Matura z biologii 2024, zadanie 5: Ekstremofile i adaptacje bakterii – odpowiedzi i wyjaśnienie

5.1: 1 – N, 2 – T. 5.2: cysteina. 5.3: pary GC mają więcej wiązań wodorowych niż AU, więc stabilizują RNA. 5.4: termofile, bo ich polimerazy są odporne na wysoką temperaturę PCR. 5.5: D.

O czym jest zadanie 5?

Wstęp opisuje bakterie żyjące w skrajnych warunkach: psychrofile przystosowane do zimna oraz termofile do wysokich temperatur. Omawia wpływ temperatury na błony, białka i kwasy nukleinowe oraz wykorzystanie enzymów ekstremofili w biotechnologii.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 8 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 5.1 (0–1 pkt)

Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.
1. Wzrost zawartości nasyconych kwasów tłuszczowych. T N
2. Wzrost zawartości krótkich kwasów tłuszczowych. T N

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: 1 – N, 2 – T

W niskiej temperaturze błona może tracić płynność. Krótsze kwasy tłuszczowe i większy udział kwasów nienasyconych pomagają ją utrzymać, a wzrost udziału kwasów nasyconych raczej usztywnia błonę. Dlatego pierwsza modyfikacja nie jest adaptacją do zimna, a druga jest.

Punktacja: Punkt przyznaje się za dwa poprawne oznaczenia: N i T; jeśli jedno jest błędne, nie ma punktu.

Zadanie 5.2 (0–1 pkt)

Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: cysteina

Mostki disiarczkowe powstają między grupami tiolowymi reszt cysteinowych. Wiązania te wzmacniają przestrzenną strukturę białka, co jest ważne w wysokiej temperaturze.

Punktacja: Punkt za podanie cysteiny, kodu Cys lub symbolu C; inne aminokwasy nie są uznawane.

Zadanie 5.3 (0–1 pkt)

Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Pary GC tworzą trzy wiązania wodorowe, a pary AU dwa. Większy udział GC oznacza więcej wiązań stabilizujących cząsteczkę i potrzebę dostarczenia większej energii do ich rozerwania.

Stabilność RNA zależy od liczby i siły oddziaływań wodorowych między zasadami. Para G–C ma więcej takich oddziaływań niż para A–U. Dlatego zastąpienie par AU parami GC utrudnia denaturację cząsteczki.

Punktacja: Punkt za odniesienie się do większej liczby wiązań wodorowych w GC niż AU oraz do większej energii lub siły potrzebnej do ich zerwania; nie uznaje się sformułowań o wiązaniach podwójnych/potrójnych ani mylenia uracylu z tyminą.

Zadanie 5.4 (0–1 pkt)

Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Termofile, ponieważ ich polimerazy DNA są stabilne w wysokiej temperaturze stosowanej w PCR i nie ulegają łatwo denaturacji.

W PCR zachodzi etap denaturacji DNA w wysokiej temperaturze. Enzym z organizmu przystosowanego do zimna traciłby wtedy aktywność, a polimeraza termofili jest przystosowana do takich warunków.

Punktacja: Punkt za wskazanie termofili i uzasadnienie odnoszące się do termostabilności enzymów lub wysokiej temperatury PCR; wybór psychrofilów bez poprawnego uzasadnienia nie daje punktu.

Zadanie 5.5 (0–1 pkt)

Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.
A. obecność mitochondriów
B. rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
C. chityna jako główny składnik ściany komórkowej
D. translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy

Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: D

Bakterie nie mają jądra, więc transkrypcja i translacja mogą zachodzić jednocześnie. Nie mają mitochondriów, ich rybosomy nie są typu 80S, a ściana nie jest zbudowana głównie z chityny.

Punktacja: Punkt tylko za wybór odpowiedzi D; pozostałe odpowiedzi są niepoprawne.

Najczęstsze błędy w zadaniu 5

Uznanie wzrostu nasyconych kwasów tłuszczowych za adaptację do zimna, choć takie kwasy usztywniają błonę.
Mylenie cysteiny z cytozyną przy mostkach disiarczkowych.
Wybór psychrofilów jako źródła polimerazy do PCR albo wskazanie rybosomów 80S u bakterii.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2024, poziom rozszerzony (w maju 2024). Wstęp CKE opracowała na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością,. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.