Biologia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 9.

Kategoria: Protisty Układ immunologiczny Typ: Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Świdrowiec gambijski (Trypanosoma gambiense) to protist wywołujący śpiączkę afrykańską. Pasożytuje on we krwi różnych ssaków (np. bydła), z których może być przeniesiony na człowieka. U ssaków świdrowiec rozmnaża się przez podział komórki. Jest roznoszony przez krwiopijną, trudną do zwalczenia, muchę tse-tse, w której organizmie przechodzi część swojego cyklu życiowego. Dopiero w 2014 roku odkryto, że w cyklu świdrowca na tym etapie może zachodzić mejoza, a następnie – zapłodnienie. Rozmnażanie płciowe nie jest jednak niezbędne do zamknięcia cyklu życiowego tego pasożyta.
Powierzchnia komórki świdrowca jest pokryta milionami kopii jednego rodzaju białka – wysokozmiennej glikoproteiny powierzchniowej (VSG). Po wniknięciu do krwi gospodarza każde kolejne pokolenie pasożyta wytwarza inny wariant antygenu VSG o odmiennej budowie molekularnej. Do zmiany wariantu białka powierzchniowego dochodzi przez przeniesienie i rearanżację (zamianę) fragmentów genomu, w którym znajdują się sekwencje kodujące VSG. Na wykresie przedstawiono zmiany liczebności pasożyta we krwi oraz zmiany białka powierzchniowego (VSG1, VSG2, VSG3) w kolejnych pokoleniach świdrowca we krwi człowieka.

Na podstawie: N.A. Campbell i inni, Biologia, Poznań 2012;
C. Conway i inni, Two pathways of homologus recombination in Trypanosoma brucei, „Molecular Microbiology”, 45(6), 2002.

9.1. (0–1)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące świdrowca gambijskiego są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.


1.	Epidemie śpiączki afrykańskiej mogą występować wyłącznie na terenach, gdzie żyje mucha tse-tse.	P	F
2.	Świdrowcem gambijskim można się zarazić przez kontakt z chorą osobą.	P	F
3.	Podczas rozwoju świdrowca gambijskiego we krwi człowieka DNA świdrowca ulega rekombinacji.	P	F

9.2. (0–1)

Określ, który organizm – człowiek czy mucha tse-tse – może być uważany za żywiciela ostatecznego świdrowca gambijskiego. Odpowiedź uzasadnij.

Żywicielem ostatecznym jest , ponieważ

9.3. (0–1)

Określ ploidalność (n / 2n) formy świdrowca występującej w organizmach ssaków. Odpowiedź uzasadnij.

W organizmie ssaków występuje forma świdrowca, ponieważ

9.4. (0–1)

Na podstawie przedstawionych informacji wyjaśnij, dlaczego tak trudne jest zwalczenie świdrowca przez układ odpornościowy organizmu człowieka.

Rozwiązanie

9.1. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za poprawną ocenę wszystkich trzech informacji.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Rozwiązanie
1. – P, 2. – F, 3. – P

9.2. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za określenie, że żywicielem ostatecznym jest mucha tse-tse, i prawidłowe uzasadnienie, odnoszące się do rozmnażania płciowego zachodzącego w cyklu rozwojowym tego pasożyta w jej ciele.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
Żywicielem ostatecznym jest mucha tse-tse, ponieważ

w jej ciele w cyklu rozwojowym tego pasożyta zachodzi zapłodnienie.
w niej zachodzi rozmnażanie płciowe świdrowca.
w jej organizmie występuje forma świdrowca dojrzała płciowo.
w ciele tego owada świdrowiec wytwarza gamety.

Uwagi:
Uznaje się określenie „forma dorosła” jako synonim formy dojrzałej płciowo.
Nie uznaje się uzasadnienia odnoszącego się do zamknięcia cyklu rozwojowego w organizmie muchy tse-tse, ponieważ nie wskazuje to jednoznacznie na rozmnażanie płciowe świdrowca.

9.3. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za określenie ploidalności jako 2n wraz z uzasadnieniem odwołującym się bezpośrednio lub pośrednio do mejozy przedzapłodnieniowej zachodzącej poza organizmem ssaka (w ciele muchy tse-tse) lub zapłodnienia poprzedzającego powstanie formy inwazyjnej.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania
W organizmie ssaków występuje forma 2n świdrowca, ponieważ

forma inwazyjna powstaje w organizmie muchy po zapłodnieniu.
w ciele muchy tse-tse, do której formy te dostają się wraz z pobraną krwią, zachodzi mejoza, a powstałe gamety świdrowca się łączą i takie diploidalne komórki dostają się do organizmu ssaka.
w ciele muchy tse-tse w cyklu świdrowca może zachodzić mejoza, a po niej zapłodnienie.
forma troficzna tego protista jest diploidalna.

Uwaga:
Nie uznaje się uzasadnienia odwołującego się wyłącznie do rozmnażania się przez podział komórki w ciele ssaków.

9.4. (0–1)

Schemat punktowania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające zmienność antygenów świdrowca w czasie i związaną z tym trudność w szybkim wytwarzaniu specyficznych przeciwciał przez układ odpornościowy człowieka lub opóźnioną swoistą reakcją układu odpornościowego.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.

Przykładowe rozwiązania

Świdrowce trudno zwalczyć, ponieważ po zainfekowaniu człowieka każde nowe pokolenie pasożyta ma inne antygeny na powierzchni komórek, wobec czego układ odpornościowy człowieka nie może w odpowiednim czasie wytworzyć przeciwciał właściwych dla danego pokolenia świdrowca.
Zmienność antygenów w kolejnych pokoleniach świdrowca rozwijających się po infekcji powoduje, że przeciwciała wytwarzane przez organizm człowieka nie są już odpowiednie do białek VSG występujących na powierzchni komórek kolejnego pokolenia tego pasożyta.
Tempo wytwarzania odpowiednich przeciwciał jest wolniejsze niż tempo zmian antygenów powierzchniowych świdrowca.
W każdym kolejnym pokoleniu świdrowca ma on inne białka VSG, przez co nie są one rozpoznawane przez wcześniej wytworzone komórki pamięci.