Biologia - Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5.
Transfer materiału genetycznego (DNA) między komórkami bakterii odbywa się na drodze koniugacji, transdukcji lub transformacji:
- koniugacja – polega na jednokierunkowym transferze plazmidowego DNA z jednej komórki bakteryjnej do drugiej;
- transdukcja – zachodzi z udziałem wirusów;
- transformacja – polega na pobieraniu przez bakterie materiału genetycznego ze środowiska.
5.1. (0–1)
Uporządkuj przedstawione poniżej etapy koniugacji bakterii (A– E) w kolejności ilustrującej przebieg tego procesu.
Kolejność:
5.2. (0–1)
Uzasadnij, że do przekazania informacji genetycznej zapisanej w plazmidzie, na drodze koniugacji, wystarczy przeniesienie do komórki – biorcy tylko jednej nici DNA plazmidowego.
5.3. (0–1)
Uzasadnij, że bakteria, która jest biorcą DNA plazmidowego w procesie koniugacji, może odnieść korzyści z tego procesu. W odpowiedzi uwzględnij przykład takiej korzyści.
5.4. (0–1)
Uzasadnij, że bakteriofagi mogą być wektorami przenoszącymi DNA pomiędzy komórkami bakterii.
5.5. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego intensywna międzykomórkowa wymiana informacji genetycznej zachodząca w populacji bakterii zapewnia tym mikroorganizmom bardzo szybkie tempo ewolucji adaptacyjnej.
5.6. (0–1)
Do podanych w tabeli cech wektora plazmidowego 1.–3., wykorzystywanego przy wprowadzaniu obcego DNA do komórek bakterii, przyporządkuj spośród A–D po jednym jego znaczeniu w tym procesie.
- Umożliwia rozdzielenie wektorów do komórek potomnych.
- Umożliwia selekcję szczepów, które pobrały plazmid.
- Umożliwia włączenie obcego DNA do wektora plazmidowego.
- Ułatwia miejscowe rozplecenie helisy DNA.
| Cecha wektora plazmidowego | Znaczenie podczas wprowadzania DNA do bakterii | |
|---|---|---|
| 1. | Miejsce inicjacji replikacji bogate w pary AT, a nie – w pary CG. | |
| 2. | Obecność fragmentu z wieloma miejscami rozpoznawalnymi przez enzymy restrykcyjne. | |
| 3. | Obecność genu oporności na określony antybiotyk. |
Rozwiązanie
5.1. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne podanie kolejności etapów koniugacji przedstawionych na schemacie
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
kolejność: A, C, E, D, B
5.2. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie przyczyny uwzględniające komplementarność zasad azotowych
lub możliwość syntezy drugiej nić DNA na matrycy jednej nici.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Dzięki temu, że DNA tworzą dwie nici, które są komplementarne, na matrycy jednej nici przekazanej do komórki biorcy możliwa jest synteza drugiej nici.
- Ponieważ druga nić zostanie wytworzona w oparciu o regułę komplementarności zasad azotowych.
- Wystarczy przekazać do komórki biorcy tylko jedną nić DNA plazmidowego, ponieważ może ona zostać dobudowana (dzięki komplementarnym zasadom azotowym).
- Ponieważ nici DNA są komplementarne względem siebie, dlatego mając jedną mogą dobudować drugą.
- Ponieważ na podstawie jednej nici komórka bakteryjna może dobudować drugą (komplementarną do niej) nić.
5.3. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne uzasadnienie uwzględniające przykład korzyści, którą odnoszą bakterie z
procesu koniugacji, odnoszącej się do nabycia konkretnych nowych adaptacyjnych cech.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Bakterie w ten sposób uzyskują nowe cechy np. oporność na antybiotyki.
- Dzięki koniugacji bakteria otrzymuje nowe geny, które kodują białka nadające bakteriom nowe cechy, np. zdolność do wytwarzania niektórych aminokwasów.
- Dzięki koniugacji bakteria otrzymuje materiał genetyczny, dzięki którym bakterie nabierają nowych właściwości, np. zdolność do rozkładu określonych związków organicznych.
5.4. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za za uzasadnienie, że wirusy przeprowadzające cykl lityczny mogą być wektorem
przenoszącym DNA z jednej bakterii do drugiej odnoszące się do rozpadu zainfekowanej
komórki bakteryjnej i uwalniania się z niej fagów, z których część może pełnić funkcje
wektorów przenoszących DNA.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązanie
Wirusy przeprowadzające cykl lityczny mogą być wektorami przenoszącymi DNA
pomiędzy komórkami bakterii, dlatego że w czasie tego cyklu wirusy uwalniają się
z komórki bakterii i mogą przenieść odcinek DNA bakteryjnego do innej bakterii.
5.5. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie konsekwencji intensywnej wymiany informacji genetycznej
prowadzącej do zmienności genetycznej bakterii, umożliwiającej lepsze przystosowanie
do warunków środowiska lub przeżycie organizmów.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Intensywny transfer informacji genetycznej, prowadzi do ogromnej zmienności genetycznej tych organizmów w obrębie jednego gatunku / populacji, a dzięki temu zwiększa się prawdopodobieństwo, że będą jakieś osobniki, które są lepiej przystosowane do danych warunków środowiska.
- Transfer informacji genetycznej powoduje, że bakterie różnią się między sobą pod względem informacji genetycznej, a więc także pod względem cech, jakie wykazują. Dzięki temu gatunek może przeżyć w różnych warunkach środowiska, ponieważ znajdą się osobniki przystosowane do tych warunków.
- Zapewnia on wymianę materiału genetycznego, a co za tym idzie wzrost zmienności genetycznej. Zmienność genetyczna sprawia, że pojawią się bakterie, które będą przystosowane do zmiennych warunków środowiska.
5.6. (0–1)
Schemat punktowania
1 p. – za przyporządkowanie poprawnych znaczeń dotyczących cech wektorów w procesie
wprowadzania obcego DNA dla trzech cech wektorów.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
1. – D, 2. – C, 3. – B
