Biologia - Matura Maj 2019, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 22.
W operonie tryptofanowym znajduje się pięć otwartych ramek odczytu (trpA–trpE) kodujących podjednostki enzymów uczestniczących w syntezie tryptofanu u bakterii.
Do sekwencji regulatorowych należy promotor, który znajduje się przed sekwencjami kodującymi trpA–trpE i stanowi miejsce wiązania polimerazy RNA. Obok promotora znajduje się operator, do którego przyłącza się aktywny represor. Białko represorowe jest aktywowane poprzez przyłączenie cząsteczki tryptofanu.
Na schemacie przedstawiono działanie operonu tryptofanowego w sytuacji, gdy komórka bakterii nie ma odpowiedniej ilości tego aminokwasu.
Na podstawie: E. Solomon, L. Berg, D. Martin, Biologia, Warszawa 2016.
| a) | Zaznacz poprawne dokończenie zdania – wybierz odpowiedź spośród A–B oraz odpowiedź spośród 1.–2. |
Operon tryptofanowy podlega regulacji
| A. | pozytywnej, | a cząsteczka tryptofanu pełni w nim funkcję | 1. | induktora. |
| B. | negatywnej, | 2. | korepresora. |
| b) | Opisz, korzystając z powyższego schematu, w jaki sposób będzie działać operon tryptofanowy w sytuacji, gdy komórka bakterii znajdzie się w środowisku, w którym ma dostęp do odpowiedniej ilości tryptofanu. |
| c) | Na podstawie schematu określ, jak zmieni się funkcjonowanie operonu tryptofanowego na skutek mutacji w genie kodującym białko represorowe, której efektem jest uniemożliwienie przyłączenia się cząsteczki tryptofanu do tego białka. |
Rozwiązanie
Schemat punktowania
1 p. – za zaznaczenie obu właściwych odpowiedzi.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
B 2.
Schemat punktowania
1 p. – za poprawny opis, uwzględniający następujące etapy: (1) przyłączenie się cząsteczek
tryptofanu do represora, (2) przyłączenie się aktywnego represora do operatora,
(3) uniemożliwienie przyłączenia się polimerazy (RNA) lub zablokowanie transkrypcji
genów szlaku syntezy tryptofanu.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Jeżeli komórka ma odpowiednią ilość tryptofanu, to jego cząsteczki przyłączają się do nieaktywnego białka represorowego, co powoduje jego aktywację, dzięki czemu przyłącza się ono do operatora i blokuje transkrypcję genów szlaku syntezy tryptofanu.
- Dochodzi do wyciszenia ekspresji genów szlaku syntezy tryptofanu, ponieważ tryptofan łączy się z białkiem represorowym, aktywując je, co powoduje przyłączenie się tego białka do operatora.
- Represor aktywowany przez tryptofan łączy się z operatorem, blokując przyłączenie się polimerazy RNA.
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się w opisie etapu 3. do zahamowania ekspresji genów
szlaku syntezy tryptofanu bez określenia, że dochodzi do tego na etapie transkrypcji.
Nie uznaje się odpowiedzi niepełnych, np. uwzględniających jedynie przyłączenie się
tryptofanu do białka represorowego i zablokowanie transkrypcji genów szlaku syntezy
tryptofanu – bez opisania etapu 2.
Schemat punktowania
1 p. – za poprawne określenie skutku opisanej mutacji w postaci ciągłej transkrypcji genów
kodujących enzymy szlaku syntezy tryptofanu.
0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Represor nie będzie mógł być aktywowany – dojdzie do ciągłego wytwarzania mRNA kodującego enzymy szlaku produkcji tryptofanu.
- Represor nie będzie mógł się przyłączyć do operatora, czego skutkiem będzie brak możliwości zatrzymania ekspresji genów szlaku syntezy tryptofanu.
- Spowoduje to stałą transkrypcję genów trpA-trpE.
- Dojdzie do konstytutywnej transkrypcji genów trpA-trpE.
- Operon będzie stale aktywny.
Uwagi:
Uznaje się opisanie skutków mutacji jako: „stałą ekspresję genów szlaku syntezy tryptofanu”,
„stałą transkrypcję ORF trpE-trpA” lub ”stałą ekspresję tego operonu”.
Nie uznaje się odpowiedzi niepełnych, w których zdający nie odniósł się do funkcjonowania
operonu, np. „Ta mutacja może spowodować, że tryptofan, mimo wystarczającej jego ilości
w środowisku, będzie stale wytwarzany”.
