1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z biologii
  3. Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Biologia - Matura Czerwiec 2015, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 3.

Kategoria: Skład organizmów Układ hormonalny Inżynieria i badania genetyczne Typ: Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy we krwi kręgowców. Połączenie się insuliny z receptorami błonowymi komórek wątroby i mięśni skutkuje zwiększeniem liczby białek transportujących glukozę do komórek. Ponadto insulina zwiększa wychwytywanie aminokwasów przez komórki oraz pobudza transkrypcję i translację. Insuliny różnych gatunków zwierząt i człowieka różnią się nieznacznie składem aminokwasów. Różnice te na ogół nie wpływają na ich aktywność biologiczną, gdy są one podawane człowiekowi. Jednak rezultatem dłuższego podawania człowiekowi obcej insuliny (np. wołowej) jest powstawanie przeciwciał hamujących jej działanie. Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej. Obecnie do jej produkcji wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się odpowiednio przygotowane geny ludzkie warunkujące wytwarzanie insuliny.

Na podstawie: W. Traczyk, A.Trzebski, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2007.

Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki insuliny.

3.1. (0–1)

Uzasadnij, że insulina jest białkiem mającym strukturę IV-rzędową.

3.2. (0–1)

Przyporządkuj wszystkie wymienione poniżej informacje (1–4) do dwóch kategorii: I – czynniki stymulujące wydzielanie insuliny i II – skutki działania insuliny. Zapisz ich numery w odpowiednich kolumnach tabeli.

  1. wysoki pozom glukozy we krwi
  2. prawidłowy poziom glukozy we krwi
  3. wzmożona synteza glikogenu w komórkach mięśni i wątroby
  4. wzmożona synteza białek w komórkach mięśni i wątroby
I. Czynniki stymulujące wydzielanie insuliny II. Skutki działania insuliny
   

3.3. (0–1)

Określ, czy insulina jest hormonem pobudzającym w komórkach mięśni i wątroby reakcje anaboliczne, czy – kataboliczne. Odpowiedź uzasadnij.

3.4. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego gen człowieka, warunkujący wytwarzanie insuliny musi być przed wprowadzeniem do komórek bakterii odpowiednio przygotowany, aby uległ w nich prawidłowej ekspresji.

3.5. (0–1)

Określ, czy zmodyfikowane bakterie Escherichia coli wykorzystywane do wytwarzania insuliny ludzkiej są organizmami transgenicznymi. Odpowiedź uzasadnij.

3.6. (0–1)

Wykaż, że podawanie człowiekowi choremu na cukrzycę insuliny typu ludzkiego produkowanej przez bakterie ma mniejsze skutki uboczne niż długotrwałe podawanie insuliny zwierzęcej.

Rozwiązanie

3.1. (0–1)

Rozwiązanie:
Jest to struktura IV-rzędowa, ponieważ insulina składa się z dwóch łańcuchów polipeptydowych połączonych mostkami dwusiarczkowymi/z dwóch łańcuchów polipeptydowych

Schemat punktowania:
1 pkt – za poprawne uzasadnienie struktury insuliny uwzględniające widoczną na schemacie liczbę łańcuchów polipeptydowych i obecność mostków dwusiarczkowych łączących łańcuchy polipeptydowe lub tylko liczbę łańcuchów polipeptydowych
0 pkt – za odpowiedź niepoprawną lub brak odpowiedzi

3.2. (0–1)

Rozwiązanie

I. Czynniki stymulujące wydzielanie insuliny II. Skutki działania insuliny
1, 2, 3, 4

Schemat punktowania:
1 pkt – za poprawnie przyporządkowanie wszystkich czynników stymulujących wydzielanie insuliny i skutków jej działania
0 pkt – za odpowiedź niepełną, np. poprawne przyporządkowanie tylko czynników stymulujących lub tylko skutków działania insuliny, lub odpowiedź niepoprawną. lub brak odpowiedzi

3.3. (0-1)

Rozwiązanie:
Jest to hormon anaboliczny, ponieważ stymuluje syntezę białek/glikogenu/ transkrypcję/ translację.

Schemat punktowania:
1 pkt – za poprawne określenie kierunku przemian metabolicznych, w których uczestniczy insulina wraz z uzasadnieniem
0 pkt – za odpowiedź niepełną, np. określenie tylko kierunku przemian metabolicznych zachodzących z udziałem insuliny bez uzasadnienia lub odpowiedź niepoprawną, lub brak odpowiedzi

3.4. (0-1)

Rozwiązanie:
Gen człowieka przed wprowadzeniem go do komórki bakterii musi być odpowiednio przygotowany ponieważ:

  • geny ludzkie to geny nieciągłe/zawierające introny natomiast geny organizmów prokariotycznych nie zawierają intronów i organizmy prokariotyczne nie mają mechanizmów/możliwości ekspresji takich genów.
  • organizmy prokariotyczne nie mają możliwości wycięcia/enzymów wycinających introny z (nieciągłych) genów eukariontów, dlatego nie może zajść ekspresja tych genów w komórce prokariotycznej.
  • promotory ludzkich genów nie są rozpoznawane przez aparat transkrypcyjny bakterii.

Schemat punktowania:
1 pkt – za poprawną odpowiedź, uwzględniającą nieciągłość genów człowieka i konieczność usunięcia z nich intronów
0 pkt – za odpowiedź niepełną, np. odnoszącą się tylko do obecności intronów w genach eukariotycznych bez uwzględnienia braku mechanizmu ich wycinania w komórkach prokariotycznych lub odpowiedź niepoprawną, lub brak odpowiedzi

3.5. (0-1)

Rozwiązanie:
Są to organizmy transgeniczne, ponieważ do materiału genetycznego tych bakterii został wprowadzony materiał genetyczny człowieka/wprowadzono obce/innego gatunku geny.

Schemat punktowania:
1 pkt – za poprawną odpowiedź uwzględniającą wprowadzenie genów obcego gatunku
0 pkt – za odpowiedź niepełną, np. bez uzasadnienia lub odpowiedź niepoprawną, lub brak odpowiedzi

3.6. (0-1)

Rozwiązanie:
Dzięki temu, że podawana insulina jest typu ludzkiego nie występuje reakcja antygenowa/immunologiczna na insulinę rozpoznawaną jako obce białko/nie są produkowane przeciwciała zmniejszające aktywność insuliny.

Schemat punktowania
1 pkt – za poprawną odpowiedź uwzględniającą brak reakcji antygenowej
0 pkt – za odpowiedź niepełną, np. nieuwzględniającej reakcji immunologicznej lub odpowiedź niepoprawną, lub brak odpowiedzi