Biologia - Matura Czerwiec 2017, Poziom rozszerzony (nowy) - Zadanie 1.

Kategoria: Skład organizmów Typ: Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Rycyna znajdująca się w nasionach rącznika pospolitego jest białkiem silnie trującym dla człowieka. Cząsteczka rycyny składa się z dwóch różnych łańcuchów polipeptydowych: RTA i RTB, które są połączone mostkiem dwusiarczkowym. Łańcuch RTA zawiera sekwencje ułożone w postaci α-helisy i β-harmonijki. Jest on enzymem (N-glikozydazą RNA) rozrywającym wiązania glikozydowe i usuwającym cząsteczkę adeniny w dużej podjednostce rybosomalnego RNA. Łańcuch RTB jest lektyną, która łączy się z galaktozą – składnikiem receptorów występujących na powierzchni wielu komórek. Trucizna związana na powierzchni komórki może wniknąć do jej wnętrza drogą endocytozy.
Osobno żaden z peptydów rycyny nie jest trucizną dla człowieka. Peptyd RTA występuje w wielu roślinach, np. w jęczmieniu.

Na podstawie: S. Olsnes, A. Pihl, Different biological properties of the two constituent peptide chains of ricin a toxic protein [...], „Biochemistry” 12 (16), 1973.

1.1. (0–1)

Na podstawie tekstu określ, jaka jest najwyższa rzędowość struktury cząsteczki rycyny (1-, 2-, 3- czy 4-rzędowa). Odpowiedź uzasadnij.

Cząsteczka rycyny ma strukturę : – rzędową, ponieważ

1.2. (0–1)

Odwołując się do właściwości łańcucha polipeptydowego rycyny RTA, wyjaśnij, dlaczego rycyna działa toksycznie na komórki.

1.3. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego możemy bezpiecznie spożywać produkty z jęczmienia, mimo że zawiera on peptyd RTA. W odpowiedzi uwzględnij właściwości obu łańcuchów polipeptydowych rycyny.

Rozwiązanie: 

1.1. (0–1)

Schemat punktowania

1 p. – za poprawne określenie rzędowości struktury rycyny wraz z prawidłowym uzasadnieniem uwzględniającym obecność dwóch łańcuchów aminokwasów / RTA i RTB / więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego.
0 p. – za każdą inną odpowiedź lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

Rycyna ma strukturę 4-rzędową, ponieważ:

  • składa się z dwóch (różnych) łańcuchów aminokwasów/łańcuchów polipeptydowych.
  • składa się z łańcucha polipeptydowego RTA i RTB.
  • występuje mostek dwusiarczkowy między łańcuchami RTA i RTB.
  • składa się z więcej niż jednego łańcucha polipeptydowego. (odp. dopuszczalna)

1.2. (0–1)

Schemat punktowania

1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie toksycznego działania rycyny na komórki uwzględniające niszczący wpływ łańcucha RTA na rybosomy i zatrzymanie syntezy białek.
0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

  • Łańcuch RTA jest enzymem rozrywającym wiązania glikozydowe i powoduje usunięcie adeniny z łańcucha rybosomalnego RNA wskutek czego nie powstają rybosomy i nie zachodzi synteza białek.
  • Łańcuch RTA powoduje usunięcie adeniny z łańcucha rRNA, co powoduje inaktywację rybosomów i skutkuje zatrzymaniem syntezy białek.
  • Łańcuch RTA (jedna z podjednostek cząsteczki rycyny) niszczy rybosomy, usuwając adeninę z łańcucha rRNA, co powoduje zatrzymanie syntezy białek.

1.3. (0–1)

Schemat punktowania

1 p. – za prawidłowe wyjaśnienie przyczyny nietoksycznego działania na organizm człowieka peptydu RTA w nasionach jęczmienia uwzględniające konieczność występowania drugiego łańcucha rycyny RTB w nadawaniu rycynie toksyczności.
0 p. – za odpowiedź, która nie spełnia powyższych wymagań, lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

  • Białko RTA w nasionach jęczmienia jest nietoksyczne dla człowieka, ponieważ nie ma w nasionach drugiego łańcucha RTB koniecznego do transportu RTA do cytozolu komórki, gdzie niszczyłby rybosomy.
  • Białko RTA w nasionach jęczmienia jest nietoksyczne dla człowieka, ponieważ do transportu RTA do cytozolu komórki potrzebny jest peptyd RTB, który wiążąc się z receptorem błonowym, umożliwiłby przedostanie się RTA komórki.
  • Rycyna wykazuje toksyczne właściwości tylko wtedy, jeżeli obie jej podjednostki występują razem. W nasionach jęczmienia zawierających RTA nie ma podjednostki RTB, która umożliwiałaby transport RTA do komórek.