Biologia - Matura Maj 2021, Poziom rozszerzony (nowy) - Zadanie 3.

Kategoria: Enzymy Skład organizmów Fizjologia roślin Typ: Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Oprócz 20 aminokwasów biogennych, wchodzących w skład białek wszystkich organizmów, w przyrodzie występują także inne aminokwasy, np. L-kanawanina. Występuje ona wyłącznie u roślin bobowatych, m.in. w ich nasionach, gdzie pełni funkcję magazynu azotu – makroelementu niezbędnego do syntezy wielu związków podczas kiełkowania nasion. L-kanawanina zabezpiecza również nasiona przed zjadaniem ich przez roślinożerne owady. Toksyczne działanie L-kanawaniny na owady wynika z jej podobieństwa strukturalnego do argininy – aminokwasu naturalnie występującego w białkach.

Podczas syntezy białek w miejsca, gdzie powinna znaleźć się arginina, włączana bywa L-kanawanina, co zmienia liczbę i rodzaj oddziaływań między aminokwasami w łańcuchu polipeptydowym. Białka mające w swej strukturze L-kanawaninę wykazują niską aktywność biologiczną lub jej brak, co u owadów prowadzi m.in. do spowolnienia wzrostu larw, opóźnienia lub zakłócenia w przepoczwarczaniu. Większość owadów nasionożernych nie zjada nasion zawierających L-kanawaninę. Jednak larwy chrząszcza Caryedes brasiliensis, które żywią się wyłącznie nasionami tropikalnego pnącza z rodziny bobowatych (Dioclea megacarpa), mają zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.

Na podstawie: P. Staszek, A. Antosik, U. Krasuska, A. Gniazdowska, L-kanawanina – niebiałkowy aminokwas toksyczny dla zwierząt i roślin, „Edukacja Biologiczna i Środowiskowa” 3(52), 2014.

3.1. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego włączanie L-kanawaniny w miejsce argininy w czasie syntezy białek enzymatycznych prowadzi do powstawania enzymów o obniżonej aktywności katalitycznej.

3.2. (0–1)

Uzasadnij, że współżycie korzeni roślin bobowatych z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny ma znaczenie dla syntezy L-kanawaniny przez te rośliny.

3.3. (0–1)

Spośród wymienionych związków chemicznych wybierz i podkreśl nazwy tych zawierających atomy azotu.

cytozyna
celuloza
cholesterol
ATP
ryboza

3.4. (0–1)

Wyjaśnij, jakie znaczenie adaptacyjne dla chrząszcza Caryedes brasiliensis ma zdolność do detoksykacji L-kanawaniny.

Rozwiązanie

Rozwiązanie proponowane przez BiologHelp

3.1. (0–1)

L-kanawanina różni się od argininy zastąpieniem atomu węgla przez atom tlenu, co wpływa na możliwość powstawania wiązań i oddziaływań między pozostałymi aminokwasami w łańcuchu polipeptydowym. Zmieniona liczba i rodzaj oddziaływań w łańcuchu polipeptydowym białka enzymatycznego może zaburzać jego strukturę przestrzenną, w tym strukturę centrum aktywnego, która jest kluczowa dla przeprowadzenia katalizy reakcji. Zmieniona struktura przestrzenna centrum aktywnego będąca skutkiem wbudowania L-kanawaniny w miejsce argininy prowadzi do obniżonej aktywności katalitycznej enzymów.

3.2. (0–1)

L-kanawanina jest aminokwasem, stąd do jej syntezy przez roślinę wymagane jest dobre zaopatrzenie w związki azotu. Symbioza roślin bobowatych z bakteriami wiążącymi azot atmosferyczny ma zatem znaczenie dla syntezy L-kanawaniny ponieważ związki azotu wyprodukowane przez symbiotyczne bakterie mogą posłużyć do syntezy tego aminokwasu nawet przy niedoborze azotu w glebie.

3.3. (0–1)

cytozyna
celuloza
cholesterol
ATP
ryboza

3.4. (0–1)

Zdolność detoksykacji L-kanawaniny pozwala larwom chrząszcza Caryedes brasiliensis żywić się nasionami tropikalnego pnącza z rodziny bobowatych (Dioclea megacarpa), które przez zawartość tego aminokwasu są toksyczne dla większości owadów nasionożernych. Dzięki temu chrząszcz ten zyskał niszę umożliwiającą rozwój w warunkach zmniejszonej konkurencji o pokarm.

Komentarz wideo

Film do tego zadania jeszcze nie powstał. Kliknij poniższy przycisk, jeżeli chcesz aby Powtórka z biologii stworzyła komentarz wideo do tego zadania. Kliknięcie zwiększy szansę na powstanie takiego materiału w pierwszej kolejności.

Wysłano zgłoszenie.

Więcej informacji o komentarzach wideo i ich dostępności Przeglądaj zadania z komentarzami wideo