Matura 2024, biologia (poziom rozszerzony), zadanie 5.3
Zadanie 5.
Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.
W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:
• psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;
• termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.
Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.
Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością, „Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.
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.Źródło: CKE, egzamin maturalny 2024, biologia, poziom rozszerzony (arkusz MBIP-R0-100-2405), zadanie 5.3. Rozwiązanie — według zasad oceniania CKE. · Arkusz na stronie CKE
Zasady oceniania CKE
- poprawne wykazanie, 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, odnoszące się do większej liczby wiązań wodorowych w parze GC niż w parze AU, ORAZ do większej energii koniecznej do ich zerwania.1 pkt
- odpowiedź niespełniająca wymagań na 1 pkt albo brak odpowiedzi.0 pkt
Rozwiązanie i przykładowe odpowiedzi według CKE
Przykładowe rozwiązania (CKE):
• Pary GC mają więcej wiązań wodorowych niż pary AU, co zwiększa stabilność takiej cząsteczki RNA, bo zerwanie wiązania wymaga dostarczenia energii.
• W parach AU są tylko dwa oddziaływania wodorowe, a w parach GC – trzy, dlatego do denaturacji RNA zawierającego większy udział par GC potrzeba więcej energii.
• Wraz ze wzrostem udziału par zasad GC rośnie w cząsteczce liczba oddziaływań wodorowych, stabilizujących cząsteczkę, a do zerwania większej liczby tych wiązań potrzeba więcej energii.
Wyjaśnienie od Kleksy
Polecenie „wykaż” wymaga pokazania związku przyczynowego między udziałem par G–C a trwałością cząsteczki. Z tekstu wiesz, że rRNA i tRNA bakterii żyjących w wysokiej temperaturze mają dużo par G–C, a sama zależność wynika z liczby wiązań wodorowych w parze.
Para G–C ma trzy wiązania wodorowe, a para A–U dwa, więc im więcej par G–C kosztem A–U, tym więcej wiązań trzyma cząsteczkę i tym więcej energii potrzeba do ich zerwania. Nie myl uracylu z tyminą ani cytozyny z cysteiną – takie odpowiedzi nie są uznawane.
Według zasad oceniania CKE: 1 punkt za wykazanie, odnoszące się do większej liczby wiązań wodorowych w parze G–C niż w parze A–U oraz do większej energii koniecznej do ich zerwania.
Przykładowa odpowiedź: w parze G–C są trzy wiązania wodorowe, a w parze A–U dwa, więc wzrost udziału par G–C zwiększa liczbę wiązań i energię potrzebną do rozdzielenia sparowanych odcinków RNA.