Matura z biologii 2026, zadanie 3: Horyzontalny transfer genów u bakterii – odpowiedzi i wyjaśnienie

W hodowli mieszanej bakterie wymieniły geny (prawdopodobnie przez koniugację), uzyskując komplet zdolności syntezy aminokwasów i witamin. Filtr w doświadczeniu Davisa uniemożliwił bezpośredni kontakt bakterii, a brak bakteriofagów wykluczył transdukcję, więc transfer nie zaszedł.

O czym jest zadanie 3?

Doświadczenia dotyczą horyzontalnego transferu genów u bakterii. W eksperymencie Lederberga i Tatuma dwa szczepy E. coli z różnymi deficytami metabolicznymi hodowano razem; po przeniesieniu na pożywkę minimalną wyrosły kolonie tylko z hodowli mieszanej. W doświadczeniu Davisa hodowle szczepów w U-rurce oddzielonej filtrem nie dały wzrostu na pożywce minimalnej.

Pełny wstęp z rysunkami i tabelami: oficjalny arkusz CKE, strona 6 · zasady oceniania CKE.

Zadanie 3.1 (0–1 pkt)

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.
Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: Bakterie z hodowli mieszanej uzyskały w wyniku HTG komplet genów potrzebnych do syntezy wszystkich aminokwasów i witamin, których brakowało w pożywce minimalnej, więc mogły tam rosnąć.

Szczep A nie potrafił syntetyzować metioniny i biotyny, a szczep B nie potrafił syntetyzować treoniny, leucyny i tiaminy. Na pożywce minimalnej brak tych związków, więc każdy szczep osobno nie przeżyje. Gdy hodowano razem, doszło do wymiany materiału genetycznego (koniugacja, transdukcja lub transformacja), w wyniku czego powstały bakterie mające wszystkie geny i mogły rosnąć.

Punktacja: 1 pkt za wyjaśnienie uwzględniające uzyskanie brakujących zdolności syntezy; za odpowiedź tylko o aminokwasach lub tylko o witaminach 0 pkt.

Zadanie 3.2 (0–1 pkt)

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

Odpowiedź: Filtr oddzielał bakterie, uniemożliwiając koniugację, która wymaga bezpośredniego kontaktu komórek; brak bakteriofagów wykluczył transdukcję.

Do koniugacji potrzebny jest fizyczny kontakt między bakteriami, a filtr uniemożliwiał to. Transdukcja wymaga bakteriofagów, których nie było. Transformacja zachodzi, gdy bakterie pobierają DNA z otoczenia, ale w dobrych warunkach hodowli nie uwalniało się DNA z martwych komórek, więc nie zaszła.

Punktacja: 1 pkt za poprawne wyjaśnienie odnoszące się do fizycznej izolacji uniemożliwiającej koniugację LUB braku bakteriofagów uniemożliwiającego transdukcję LUB warunków hodowli niesprzyjających transformacji; nie uznaje się odpowiedzi ogólnych bez wskazania mechanizmu.

Zadanie 3.3 (0–1 pkt)

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. bakteriofagów, które przechodziłyby przez filtr umieszczony w U-rurce, a następnie
B. martwych bakterii E. coli Met+ bio+ Thr+ Leu+ thi+,
na przeniesieniu bakterii na
1. pożywkę pełną.
2. pożywkę minimalną.
Pokaż odpowiedź

Odpowiedź: A2

Transdukcja wymaga bakteriofagów, które mogą przenosić DNA między bakteriami przez filtr, bo są mniejsze. Po dodaniu bakteriofagów i przeniesieniu na pożywkę minimalną można sprawdzić, czy bakterie nabyły zdolność syntezy brakujących związków, co potwierdziłoby transfer genów.

Punktacja: 1 pkt za poprawny wybór A2; każda inna kombinacja 0 pkt.

Najczęstsze błędy w zadaniu 3

  • Uczniowie mylą mechanizmy HTG, np. myślą, że transformacja wymaga kontaktu bezpośredniego.
  • Nie odnoszą się do konkretnych deficytów metabolicznych szczepów.
  • W zadaniu 3.3 wybierają B (martwe bakterie) zamiast bakteriofagów, nie rozumiejąc, że transdukcja zachodzi z udziałem wirusów.

Źródło zadania: Centralna Komisja Egzaminacyjna, Matura z biologii 2026, poziom rozszerzony (8 maja 2026). Wstęp CKE opracowała na podstawie: A.J.F. Griffiths i in., Introduction to Genetic Analysis, Nowy Jork 2004.. Odpowiedzi i wyjaśnienia: anotemy.