Biologia - Matura Czerwiec 2016, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 3.

Kategoria: Enzymy Metody badawcze i doświadczenia Typ: Sformułuj wnioski, hipotezę lub zaplanuj doświadczenie Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Enzym ureaza, który występuje m.in. w nasionach dyni, przeprowadza następującą reakcję:

H2N-CO-NH2 + H2O : 2 NH3 + CO2

Powstający w ten sposób amoniak powoduje alkalizację (wzrost zasadowości) środowiska reakcji. Ureaza podana dożylnie jest śmiertelna dla człowieka nawet w niskich dawkach, ale nasiona dyni można jeść bezpiecznie.
Przeprowadzono doświadczenie, w którym przesącz z nasion dyni rozgniecionych w wodzie rozdzielono w równych ilościach do trzech probówek (I–III) i do każdej z nich dodano tak sam ilość mocznika. Stopień alkalizacji roztworu w probówkach mierzono za pomocą fenoloftaleiny, która w środowisku zasadowym przyjmuje barwę różową – tym intensywniejszą, im wyższe jest pH roztworu. Każdą probówkę inkubowano w innej temperaturze: I – 10°C, II – 35°C, III – 70°C.
Po kilku minutach zaobserwowano zmian zabarwienia roztworów w I i II probówce, natomiast w probówce III roztwór się nie zabarwił.

Na podstawie: www.biocen.edu.pl/volvox/Protocols/PDFs/Urease_pl

3.1. (0–1)

Sformułuj problem badawczy do tego doświadczenia.

3.2. (0–1)

Podaj przyczynę, która sprawiła, że w probówce III roztwór się nie zabarwił.

3.3. (0–1)

Zaznacz poniżej klasę enzymów (AFD), do której należy ureaza.

  1. liazy
  2. ligazy
  3. hydrolazy
  4. oksydoreduktazy

3.4. (0–2)

Wyjaśnij, dlaczego wprowadzenie ureazy bezpośrednio do krwioobiegu człowieka stanowi dla niego śmiertelne zagrożenie, ale ureaza zawarta w nasionach dyni nie jest dla człowieka szkodliwa po ich zjedzeniu. W odpowiedzi uwzględnij oba miejsca działania tego enzymu.

Rozwiązanie

3.1 (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za poprawne sformułowanie problemu badawczego uwzględniającego wpływ temperatury na aktywność badanego enzymu / ureazy.
0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

  • Wpływ temperatury na aktywność enzymu ureazy / ureazy znajdującej się w pestkach dyni.
  • Czy temperatura ma wpływ na aktywność enzymu ureazy?
  • Jaka temperatura hamuje aktywność ureazy?

3.2 (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za podanie prawidłowego wyjaśnienia obserwacji uwzględniającej denaturację enzymu w wysokiej temperaturze.
0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

  • W probówce III, w temperaturze 70°C, roztwór się nie zabarwił, ponieważ nastąpiła denaturacja ureazy i mocznik nie został rozłożony.
  • Ureaza została zdenaturowana w wysokiej temperaturze (i nie nastąpiła reakcja rozkładu mocznika).

3.3 (0–1)

Schemat punktowania:
1 p. – za zaznaczenie poprawnej odpowiedzi.
0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
C./ hydrolazy

3.4 (0–2)

Schemat punktowania
2 p. – za prawidłowe wyjaśnienie uwzględniające wpływ ureazy na organizm w zależności od obu miejsc jej działania – w krwiobiegu i w układzie pokarmowym.
1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie uwzględniające tylko jedno miejsce działania ureazy w organizmie (albo w krwiobiegu, albo w układzie pokarmowym).
0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

  • Ureaza wprowadzona do krwi rozkłada mocznik w niej znajdujący się do amoniaku, który jest silnie toksyczny i zatruwa organizm, natomiast po zjedzeniu nasion dyni, ureaza nie jest już szkodliwa, ponieważ jest białkiem i zostaje strawiona / rozłożona wraz z pestkami w przewodzie pokarmowym.
  • We krwi człowieka znajduje się mocznik, który ureaza rozkłada do toksycznego amoniaku, natomiast w układzie pokarmowym człowieka nie ma mocznika, który by ureaza rozkładała, a dodatkowo – w żołądku zaczyna się proces trawienia białek, więc ureaza, która jest białkiem ulegnie strawieniu.