Matura z biologii 2018, zadanie 19: Transgeniczne bakterie Rhodococcus rhodnii a choroba Chagasa – odpowiedzi i wyjaśnienie

W 19.1 chodzi o to, że bakterie nie potrafią usuwać intronów, więc wprowadza się cDNA bez intronów. W 19.2 trzeba wykazać, że metoda biologiczna działa selektywnie – zabija tylko świdrowca, a nie owady, w przeciwieństwie do pestycydów.

O czym jest zadanie 19?

Wstęp opisuje pluskwiaka Rhodnius prolixus, w którego jelicie żyje bakteria Rhodococcus rhodnii, a także świdrowiec wywołujący chorobę Chagasa. Do bakterii wprowadzono gen ćmy kodujący cekropinę A, która zabija świdrowca, dzięki czemu liczba pasożytów w owadzie spadła. Preparaty z tak zmodyfikowanymi bakteriami miałyby ograniczać roznoszenie choroby.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 23 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 19.1 (0–1 pkt)

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 odpowiedź

Odpowiedź: Bakterie nie mają mechanizmu wycinania intronów (splicingu), więc tylko cDNA – pozbawione intronów – pozwoli im prawidłowo wytworzyć cekropinę A.

Gen eukariotyczny zawiera w DNA introny, które u eukariontów są usuwane z pre-mRNA podczas obróbki potranskrypcyjnej. Bakterie nie przeprowadzają splicingu, więc nie potrafiłyby usunąć intronów z takiego transkryptu i nie powstałoby funkcjonalne białko. cDNA powstaje z dojrzałego mRNA, czyli już bez intronów, dlatego od razu nadaje się do ekspresji w komórce bakteryjnej.

Punktacja: Punkt za wyjaśnienie odwołujące się do braku zdolności wycinania intronów przez bakterie i roli cDNA bez intronów. Nie uznaje się odpowiedzi mówiącej tylko, że cDNA nie ma intronów, bez odniesienia do niemożności splicingu u bakterii.

Zadanie 19.2 (0–1 pkt)

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 odpowiedź

Odpowiedź: Transgeniczne bakterie działają selektywnie – eliminują tylko świdrowca w ciele pluskwiaka, nie zabijając owadów, podczas gdy pestycydy są mało wybiórcze i uśmiercają wiele gatunków owadów, także pożytecznych.

Środki chemiczne zwykle działają nieswojście i niszczą całą entomofaunę, zaburzając równowagę ekosystemu. Metoda z transgenicznymi bakteriami nie zabija pluskwiaka ani innych owadów, a jedynie usuwa pasożyta wywołującego chorobę. Dzięki temu ingerencja w środowisko jest znacznie mniejsza i bardziej ukierunkowana.

Punktacja: Punkt za uzasadnienie oparte na większej selektywności tej metody w porównaniu z pestycydami. Nie uznaje się odpowiedzi ogólnych o zanieczyszczeniu środowiska, odpowiedzi mówiących, że bakterie zwalczają pluskwiaka, ani korzyści gospodarczych zamiast środowiskowych.

Najczęstsze błędy w zadaniu 19

Pisanie w 19.1 tylko, że cDNA nie zawiera intronów, bez wyjaśnienia, że bakterie nie potrafią ich usuwać.
W 19.2 twierdzenie, że bakterie zabijają pluskwiaka, a nie świdrowca, albo skupianie się na korzyściach dla człowieka zamiast dla środowiska.
Ogólnikowe odpowiedzi o „mniejszym zanieczyszczeniu” bez wskazania selektywnego działania metody biologicznej.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2018, poziom rozszerzony (w maju 2018). Wstęp CKE opracowała na podstawie: M. Kukla, Z. Piotrowska-Seget, Symbioza owady – bakterie, „Kosmos”, t. 60/2011.. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.