Biologia - Matura Maj 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 13.
Na poniższym schemacie przedstawiono przebieg pierwszego cyklu amplifikacji DNA metodą PCR. Uwzględniono tylko dwa z czterech deoksyrybonukleotydów niezbędnych do syntezy DNA.
Uwaga: deoksyrybonukleotydy oznacza się czteroliterowymi skrótowcami, np. trifosforan deoksyguanozyny – dGTP (ang. deoxyguanosine triphosphate).
13.1. (0–1)
Uzupełnij powyższy schemat – wpisz w wyznaczone miejsca (+ ..........) oznaczenia dwóch deoksyrybonukleotydów niezbędnych do syntezy DNA, brakujących na schemacie.
13.2. (0–1)
Określ, w jaki sposób przeprowadza się rozdzielenie dwuniciowego DNA podczas pierwszego etapu każdego cyklu PCR.
13.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego w cyklu PCR etap syntezy DNA musi być poprzedzony przyłączeniem starterów. W odpowiedzi uwzględnij właściwości polimerazy DNA.
Rozwiązanie
13.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne uzupełnienie schematu oznaczeniami dwóch brakujących
deoksyrybonukleotydów.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi, w których zamiast oznaczeń deoksyrybonukleotydów podano ich
poprawne pełne nazwy.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których zamiast oznaczeń deoksyrybonukleotydów (np. dATP)
podano oznaczenia rybonukleotydów (np. ATP).
13.2. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne określenie metody rozdzielenia dwuniciowego DNA w pierwszym etapie
cyklu PCR, uwzględniające rozdzielenie nici DNA za pomocą wysokiej temperatury
(78–100 °C) ALBO za pomocą helikazy.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Pod wpływem wysokiej temperatury.
- W pierwszym etapie cyklu PCR denaturacja DNA jest możliwa dzięki zastosowaniu wysokiej temperatury.
- Wiązania wodorowe pomiędzy dwiema nićmi cząsteczki DNA można łatwo rozerwać poddając cząsteczkę działaniu temperatury 95 °C.
- Rozdzielenie dwuniciowego DNA w technice PCR uzyskuje się przez ogrzanie DNA do ponad 90 °C.
- PCR można przeprowadzić w warunkach izotermicznych, wykorzystując helikazę do rozdzielenia nici DNA.
- Przez dodanie helikazy.
Uwagi:
Uznaje się odpowiedzi odnoszące się do podgrzania (zwiększenia temperatury) próbki,
np. „Przez podgrzanie próbki”.
Nie uznaje się odpowiedzi, w których nie ma odniesienia do kierunku zmiany temperatury,
np. „Dzięki zmianom temperatury”.
Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do denaturacji DNA, np. „Rozdzielenie
nici DNA dokonuje się poprzez denaturację” (tautologia).
13.3. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające możliwość dołączania nowego nukleotydu
przez polimerazę DNA wyłącznie do istniejącego już odcinka łańcucha
nukleotydowego.
0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Przykładowe rozwiązania
- Ponieważ polimeraza dołącza nukleotydy tylko do już istniejących nici.
- Polimeraza DNA nie może sama rozpocząć syntezy nowego łańcucha DNA i dlatego jest jej potrzebny już istniejący odcinek łańcucha nukleotydowego komplementarnego do matrycy, aby do niego dołączyć kolejny nukleotyd.
- Polimeraza syntetyzuje nić DNA poprzez dołączanie nowego nukleotydu do innego nukleotydu, dlatego przy syntezie nowej nici niezbędna jest obecność krótkiego komplementarnego do matrycy odcinka kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), zwanego starterem.
- Ponieważ polimeraza DNA dołącza kolejne deoksyrybonukleotydy do grupy 3′-OH poprzedniej reszty nukleotydowej, niezbędna jest obecność startera przyłączonego do nici matrycowej DNA.
Uwaga:
Nie uznaje się odpowiedzi, które odnoszą się wyłącznie do specyficzności reakcji, np. „Dzięki
użyciu specyficznych starterów można powielić wybrany gen”.
