Biologia - Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6.
Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.
Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.
G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010;
K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.
6.1. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji wykaż, że wytworzenie białka lmm zapobiega wtórnej infekcji komórek E. coli kolejnym fagiem T4.
6.2. (0–1)
Podaj nazwę głównego składnika ściany komórkowej bakterii E. coli zapewniającego bakteriom ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz przed wpływem czynników fizycznych i chemicznych.
6.3. (0–1)
Określ, czy E. coli jest bakterią Gram-dodatnią czy Gram-ujemną. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do widocznej na schemacie jednej cechy budowy tej bakterii.
Rozwiązanie
6.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wykazanie znaczenia wytworzonego białka Imm w uniemożliwianiu
przedostania się DNA kolejnego faga T4 do wnętrza komórki bakterii
i w konsekwencji zatrzymanie wtórnej infekcji na etapie wnikania.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- W komórkach bakterii zainfekowanych fagiem T4 dochodzi do wytworzenia białka Imm, które kieruje DNA kolejnego faga T4 do przestrzeni międzybłonowej, co uniemożliwia dalszy przebieg infekcji i namnażanie kolejnego faga T4.
- Białko Imm, wytworzone na podstawie informacji genetycznej faga T4 wprowadzonej do komórki bakterii wskutek pierwotnej infekcji, uniemożliwia wniknięcie materiału genetycznego kolejnego faga do wnętrza komórki, co wstrzymuje cykl jego namnażania na etapie wnikania.
- Obecność białka Imm w komórkach bakteryjnych zainfekowanych fagiem T4 skutkuje skierowaniem materiału genetycznego kolejnego faga do przestrzeni międzybłonowej, gdzie jest on trawiony przez obecne tam nukleazy.
6.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne podanie nazwy składnika ściany komórkowej bakterii.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- mureina / mureina z mostkami peptydowymi
- peptydoglikan
6.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne określenie, że E. coli jest bakterią Gram-ujemną wraz z poprawnym
uzasadnieniem, odnoszącym się do jednej cechy budowy bakterii widocznej
na schemacie – obecności błony zewnętrznej lub cienkiej ściany komórkowej.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Jest to bakteria Gram-ujemna, ponieważ
- ma oprócz błony komórkowej dodatkową błonę zewnętrzną.
- cienka ściana komórkowa jest z zewnątrz okryta dodatkową błoną.
- ma cienką ścianę komórkową.
