Matura z biologii 2017, zadanie 1: Struktura białek i mechanizm działania enzymów – odpowiedzi i wyjaśnienie

1.1: wiązanie wodorowe i mostek disiarczkowy. 1.2: struktura przestrzenna tworzy centrum aktywne dopasowane do substratu, co umożliwia zajście właściwej reakcji i obniżenie energii aktywacji.

O czym jest zadanie 1?

Zadanie pokazuje fragment białka III-rzędowego oraz oddziaływania odpowiedzialne za jego kształt. Uczeń ma rozpoznać dwa rodzaje wiązań stabilizujących tę strukturę. Druga część sprawdza związek struktury przestrzennej enzymu z jego działaniem katalitycznym.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 2 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 1.1 (0–1 pkt)

Podaj nazwy wiązań chemicznych stabilizujących III-rzędową strukturę białka, oznaczonych na schemacie numerami 1. i 2.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1. wiązanie wodorowe; 2. mostek disiarczkowy (dwusiarczkowy/disulfidowy)

Wodorowe powstają między łańcuchami bocznymi, a mostki disiarczkowe to kowalencyjne wiązania między resztami cysteiny. Oba stabilizują trzeciorzędową strukturę białka. Numer 1 na schemacie odnosi się do oddziaływań elektrostatycznych, czyli wodorowych, a numer 2 do wiązania kowalencyjnego disiarczkowego.

Punktacja: 1 p. za poprawne nazwanie obu wiązań; nie uznaje się ogólnego „wiązanie kowalencyjne” dla 2 ani nazw typu mostek siarczkowy, siarkowy lub tiolowy.

Zadanie 1.2 (0–1 pkt)

Na przykładzie enzymów białkowych wyjaśnij, w jaki sposób struktura przestrzenna białka warunkuje jego funkcję katalityczną. W odpowiedzi uwzględnij mechanizm działania enzymów.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Struktura przestrzenna tworzy centrum aktywne dopasowane do substratu; enzym wiąże właściwy substrat i obniża energię aktywacji konkretnej reakcji.

Struktura III-rzędowa fałduje łańcuch tak, że w centrum aktywnym obok siebie ułożone są określone łańcuchy boczne aminokwasów. Dzięki temu enzym wiąże tylko właściwy substrat i przeprowadza określoną reakcję. Przyłączenie substratu w centrum aktywnym obniża energię aktywacji.

Punktacja: 1 p. za wyjaśnienie zawierające centrum aktywne lub konformację, dopasowanie enzym–substrat oraz znaczenie dla reakcji, czyli obniżenie energii aktywacji albo zajście konkretnej reakcji; nie uznaje się samego stwierdzenia o dopasowaniu ani „przyspiesza reakcję” bez mechanizmu.

Najczęstsze błędy w zadaniu 1

Uczniowie mylą wiązanie wodorowe z kowalencyjnym lub podają dla 2 ogólne „wiązanie kowalencyjne”.
W 1.2 ograniczają się do „enzym pasuje do substratu” i nie łączą tego z centrum aktywnym ani obniżeniem energii aktywacji.
Czasem tłumaczą katalizę tylko jako przyspieszanie reakcji, co jest tautologią.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2017, poziom rozszerzony (w maju 2017). Wstęp CKE opracowała na podstawie: E.P. Salomon, L.R. Berg, D.W. Martin, Biologia, Warszawa 2014.. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.