (16), 1973.

Zadanie 1.1

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Rycyna znajdująca się w nasionach rącznika pospolitego jest białkiem silnie trującym dla człowieka. Cząsteczka rycyny składa się z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych: RTA i RTB, które są połączone mostkiem dwusiarczkkowym. Łańcuch RTA zawiera sekwencje ułożone w postaci α-helisy i β-harmonijki. Jest on enzymem (N-glikozydazą RNA) rozrywającym wiązania glikozydowe i usuwającym cząsteczkę adeniny w dużej podjednostce rybosomalnego RNA. Łańcuch RTB jest lektyną, która łączy się z galaktozą – składnikiem receptorów występujących na powierzchni wielu komórek. Trucizna związana na powierzchni komórki może wniknąć do jej wnętrza drogą endocytozy.

Osobno żaden z peptydów rycyny nie jest trucizną dla człowieka. Peptyd RTA występuje w wielu roślinach, np. w jęczmieniu.

Na podstawie: S. Olsnes, A. Pihl, Different biological properties of the two constituent peptide chains of ricin a toxic protein […], „Biochemistry” 12 (16), 1973.

Na podstawie tekstu określ, jaka jest najwyższa rzędowość struktury cząsteczki rycyny (1-, 2-, 3- czy 4-rzędowa). Odpowiedź uzasadnij.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rycyna ma strukturę 4-rzędową, ponieważ:

składa się z dwóch (różnych) łańcuchów aminokwasów/łańcuchów polipeptydowych.
składa się z łańcucha polipeptydowego RTA i RTB.
występuje mostek dwusiarczkowy między łańcuchami RTA i RTB.
składa się z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego. (odp. dopuszczalna)

1 p. – za poprawne określenie rzędowości struktury rycyny wraz z prawidłowym uzasadnieniem uwzględniającym obecność dwóch łańcuchów aminokwasów / RTA i RTB / więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego.

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

Zadanie 1.2

1 pkt

Odwołując się do właściwości łańcucha polipeptydowego rycyny RTA, wyjaśnij, dlaczego rycyna działa toksycznie na komórki.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Łańcuch RTA jest enzymem rozrywającym wiązania glikozydowe i powoduje usunięcie adeniny z łańcucha rybosomalnego RNA wskutek czego nie powstają rybosomy i nie zachodzi synteza białek.
Łańcuch RTA powoduje usunięcie adeniny z łańcucha rRNA, co powoduje inaktywację rybosomów i skutkuje zatrzymaniem syntezy białek.
Łańcuch RTA (jedna z podjednostek cząsteczki rycyny) niszczy rybosomy, usuwając adeninę z łańcucha rRNA, co powoduje zatrzymanie syntezy białek.

1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie toksycznego działania rycyny na komórki uwzględniające niszczący wpływ łańcucha RTA na rybosomy i zatrzymanie syntezy białek.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 1.3

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, dlaczego możemy bezpiecznie spożywać produkty z jęczmienia, mimo że zawiera on peptyd RTA. W odpowiedzi uwzględnij właściwości obu łańcuchów polipeptydowych rycyny.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie przyczyny nietoksycznego działania na organizm człowieka peptydu RTA w nasionach jęczmienia uwzględniające konieczność występowania drugiego łańcucha rycyny RTB w nadawaniu rycynie toksyczności.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Białko RTA w nasionach jęczmienia jest nietoksyczne dla człowieka, ponieważ nie ma w nasionach drugiego łańcucha RTB koniecznego do transportu RTA do cytozolu komórki, gdzie niszczyłby rybosomy.
Białko RTA w nasionach jęczmienia jest nietoksyczne dla człowieka, ponieważ do transportu RTA do cytozolu komórki potrzebny jest peptyd RTB, który wiążąc się z receptorem błonowym, umożliwiłby przedostanie się RTA komórki.
Rycyna wykazuje toksyczne właściwości tylko wtedy, jeżeli obie jej podjednostki występują razem. W nasionach jęczmienia zawierających RTA nie ma podjednostki RTB, która umożliwiałaby transport RTA do komórek.

Matura 2017 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Najprostszymi mutacjami w DNA są substytucje: tranzycje – polegające na wymianie puryny na purynę lub pirymidyny na pirymidynę i transwersje – polegające na zamianie pirymidyny na purynę lub na odwrót. Innymi mutacjami są np. insercje i delecje.

Poniżej przedstawiono fragment nici DNA, w której nie zaszła żadna mutacja, i która nie zawiera intronów. Poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami.

5’ ATG AAG GGC GTA GGA 3’ – nić kodująca (nieulegająca transkrypcji)
3’ TAC TTC CCG CAT CCT 5’ – nić matrycowa (transkrybowana)

W nici kodującej analizowanego fragmentu DNA doszło do dwóch niezależnych mutacji (przypadek 1. i przypadek 2.), w wyniku których powstały następujące zapisane poniżej, zmienione fragmenty nici DNA (zamienione nukleotydy zostały podkreślone i wyróżnione pogrubioną czcionką).

Przypadek 1.: 5’ ATG AAG GGG GTA GGA 3’

Przypadek 2.: 5’ ATG AGG GGC GTA GGA 3’

Zadanie 18.1

1 pkt

Najprostszymi mutacjami w DNA są substytucje: tranzycje – polegające na wymianie puryny na purynę lub pirymidyny na pirymidynę i transwersje – polegające na zamianie pirymidyny na purynę lub na odwrót. Innymi mutacjami są np. insercje i delecje. Poniżej przedstawiono fragment nici DNA, w której nie zaszła żadna mutacja, i która nie zawiera intronów. Poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami.

5’ ATG AAG GGC GTA GGA 3’ – nić kodująca (nieulegająca transkrypcji)
3’ TAC TTC CCG CAT CCT 5’ – nić matrycowa (transkrybowana)

W nici kodującej analizowanego fragmentu DNA doszło do dwóch niezależnych mutacji (przypadek 1. i przypadek 2.), w wyniku których powstały następujące zapisane poniżej, zmienione fragmenty nici DNA (zamienione nukleotydy zostały podkreślone i wyróżnione pogrubioną czcionką).

Przypadek 1.: 5’ ATG AAG GGG GTA GGA 3’

Przypadek 2.: 5’ ATG AGG GGC GTA GGA 3’

Zapisz sekwencję antykodonu dla cząsteczki tRNA komplementarnej do drugiego kodonu w mRNA, który powstanie po transkrypcji niezmutowanego DNA. W odpowiedzi uwzględnij polarność nici RNA (koniec 3’ i 5’).

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

5′ CUU 3′ lub 3′ UUC 5′

1 p. – za podanie prawidłowego antykodonu dla cząsteczki tRNA komplementarnego do drugiego kodonu w mRNA, z uwzględnieniem polarności nici RNA.

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

Zadanie 18.2

Inny dział2 pkt

Zmienność genetyczna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Najprostszymi mutacjami w DNA są substytucje: tranzycje – polegające na wymianie puryny na purynę lub pirymidyny na pirymidynę i transwersje – polegające na zamianie pirymidyny na purynę lub na odwrót. Innymi mutacjami są np. insercje i delecje.

Poniżej przedstawiono fragment nici DNA, w której nie zaszła żadna mutacja, i która nie zawiera intronów. Poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami.

\(5'\ \mathrm{ATG\ AAG\ GGC\ GTA\ GGA}\ 3'\) – nić kodująca (nieulegająca transkrypcji)
\(3'\ \mathrm{TAC\ TTC\ CCG\ CAT\ CCT}\ 5'\) – nić matrycowa (transkrybowana)

W nici kodującej analizowanego fragmentu DNA doszło do dwóch niezależnych mutacji (przypadek 1. i przypadek 2.), w wyniku których powstały następujące zapisane poniżej, zmienione fragmenty nici DNA (zamienione nukleotydy zostały podkreślone i wyróżnione pogrubioną czcionką).

Przypadek 1.: \(5'\ \mathrm{ATG\ AAG\ GG}\underline{\mathbf{G}}\mathrm{\ GTA\ GGA}\ 3'\)

Przypadek 2.: \(5'\ \mathrm{ATG\ A}\underline{\mathbf{G}}\mathrm{G\ GGC\ GTA\ GGA}\ 3'\)

Na podstawie tekstu podaj pełną nazwę substytucji dla każdego z przypadków (1. i 2.) przedstawionych powyżej oraz określ, na czym dana mutacja polega.

1. Nazwa mutacji: …, polega na …

2 Nazwa mutacji: …, polega na …

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. Nazwa mutacji: transwersja, polega na zamianie pirymidyny C (cytozyna) na purynę G (guaninę).

2. Nazwa mutacji: tranzycja, polega na zamianie puryny A (adenina) na purynę G (guaninę).

2 p. – za podanie dla dwóch przypadków (1 i 2) prawidłowych nazw rodzajów substytucji wraz z określeniem, na czym one polegają.

1 p. – za podanie dla każdego z dwóch przypadków (1 i 2) prawidłowej nazwy rodzaju substytucji wraz z określeniem, na czym ona polega.

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

Zadanie 18.3

Inny dział2 pkt

Zmienność genetyczna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Najprostszymi mutacjami w DNA są substytucje: tranzycje – polegające na wymianie puryny na purynę lub pirymidyny na pirymidynę i transwersje – polegające na zamianie pirymidyny na purynę lub na odwrót. Innymi mutacjami są np. insercje i delecje. Poniżej przedstawiono fragment nici DNA, w której nie zaszła żadna mutacja, i która nie zawiera intronów. Poszczególne kodony zostały oddzielone przerwami.

5′ ATG AAG GGC GTA GGA 3′ – nić kodująca (nieulegająca transkrypcji)
3′ TAC TTC CCG CAT CCT 5′ – nić matrycowa (transkrybowana)

W nici kodującej analizowanego fragmentu DNA doszło do dwóch niezależnych mutacji (przypadek 1. i przypadek 2.), w wyniku których powstały następujące zapisane poniżej, zmienione fragmenty nici DNA (zamienione nukleotydy zostały podkreślone i wyróżnione pogrubioną czcionką).

Przypadek 1.: 5′ ATG AAG GGG GTA GGA 3′

Przypadek 2.: 5′ ATG AGG GGC GTA GGA 3′

Określ, jakie będą skutki każdej z dwóch opisanych mutacji dla pierwszorzędowej struktury polipeptydu, w porównaniu z jego prawidłową sekwencją. W odpowiedzi uwzględnij nazwy kodowanych aminokwasów.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Przypadek 1:

Jest to mutacja milcząca, a więc w dalszym ciągu będzie kodowana glicyna przez trzeci kodon.
Żadne, ponieważ zmieniony kodon też koduje glicynę.

Przypadek 2:

Zamiast kodonu oznaczającego lizynę, powstanie inny kodon wyznaczający argininę.
Wskutek mutacji zajdzie podstawienie lizyny na argininę.

2 p. – za poprawne określenie skutku substytucji dla każdego z obu przypadków i uwzględniającego efekt w postaci:

braku zmiany aminokwasu w przypadku 1.
powstanie innego aminokwasu w przypadku 2.

1 p. – za prawidłowe określenie skutku substytucji dla jednego z przypadków, uwzględniającego odczyt odpowiedniego aminokwasu lub za prawidłowe określenie skutków substytucji w obu przypadkach pomimo odwołania do błędnych nazw konkretnych aminokwasów.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 2

Matura 2016 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Lektyny to białka występujące w komórkach różnych organizmów, np. roślin i grzybów. Wiele lektyn działa toksycznie na komórki i hamuje ich namnażanie. Ich właściwości są przedmiotem badań w terapii nowotworów. Jedną z najlepiej poznanych toksycznych lektyn jest rycyna, która ma właściwości enzymatyczne (RNA-glikozydazy) i powoduje dezaktywację rybosomów.

Wśród lektyn pochodzenia roślinnego są też takie, które wykazują stosunkowo niską cytotoksyczność i jednocześnie wysoką aktywność immunostymulującą, np. lektyny uzyskane z jemioły. Powodują one wzrost liczby i aktywację limfocytów T, aktywację makrofagów, indukują produkcję cytokin przez limfocyty Th i namnażanie limfocytów B, a ponadto pobudzają rozwój grasicy.

Preparaty z jemioły zostały dopuszczone do stosowania terapeutycznego i podaje się je jako leki wspomagające nie tylko pomocniczo w terapii nowotworów, lecz także nosicielom HIV oraz chorym na AIDS.

Na podstawie: G. Końska i wsp., Możliwości zastosowania lektyn w diagnostyce i terapii. Cz. II. Zastosowanie terapeutyczne, „Przegląd Lekarski” 2008/65/5.

Zadanie 2.1

1 pkt

Na podstawie tekstu wyjaśnij, dlaczego rycyna będzie silniej działać na komórki nowotworowe niż na zdrowe komórki organizmu.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązanie

Rycyna powoduje dezaktywację rybosomów, a tym samym zahamowanie translacji i syntezy białek, które są niezbędne podczas podziałów komórek, co jest szczególnie szkodliwe dla komórek nowotworowych, które się szybko dzielą (w przeciwieństwie do zdrowych komórek) i mają wysokie tempo metabolizmu / hamuje namnażanie się komórek (nowotworowych).

Schemat punktowania

1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie uwzględniające dezaktywację rybosomów i możliwość zahamowania syntezy białek ważnych dla podziałów komórkowych szybko dzielących się komórek nowotworowych.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 2.2

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Wyjaśnij, dlaczego preparaty z jemioły można wykorzystać w terapii wspomagającej leczenie osób chorych na AIDS. W odpowiedzi uwzględnij skutki działania HIV w organizmie człowieka.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązanie

Wirus HIV upośledza odporność organizmu, atakując komórki układu immunologicznego zawierające marker CD4, a więc m.in. limfocyty Th, dlatego właściwości immunostymulujące lektyn z preparatów z jemioły mogą być wykorzystane do podwyższenia ogólnej odporności organizmu, poprzez, np. zwiększenie:

aktywności makrofagów
namnażania się limfocytów B zwalczających patogeny atakujące osłabiony organizm
produkcji limfocytów T w szpiku kostnym i ich przekształcania się w grasicy.

Schemat punktowania:

1 p. – za wyjaśnienie uwzględniające spadek odporności w wyniku działania HIV oraz stymulację odporności przez lektyny z jemioły.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 2.3

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Uzupełnij poniższe zdania dotyczące wytwarzania limfocytów Th – wpisz w wyznaczone miejsca właściwe określenia wybrane z wymienionych.

grasica　żółty szpik kostny　czerwony szpik kostny　limfocyty B　limfocyty T

W ........................................, z komórek prekursorowych, powstają ................................. . Limfocyty te wędrują następnie do ........................................, gdzie przekształcają się w odpowiednie rodzaje limfocytów Th i nabywają w ten sposób kompetencji immunologicznych.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

W czerwonym szpiku kostnym, z komórek prekursorowych, powstają limfocyty T. Limfocyty te wędrują następnie do grasicy, gdzie przekształcają się w odpowiednie rodzaje limfocytów Th i nabywają w ten sposób kompetencji immunologicznych.

Schemat punktowania

1 p. – za prawidłowo wybrane wszystkie trzy określenia uzupełniające oba zdania.

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

Matura 2016 · czerwiec · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

3 podzadania

Informacja do podzadań

Przeciwciała są białkami składającymi się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwóch lekkich i dwóch ciężkich), a geny, które je kodują, mają specyficzną strukturę. Fragmenty pojedynczych polipeptydów tworzących przeciwciało zakodowane są w kilku różnych genach, np. w przypadku łańcuchów lekkich są to geny V, J i C. W komórkach linii zarodkowej geny V i J występują w wielu powtórzeniach, przy czym każde z nich różni się nieco od pozostałych. W dojrzałych limfocytach geny V i J występują pojedynczo lub w niewielkiej liczbie powtórzeń. Taki sposób zapisu powoduje, że w organizmie może zostać wytworzonych ponad 100 milionów różnych przeciwciał. Proces wykorzystania tak zapisanej informacji przez limfocyty nazywany jest rearanżacją genów.

Na schemacie przedstawiono procesy prowadzące do wytworzenia przeciwciał.

Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009, P.M. Lydyard, A. Whelan, M.W. Fanger, Krótkie wykłady. Immunologia, wyd. II, Warszawa 2005.

Schemat rearanżacji genów V i J, transkrypcji, alternatywnego splicingu oraz powstawania czterech łańcuchów lekkich przeciwciał; proces X oznaczony na schemacie.

Zadanie 18.1

1 pkt

Przeciwciała są białkami składającymi się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwóch lekkich i dwóch ciężkich), a geny, które je kodują, mają specyficzną strukturę. Fragmenty pojedynczych polipeptydów tworzących przeciwciało zakodowane są w kilku różnych genach, np. w przypadku łańcuchów lekkich są to geny V, J i C. W komórkach linii zarodkowej geny V i J występują w wielu powtórzeniach, przy czym każde z nich różni się nieco od pozostałych. W dojrzałych limfocytach geny V i J występują pojedynczo lub w niewielkiej liczbie powtórzeń. Taki sposób zapisu powoduje, że w organizmie może zostać wytworzonych ponad 100 milionów różnych przeciwciał. Proces wykorzystania tak zapisanej informacji przez limfocyty nazywany jest rearanżacją genów.

Na schemacie przedstawiono procesy prowadzące do wytworzenia przeciwciał.

Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009, P.M. Lydyard, A. Whelan, M.W. Fanger, Krótkie wykłady. Immunologia, wyd. II, Warszawa 2005.

Podaj nazwę procesu oznaczonego na schemacie literą X oraz lokalizację tego procesu zachodzącego w komórce zwierzęcej.

Schemat procesów prowadzących do wytworzenia przeciwciał, z procesem X oznaczonym między mRNA a polipeptydem.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

Nazwa procesu: translacja
Lokalizacja: rybosomy /cytoplazma /cytozol

Schemat punktowania

1 p. – za podanie obu prawidłowych nazw.

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

Zadanie 18.2

Inny dział1 pkt

Treść podzadania — poza wybranym działem

Przeciwciała są białkami składającymi się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwóch lekkich i dwóch ciężkich), a geny, które je kodują, mają specyficzną strukturę. Fragmenty pojedynczych polipeptydów tworzących przeciwciało zakodowane są w kilku różnych genach, np. w przypadku łańcuchów lekkich są to geny V, J i C. W komórkach linii zarodkowej geny V i J występują w wielu powtórzeniach, przy czym każde z nich różni się nieco od pozostałych. W dojrzałych limfocytach geny V i J występują pojedynczo lub w niewielkiej liczbie powtórzeń. Taki sposób zapisu powoduje, że w organizmie może zostać wytworzonych ponad 100 milionów różnych przeciwciał. Proces wykorzystania tak zapisanej informacji przez limfocyty nazywany jest rearanżacją genów.

Na schemacie przedstawiono procesy prowadzące do wytworzenia przeciwciał.

Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009, P.M. Lydyard, A. Whelan, M.W. Fanger, Krótkie wykłady. Immunologia, wyd. II, Warszawa 2005.

Podaj nazwy dwóch procesów przedstawionych na schemacie, które łącznie są odpowiedzialne za tak dużą różnorodność wytwarzanych przeciwciał.

Schemat procesów prowadzących do wytworzenia różnych łańcuchów lekkich przeciwciał, od DNA zarodkowego do polipeptydów.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Rozwiązanie

1. rearanżacja genów

2. alternatywny splicing

Schemat punktowania:

1 p. – za podanie prawidłowych nazw obu procesów przedstawionych na schemacie.

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

Zadanie 18.3

Inny dział1 pkt

Biotechnologia molekularna Informacja genetyczna i jej ekspresja inżynieria genetyczna i medycyna molekularna

Treść podzadania — poza wybranym działem

Przeciwciała są białkami składającymi się z czterech łańcuchów polipeptydowych (dwóch lekkich i dwóch ciężkich), a geny, które je kodują, mają specyficzną strukturę. Fragmenty pojedynczych polipeptydów tworzących przeciwciało zakodowane są w kilku różnych genach, np. w przypadku łańcuchów lekkich są to geny V, J i C. W komórkach linii zarodkowej geny V i J występują w wielu powtórzeniach, przy czym każde z nich różni się nieco od pozostałych. W dojrzałych limfocytach geny V i J występują pojedynczo lub w niewielkiej liczbie powtórzeń. Taki sposób zapisu powoduje, że w organizmie może zostać wytworzonych ponad 100 milionów różnych przeciwciał. Proces wykorzystania tak zapisanej informacji przez limfocyty nazywany jest rearanżacją genów.

Na schemacie przedstawiono procesy prowadzące do wytworzenia przeciwciał.

Na podstawie: J.M. Berg, J.L. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009, P.M. Lydyard, A. Whelan, M.W. Fanger, Krótkie wykłady. Immunologia, wyd. II, Warszawa 2005.

Podaj przykład sytuacji zdrowotnej, w której należy obniżyć poziom przeciwciał w organizmie człowieka. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do roli przeciwciał.

Schemat rearanżacji genów V, J i C, transkrypcji, alternatywnego splicingu oraz powstawania czterech rodzajów łańcuchów lekkich przeciwciał.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

Aby uniknąć odrzucenia przeszczepu – przeciwciała mogą atakować przeszczepiony narząd i doprowadzić do jego odrzucenia, dlatego wymagana jest ich silna redukcja.
Podczas leczenia alergii / podczas przeszczepów – wymagane jest zredukowanie liczby przeciwciał wytwarzanych przez organizm, aby maksymalnie zahamować odpowiedź immunologiczną organizmu.

Schemat punktowania:

1 p. – za podanie odpowiedniego przykładu sytuacji zdrowotnej i uzasadnienia odnoszącego się do konieczności zahamowania odpowiedzi immunologicznej organizmu.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 17

Matura 2016 · maj · Formuła 2015 · poziom rozszerzony

2 podzadania2 pkt

Informacja do podzadań

Przykładem organizmów modyfikowanych genetycznie (GMO) są transgeniczne bakterie Escherichia coli, wytwarzające ludzką insulinę. Do genomu tych bakterii wprowadzony został fragment DNA, tzw. cDNA (ang. complementary DNA), syntezowany na matrycy mRNA wyizolowanego z komórek trzustki, będącego matrycą do wytwarzania insuliny.

Zadanie 17.1

1 pkt

15%średni wynik CKE

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

Wyjaśnij, dlaczego do genomu modyfikowanych bakterii nie wprowadza się odcinka DNA z genem ludzkiej insuliny, tylko cDNA wytworzone na podstawie mRNA transkrybowanego z tego genu.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Przykładowe rozwiązania

cDNA wytworzone na bazie mRNA nie zawiera intronów, których bakterie nie potrafią usuwać.
Bakterie nie mają możliwości obróbki potranskrypcyjnej, dlatego w wyniku wprowadzenia DNA z genem ludzkiej insuliny do ich genomu powstałoby białko, które różniłoby się od insuliny.

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne wyjaśnienie, odnoszące się do braku intronów w cDNA i niemożności ich usuwania w komórkach bakterii lub braku mechanizmów ich wycinania.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Zadanie 17.2

Inny dział1 pkt

Biotechnologia i inżynieria genetyczna

30%średni wynik CKE

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

Treść podzadania — poza wybranym działem

Uzasadnij prawdziwość stwierdzenia: „Każdy organizm transgeniczny jest GMO, ale nie każdy GMO to organizm transgeniczny”.

Pokaż odpowiedźUkryj odpowiedź

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne uzasadnienie, z którego wynika, że nie wszystkie modyfikacje genetyczne polegają na wprowadzeniu obcego genu.

0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

Określenie GMO obejmuje nie tylko organizmy transgeniczne, czyli posiadające materiał genetyczny innego organizmu, ale obejmuje również organizmy ze zmodyfikowanym własnym genomem.
Nie wszystkie organizmy GMO są transgeniczne, ponieważ nie u wszystkich modyfikacja genetyczna polega na wprowadzeniu obcego genu – niektóre GMO powstają w wyniku modyfikacji ich własnych genów.