1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z biologii

Prokarionty

Oto lista zadań maturalnych z danego działu biologii. Aby skorzystać z dodatkowych opcji, uniknąć duplikatów zadań lub wybrać zadania z pozostałych działów kliknij poniżej.

Przejdź do wyszukiwarki zadań

 

Test diagnostyczny (matura próbna) Grudzień 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (4 pkt)

Prokarionty Ekspresja informacji genetycznej Genetyka - pozostałe Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Uzupełnij/narysuj wykres, schemat lub tabelę Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Wśród bakterii zachodzi intensywny międzykomórkowy przepływ informacji genetycznej, który odbywa się na drodze transformacji, transdukcji lub koniugacji.

Człowiek wykorzystuje naturalnie zachodzące zjawiska do otrzymywania organizmów modyfikowanych genetycznie, np. bakterii wytwarzających ludzkie białko – insulinę. Jednak aby doszło do produkcji insuliny w komórkach bakterii, ludzki gen insuliny musi zostać pozbawiony dwóch intronów, rozdzielających trzy eksony.

Ludzki gen ulega replikacji razem z plazmidem bakteryjnym i dzięki temu występuje w komórce bakteryjnej w dużej liczbie kopii, umożliwiającej syntezę białka na wysokim poziomie.

Na podstawie: U. Kasprzykowska i B.M. Sobieszczańska, Plastyczność bakteryjnych genomów – międzykomórkowy transfer informacji genetycznej, „Postępy Mikrobiologii” 53(2), 2014.

14.1. (0–1)

Do każdego z rodzajów przepływu informacji genetycznej przyporządkuj jeden właściwy opis spośród podanych poniżej (1.–4.).

  1. Zachodzi z udziałem wirusów, które stają się wektorami przenoszącymi DNA z jednej bakterii do drugiej.
  2. Polega na pobieraniu przez komórki bakteryjne materiału genetycznego ze środowiska.
  3. Jest to proces płciowy polegający na przekazaniu materiału genetycznego z komórki dawcy do komórki biorcy. Może zachodzić pomiędzy różnymi gatunkami bakterii.
  4. Polega na przepisaniu informacji genetycznej z RNA na DNA, dzięki czemu dochodzi do integracji takiego materiału genetycznego z genomem bakterii.

transformacja –
transdukcja –
koniugacja –

14.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego przed wprowadzeniem ludzkiego genu kodującego insulinę do genomu bakterii usuwa się z tego genu sekwencje intronów. W odpowiedzi uwzględnij znaczenie wycinania intronów u człowieka oraz przebieg ekspresji informacji genetycznej u bakterii.

14.3. (0–2)

Uzupełnij tabelę – dla każdego z enzymów określ jego funkcję w procesie replikacji plazmidowego DNA.

Enzym Funkcja w procesie replikacji plazmidowego DNA
helikaza
prymaza

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 15. (4 pkt)

Prokarionty Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

PET – poli(tereftalan etylenu) – to wielkocząsteczkowy polimer stosowany m.in. do produkcji włókien oraz butelek o wysokiej odporności na biodegradację.

Na składowisku ze sztucznymi tworzywami odkryto gatunek Gram-ujemnej bakterii Ideonella sakaiensis, który wykorzystuje produkty rozkładu PET jako źródło węgla i energii. Te bakterie wytwarzają enzym – PETazę, który rozkłada PET wydajniej niż inne enzymy – kutynazy, esterazy czy lipazy – występujące u innych saprobiontycznych bakterii oraz u grzybów. W środowisku naturalnym PET rozkłada się setki lat, ale PETaza może skrócić ten czas do zaledwie kilku tygodni.

Na podstawie: S. Yoshida i in., A bacterium that degrades and assimilates poly(ethylene terephthalate), „Science” 351, 2016.

15.1. (0–2)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały właściwości bakterii I. sakaiensis. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Ściana komórkowa u bakterii Gram-ujemnych jest (cieńsza / grubsza) niż u bakterii Gram-dodatnich. Ściana komórkowa I. sakaiensis (jest / nie jest) przeszkodą w pobieraniu PET do wnętrza komórki, a rozkład PET rozpoczyna się (w komórce / poza komórką).

15.2. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia związane z rozkładem PET przez mikroorganizmy są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Biodegradacja PET przez bakterie I. sakaiensis przyczynia się do obiegu węgla w przyrodzie. P F
2. Bakterie I. sakaiensis są jedynymi znanymi organizmami zdolnymi do rozkładu PET. P F
3. Występowanie PET w środowisku jest przyczyną mutacji, dzięki którym u bakterii i u grzybów dochodzi do powstania genów kodujących PETazę. P F

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (5 pkt)

Prokarionty Skład organizmów Budowa i funkcje komórki Inżynieria i badania genetyczne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.

W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

  • psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;
  • termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością, „Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.

5.1. (0–1)

Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.
1. Wzrost zawartości nasyconych kwasów tłuszczowych. T N
2. Wzrost zawartości krótkich kwasów tłuszczowych. T N

5.2. (0–1)

Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.

5.3. (0–1)

Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.

5.4. (0–1)

Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.

5.5. (0–1)

Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

  1. obecność mitochondriów
  2. rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
  3. chityna jako główny składnik ściany komórkowej
  4. translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy

Matura Maj 2024, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 5. (5 pkt)

Prokarionty Skład organizmów Budowa i funkcje komórki Inżynieria i badania genetyczne Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Wiele bakterii to ekstremofile – organizmy żyjące w ekstremalnych warunkach środowiskowych. Skrajne wartości określonych czynników fizycznych i chemicznych są warunkiem koniecznym do prawidłowego zajścia procesów metabolicznych u ekstremofili.

W zależności od wartości optymalnej temperatury wzrostu wyróżnia się wśród ekstremofili:

  • psychrofile – organizmy, które nie rosną w temperaturze powyżej 20 °C, a optymalne warunki do ich rozwoju stwarza temperatura poniżej 15 °C. Psychrofile wykształciły wiele adaptacji do niskich wartości temperatury, wśród których można wyróżnić mechanizmy chroniące przed nadmiernym zmniejszeniem płynności ich błon komórkowych;
  • termofile – organizmy, których optymalna temperatura wzrostu wynosi ponad 50 °C. Maksymalna temperatura umożliwiająca życie wynosi 122 °C. Wysoka temperatura powoduje wzrost płynności błony komórkowej oraz destabilizuje strukturę białek i kwasów nukleinowych termofili. Z tego powodu w białkach termofili znajdują się liczne mostki disiarczkowe, a cząsteczki rRNA i tRNA mają wysoką zawartość par zasad GC.

Enzymy wytwarzane przez ekstremofile są wykorzystywane w biotechnologii.

Na podstawie: A. Zabłotni, A. Dziadosz, Ekstremofile – mikroorganizmy z przeszłością i z przyszłością, „Postępy Mikrobiologii” 52(4), 2013.

5.1. (0–1)

Określ, które z poniższych modyfikacji składu chemicznego lipidów błony komórkowej stanowią adaptację do życia w niskiej temperaturze. Zaznacz T, jeśli modyfikacja jest adaptacją do życia w niskiej temperaturze, albo N – jeśli nią nie jest.
1. Wzrost zawartości nasyconych kwasów tłuszczowych. T N
2. Wzrost zawartości krótkich kwasów tłuszczowych. T N

5.2. (0–1)

Podaj nazwę aminokwasu niezbędnego do wytworzenia mostków disiarczkowych, stabilizujących strukturę przestrzenną białek bakterii termofilnych.

5.3. (0–1)

Wykaż, że stabilność cząsteczek rRNA i tRNA bakterii termofilnych zwiększa się wraz ze wzrostem zawartości w ich cząsteczkach par zasad GC kosztem zawartości par zasad AU.

5.4. (0–1)

Określ, która grupa organizmów – psychrofile czy termofile – stanowi źródło polimeraz DNA wykorzystywanych do PCR. Odpowiedź uzasadnij.

5.5. (0–1)

Która cecha występuje u bakterii – organizmów prokariotycznych? Zaznacz właściwą odpowiedź spośród podanych.

  1. obecność mitochondriów
  2. rybosomy o współczynniku sedymentacji równym 80S
  3. chityna jako główny składnik ściany komórkowej
  4. translacja cząsteczki mRNA rozpoczynająca się przed zakończeniem jej syntezy

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 8. (3 pkt)

Prokarionty Metody badawcze i doświadczenia Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Na poniższym zdjęciu przedstawiono koniugację bakterii, polegającą na jednokierunkowym transferze materiału genetycznego (plazmidowego DNA) z jednej komórki bakteryjnej (dawcy) do drugiej komórki bakteryjnej (biorcy). Na zdjęciu zaznaczono strzałką połączenie pomiędzy dwoma komórkami bakteryjnymi.

DNA plazmidowy jest rzadko przekazywany w całości, ponieważ koniugacja naturalnie jest przerywana w losowym momencie. Dodatkowo w warunkach laboratoryjnych koniugację bakterii można przerwać przez intensywne wstrząsanie zawartości probówki z hodowlą bakteryjną, co jednocześnie zapobiega powstawaniu nowych par koniugacyjnych.

W celu określenia kolejności przekazywania czterech genów podczas koniugacji przeprowadzono doświadczenie polegające na przerwaniu koniugacji w określonych odstępach czasu. Na poniższym wykresie przedstawiono wyniki doświadczenia.

Na podstawie: M. Hüttener i in., Roles of Proteins Containing Immunoglobulin-Like Domains in the Conjugation of Bacterial Plasmids, „mSphere” 7(1), 2022;
S. Srivastava, Genetics of Bacteria, Nowe Delhi 2013.

8.1. (0–2)

Oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące wyników przedstawionego doświadczenia są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Spośród badanych genów jako pierwszy jest przekazywany gen azi. P F
2. Gen ton jest przekazywany po genie azi, ale przed genem lac. P F
3. Gdy przerwano koniugację po 20 minutach, nie było wśród komórek będących biorcami takich komórek, które otrzymały gen gal. P F

8.2. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego intensywne wstrząsanie zawartością probówki prowadzi do przerwania przekazywania materiału genetycznego między bakteriami. W odpowiedzi odnieś się do mechanizmu koniugacji.

Matura Czerwiec 2023, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 6. (3 pkt)

Wirusy, wiroidy, priony Prokarionty Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Fag T4 jest niezwykle rozpowszechniony w środowisku i należy do fagów ogonkowych – jest zbudowany z główki oraz z kurczliwego ogonka. Genom faga T4 stanowi dwuniciowy DNA. Jednym z gospodarzy faga T4 jest bakteria Escherichia coli. Pierwszym etapem infekcji jest adsorpcja faga na powierzchni bakterii. Ten proces wymaga obecności – na powierzchni bakterii – odpowiednich receptorów. Wprowadzenie DNA do wnętrza bakterii następuje po enzymatycznym strawieniu związku wchodzącego w skład ściany komórkowej bakterii. Kilka minut po infekcji dochodzi do ekspresji genu imm faga T4, który to gen koduje białko Imm, wbudowujące się w błonę wewnętrzną bakterii.

Na poniższych schematach przedstawiono: (A) etap wnikania faga T4 do komórki bakterii E. coli oraz (B) lokalizację i sposób działania białka Imm podczas próby zakażenia tej samej komórki kolejnym fagiem.

Na podstawie: S.J. Labrie i in., Bacteriophage Resistance Mechanisms, „Nature Reviews Microbiology” 8, 2010;
G. Figura i in., Bakteriofag T4: molekularne aspekty infekcji komórki bakteryjnej, rola białek kapsydowych, „Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej” 64, 2010;
K. Shi i in., Structural Basis of Superinfection Exclusion by Bacteriophage T4 Spackle, „Communications Biology” 3, 2020.

6.1. (0–1)

Na podstawie przedstawionych informacji wykaż, że wytworzenie białka lmm zapobiega wtórnej infekcji komórek E. coli kolejnym fagiem T4.

6.2. (0–1)

Podaj nazwę głównego składnika ściany komórkowej bakterii E. coli zapewniającego bakteriom ochronę przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz przed wpływem czynników fizycznych i chemicznych.

6.3. (0–1)

Określ, czy E. coli jest bakterią Gram-dodatnią czy Gram-ujemną. Odpowiedź uzasadnij, odnosząc się do widocznej na schemacie jednej cechy budowy tej bakterii.

Zadania autorskie BiologHelp 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 7. (1 pkt)

Prokarionty Podaj/wymień

Bakterie dzielimy na różne grupy m.in. ze względu na cechy morfologiczne komórek czy inne ich właściwości. Jeden z powszechnie stosowanych podziałów wyróżnia bakterie Gram-dodatnie i Gram-ujemne. Opracowany on został przez Hansa Christiana Grama i wynika z odmiennego barwienia się komórek bakterii przy zastosowaniu specjalnej procedury. Odmienne barwienie wynika z różnic w budowie komórek tych dwóch grup.

Podaj dwie zasadnicze różnice w budowie komórek bakterii Gram-ujemnych odróżniające je od bakterii Gram-dodatnich.

Arkusz pokazowy CKE Marzec 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 14. (5 pkt)

Prokarionty Ekspresja informacji genetycznej Inżynieria i badania genetyczne Podaj/wymień Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Plazmidy bakteryjne zazwyczaj nie zawierają genów metabolizmu podstawowego, ale mogą np. zapewniać oporność na antybiotyki. Plazmidy lub ich fragmenty mogą być przekazywane między komórkami bakteryjnymi w czasie podziału komórki lub w procesach horyzontalnego transferu genów: koniugacji, transdukcji i transformacji. Plazmidy mogą dawać bakteriom przewagę selekcyjną. Znalazły one także zastosowanie w biotechnologii.

Bakterie mają wiele mechanizmów zapobiegających utracie plazmidów przez dzielące się komórki, np. system ccd plazmidu F bakterii Escherichia coli. Ten system tworzą dwa geny: gen ccdA kodujący antidotum oraz gen ccdB kodujący truciznę. Obydwa geny podlegają transkrypcji ze wspólnego promotora. Podczas normalnego funkcjonowania komórki bakteryjnej trucizna pozostaje związana przez antidotum i nie wywiera toksycznego wpływu na gyrazę – enzym usuwający napięcia w nici DNA powstające podczas replikacji materiału genetycznego. Jeśli komórka utraci po podziale plazmid z genami systemu ccd, obecne w jej cytoplazmie nietrwałe antidotum zostaje zdegradowane, a stosunkowo trwała toksyna wiąże się z gyrazą, co prowadzi do śmierci komórki w wyniku uszkodzenia DNA.

Aktywność promotora genów ccdA i ccdB jest hamowana przez produkty tych genów.

Na poniższych schematach przedstawiono funkcjonowanie systemu ccd:

  • schemat A – ekspresja genów ccdA oraz ccdB
  • schemat B – trucizna unieszkodliwiana przez antidotum
  • schemat C – degradacja antidotum i wiązanie trucizny z gyrazą.
Na podstawie: U. Zieleniewicz, P. Cegłowski, Mechanizmy stabilnego dziedziczenia plazmidów, „Kosmos” 51(3), 2002.

14.1. (0–1)

Podaj nazwę sposobu horyzontalnego transferu genów zachodzącego z udziałem wirusów.

14.2. (0–1)

Wykaż, że horyzontalny transfer genów zwiększa tempo ewolucji adaptacyjnej bakterii.

14.3. (0–1)

Uzupełnij poniższe zdania tak, aby opis dotyczący funkcjonowania genów systemu ccd był prawdziwy. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.

Ekspresja genów systemu ccd regulowana jest na zasadzie (negatywnego / pozytywnego) sprzężenia zwrotnego. Obecność w komórce produktów genów systemu ccd sprawia, że (zachodzi / nie zachodzi) transkrypcja tych genów.

14.4. (0–1)

Uzasadnij, że zahamowanie ekspresji genów systemu ccd doprowadzi do śmierci komórki zawierającej plazmid z tym systemem. W odpowiedzi uwzględnij produkty genów systemu ccd i ich trwałość w komórce.

14.5. (0–1)

Określ, w jakim celu do wektorów plazmidowych wykorzystywanych w inżynierii genetycznej wprowadza się gen oporności na antybiotyk.

Matura Maj 2022, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 6. (6 pkt)

Wirusy, wiroidy, priony Prokarionty Choroby człowieka Mutacje Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

Jeden z antybiotyków – streptomycyna – łączy się bezpośrednio z małą podjednostką rybosomu. Zaburza to syntezę białek bakteryjnych. Jednak nie wszystkie bakterie są wrażliwe na streptomycynę. U bakterii Mycobacterium tuberculosis oporność na streptomycynę warunkuje mutacja w genie kodującym podjednostkę 16S rRNA. W celu ustalenia właściwej dawki antybiotyku stosowanego w leczeniu chorób bakteryjnych określa się wartości:

  • MIC (ang. minimum inhibitory concentration) – minimalne stężenie antybiotyku, które całkowicie hamuje wzrost szczepu bakterii w pożywce płynnej
  • MBC (ang. minimum bactericidal concentration) – najmniejsze stężenie w pełni bakteriobójcze dla danego szczepu.

W celu ustalenia wartości MIC i MBC przygotowano osiem probówek z pożywką zawierającą taką samą, niewielką liczbę komórek pewnego szczepu bakterii. Po dodaniu do siedmiu probówek różnych ilości streptomycyny wszystkie osiem umieszczono w inkubatorze. Materiał z probówek, w których nie wykryto wzrostu bakterii, przeniesiono na pożywkę stałą bez streptomycyny. Poniższy schemat ilustruje wyniki tego doświadczenia.

Na podstawie: J. Baj, Mikrobiologia, Warszawa 2018; W. Irving i in., Krótkie wykłady. Mikrobiologia medyczna, Warszawa 2008; B. Springer i in., Mechanisms of Streptomycin Resistance: Selection of Mutations in the 16S rRNA Gene Conferring Resistance, „Antimicrob Agents Chemother” 45, 2001.

6.1. (0–1)

Na podstawie przedstawionych wyników doświadczenia odczytaj wartości MIC oraz MBC i wpisz je w wyznaczone poniżej miejsca.

wartość MIC: mg/l
wartość MBC: mg/l

6.2. (0–1)

Spośród podanych nazw chorób wybierz i zaznacz nazwy chorób bakteryjnych.

  1. AIDS
  2. borelioza
  3. WZW typu C
  4. gruźlica
  5. tężec

6.3. (0–1)

Wyjaśnij, dlaczego mutacja w jednym z genów kodujących rRNA bakterii M. tuberculosis może powodować nabycie przez szczep tych bakterii oporności na streptomycynę.

6.4. (0–1)

Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C oraz jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Rozprzestrzenianie się antybiotykooporności bezpośrednio między komórkami bakterii jest możliwe na drodze

A. transformacji, ponieważ 1. geny antybiotykooporności w wyniku cyklu lizogenicznego bakteriofagów mogą być wbudowane do genomu bakterii.
B. transdukcji, 2. geny antybiotykooporności mogą znajdować się w plazmidach, które są przekazywane innym komórkom bakteryjnym.
C. koniugacji, 3. wśród pobranych egzogennych fragmentów DNA może znaleźć się taki, który zawiera geny antybiotykooporności.

6.5. (0–2)

Wykaż, że wirusy nie są wrażliwe na streptomycynę. W odpowiedzi uwzględnij różnicę w budowie wirusów i bakterii oraz mechanizm działania streptomycyny.

Matura Lipiec 2020, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 5. (6 pkt)

Prokarionty Wirusy, wiroidy, priony Ewolucjonizm i historia życia na ziemi Inżynieria i badania genetyczne Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Podaj/wymień

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.
Na podstawie: U. Kasprzykowska, M. Sobieszczańska, Plastyczność bakteryjnych genomów – międzykomórkowy transfer informacji genetycznej, „ Postępy mikrobiologii”, 53 (2) 2014.

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.

  1. Umożliwia rozdzielenie wektorów do komórek potomnych.
  2. Umożliwia selekcję szczepów, które pobrały plazmid.
  3. Umożliwia włączenie obcego DNA do wektora plazmidowego.
  4. 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.

Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 4. (2 pkt)

Prokarionty Choroby człowieka Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Gruźlica jest chorobą zakaźną wywołaną przez bakterie – prątki gruźlicy (Mycobacterium tuberculosis). Najczęściej zakażenie obejmuje płuca, ale prątki gruźlicy mogą docierać do wszystkich narządów i tkanek, a w pewnych okolicznościach – wywołać chorobę, która rozwija się u 5–10% osób zakażonych prątkami.

Szczepionka BCG (Bacillus Calmette-Guérin) zawiera żywe, osłabione prątki bydlęce (Mycobacterium bovis). Szczepionki BCG są uważane za bezpieczne. Odczyny poszczepienne występują bardzo rzadko, a jeżeli występują, to są niebolesne oraz mają tendencję do samowygojenia. Z uwagi na możliwość rozwoju infekcji, szczepionek zawierających żywe bakterie nie należy jednak aplikować osobom o obniżonej odporności, np. przyjmującym leki immunosupresyjne po przeszczepach narządów. Szczepienie BCG chroni niemowlęta i dzieci przed najcięższą postacią gruźlicy, tj. gruźliczym zapaleniem opon mózgowo-rdzeniowych. Jednakże tylko część badań wykazała skuteczność szczepionki BCG w zapobieganiu gruźlicy płuc.

Prątki mają nietypową budowę ściany komórkowej – odmienną zarówno od bakterii Gram-ujemnych, jak i Gram-dodatnich. Zewnętrzna błona jest stosunkowo gruba i leży na warstwie lipidów złożonych głównie z kwasu mikolowego. Te dwie zewnętrzne warstwy tworzą barierę nieprzepuszczalną dla wielu leków przeciwbakteryjnych, np. dla powszechnie stosowanych antybiotyków β-laktamowych.

Na podstawie: szczepienia.pzh.gov.pl;
M. Palmer i inni, Biochemical Pharmacology, University of Waterloo 2012.

4.1. (0–1)

Poniższym schematom (A–C) budowy struktur otaczających komórkę prokariotyczną przyporządkuj odpowiednią grupę bakterii spośród 1.–4.

  1. prątki
  2. bakterie Gram-ujemne
  3. bakterie Gram-dodatnie
  4. bakterie pozbawione ściany komórkowej

4.2. (0–1)

Oceń, czy poniższe informacje dotyczące gruźlicy i jej zapobiegania są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli informacja jest prawdziwa, albo F – jeśli jest fałszywa.
1. Zakażenie prątkiem gruźlicy najczęściej przebiega bezobjawowo. P F
2. Szczepionka BCG może być niebezpieczna dla osób z obniżoną odpornością. P F
3. Podstawowym celem podawania szczepionki BCG jest zapobieganie gruźlicy płuc. P F

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 38. (3 pkt)

Prokarionty Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

W większości komórek prokariotycznych oprócz DNA w postaci chromosomu bakteryjnego (genoforu) znajdują się też koliste, dwuniciowe cząsteczki DNA, czyli plazmidy. Plazmidy zawierają informację o cechach, których zazwyczaj nie ma w chromosomowym (genoforowym) DNA, np. takich, jak oporność na antybiotyki.
Na schemacie przedstawiono przebieg koniugacji bakterii (pilus = mostek cytoplazmatyczny).

Na podstawie: http://www.e-biotechnologia.pl/Artykuly/transformacja-bakterii [dostęp: 17.11.2014].
a)Opisz trzy etapy koniugacji bakterii przedstawione na rysunkach B–D.
b)Oceń prawdziwość zapisanych w tabeli stwierdzeń dotyczących koniugacji bakterii. Wpisz znak X w odpowiednie komórki tabeli.
Lp. Informacja Prawda Fałsz
1. Po koniugacji komórka dawcy nie zmienia swoich właściwości, a komórka biorcy nabywa nowe.
2. Po koniugacji między komórkami dawcy i biorcy nie zachodzi rekombinacja materiału genetycznego.
3. Koniugacja może prowadzić do rozprzestrzeniania się antybiotykooporności bakterii.
c)Wyjaśnij, dlaczego koniugacji, zaliczanej do procesów płciowych u bakterii, nie można nazwać sposobem rozmnażania.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 23. (2 pkt)

Prokarionty Metabolizm - pozostałe Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Bakterie to organizmy cudzożywne lub samożywne. Wśród bakterii samożywnych wyróżniamy fotoautotrofy i chemoautotrofy.
W tabeli przedstawiono niezbędne warunki rozwoju oraz składniki pokarmowe trzech gatunków bakterii: A, B, C.

Warunki rozwoju i składniki pokarmowe A B C
światło + – –
woda i sole mineralne + + +
tlenek węgla(IV) CO2 + – +
siarkowodór H2S + – –
amoniak NH3 – – +
glukoza C6H12O6 – + –
tiamina (witamina B1) – + –
a)Korzystając z informacji w tabeli, przyporządkuj do każdego z gatunków bakterii A, B i C właściwy sposób odżywiania – wybierz go spośród podanych poniżej.
Sposoby odżywiania: heterotrofia, fotoautotrofia, chemoautotrofia.
b)Podaj, który z wymienionych gatunków bakterii (A, B, czy C) jest bezwzględnym anaerobem. Odpowiedź uzasadnij.

Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 17. (3 pkt)

Prokarionty Protisty Budowa i funkcje komórki Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Główną cechą niemal wszystkich komórek prokariotycznych jest obecność ściany komórkowej. Różni się ona budową i składem cząsteczkowym od ścian komórek eukariotycznych, które zawierają zwykle celulozę lub chitynę. Większość ścian komórkowych bakterii zawiera peptydoglikan (związek chemiczny złożony z dwóch łańcuchów polisacharydów połączonych krótkimi łańcuchami polipeptydowymi). Skuteczność antybiotyku penicyliny wynika z tego, że blokuje ona aktywność enzymów bakteryjnych biorących udział w syntezie peptydoglikanu. Na podstawie różnic w budowie ściany komórkowej i wynikających z tego różnic w barwieniu tej ściany techniką nazywaną barwieniem Grama, podzielono bakterie na Gram-dodatnie i Gram-ujemne.
Na schematach przedstawiono budowę ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych.

Na podstawie: N.A. Campbell, J.B. Reece, L.A. Urry, M.L. Cain, S.A. Wasserman, P.V. Minorsky, R.B. Jackson, Biologia, Poznań 2013, s. 557–558.
a)Na podstawie schematów podaj różnicę w budowie ściany komórkowej bakterii Gram-dodatnich i Gram-ujemnych oraz wyjaśnij, jakie ma ona znaczenie dla bakterii chorobotwórczych.
b)Uzasadnij, dlaczego penicylina działa szkodliwie na komórki bakterii, a nie wpływa na komórki człowieka.
c)Zaznacz wśród niżej wymienionych grup protistów (A–E) te dwie grupy, które charakteryzują się obecnością ściany komórkowej.
  1. ameby
  2. orzęski
  3. okrzemki
  4. sporowce
  5. lęgniowce.

Matura Czerwiec 2018, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 10. (1 pkt)

Prokarionty Metabolizm - pozostałe Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Syntezę związków organicznych u pewnych bakterii chemosyntetyzujących poprzedzają poniższe reakcje chemiczne.

2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + energia
2HNO2 + O2 → 2HNO3 + energia

Podaj nazwę grupy bakterii chemosyntetyzujących, które przeprowadzają przedstawione reakcje chemiczne, i określ znaczenie tych reakcji dla organizmów przeprowadzających chemosyntezę.

Nazwa grupy bakterii:

Znaczenie:

Matura Czerwiec 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 4. (2 pkt)

Prokarionty Metabolizm - pozostałe Podaj/wymień Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Na schemacie przedstawiono udział w obiegu azotu różnych grup bakterii żyjących w glebie, które oznaczono literami A–D.

a)Wypisz ze schematu oznaczenie literowe bakterii, które są chemoautotrofami.
b)Uzasadnij, że procesy przeprowadzane przez bakterie oznaczone na schemacie literą A są korzystne dla roślin. W odpowiedzi uwzględnij metabolizm tych bakterii.

Matura Czerwiec 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 16. (3 pkt)

Prokarionty Enzymy Ekspresja informacji genetycznej Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

W komórkach bakterii Escherichia coli ekspresja genów kodujących enzymy niezbędne do pobierania i metabolizowania laktozy jest zależna od źródła pożywienia, jakie jest dostępne w środowisku. Ekspresję operonu laktozowego regulują sekwencja wiążąca aktywator ułatwiający polimerazie RNA rozpoczęcie transkrypcji oraz operator wiążący represor, który blokuje dostęp do promotora polimerazie RNA. Kiedy zarówno glukoza, jak i laktoza są obecne w środowisku, E. coli preferencyjnie wykorzystuje glukozę, a represor laktozowy wiąże się z operatorem. Jednak w warunkach ograniczonego dostępu do glukozy, w komórce E. coli dochodzi do gromadzenia się cząsteczki cAMP aktywującej aktywator, a obecna w środowisku laktoza inaktywuje represor – co przedstawiono na poniższym schemacie. Zachodzi wówczas ekspresja genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy, np. β-galaktozydazę.

16.1. (0–1)

Na podstawie przedstawionych informacji oceń prawdziwość poniższych stwierdzeń dotyczących regulacji ekspresji operonu laktozowego E. coli. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli jest fałszywe.
1. Brak glukozy w środowisku życia E. coli jest wystarczającym warunkiem wydajnej ekspresji genów kodujących enzymy szlaku metabolizmu laktozy. P F
2. Regulacja negatywna operonu laktozowego odbywa się z udziałem represora wytwarzanego w formie aktywnej. P F
3. Regulacja pozytywna operonu laktozowego odbywa się dzięki aktywatorowi wytwarzanemu w formie aktywnej. P F

16.2. (0–1)

Uzupełnij poniższy tekst charakteryzujący rolę β-galaktozydazy w metabolizmie laktozy. Wpisz w luki właściwe określenia.

Białko enzymatyczne kodowane przez gen lacZ operonu laktozowego – β-galaktozydaza – katalizuje w cząsteczkach laktozy reakcję hydrolizy wiązania , co prowadzi do jej rozkładu na dwie cząsteczki cukrów prostych: glukozę oraz .

16.3. (0–1)

Zaznacz prawidłowe dokończenie poniższego zdania.

DNA E. coli zawierający m.in. geny operonu laktozowego

  1. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w jądrze komórkowym.
  2. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.
  3. ma postać koliście zamkniętej cząsteczki i znajduje się w cytoplazmie.
  4. ma postać liniowej cząsteczki i znajduje się w jądrze komórkowym.

Matura Czerwiec 2017, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 2. (2 pkt)

Prokarionty Podaj i uzasadnij/wyjaśnij Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz)

Informacja genetyczna warunkująca oporność drobnoustrojów na leki może być zapisana w ich chromosomach lub plazmidach. Na rysunkach I–IV przedstawiono cztery różne sposoby nabywania lekooporności przez bakterie, które należą do tego samego gatunku (I–III) lub należące do różnych gatunków (IV).
Zastosowane oznaczenia: g – gen lekooporności, b – bakteriofag, ch – chromosom bakteryjny, P – plazmid.

2.1. (0–1)

Podaj oznaczenie rysunku: I, II, III lub IV, na którym przedstawiono koniugację bakterii i określ, dlaczego koniugacja nie jest sposobem rozmnażania.

2.2. (0–1)

Na podstawie schematu oceń, czy poniższe stwierdzenia dotyczące sposobów nabywania lekooporności przez bakterie są prawdziwe. Zaznacz P, jeśli stwierdzenie jest prawdziwe, albo F – jeśli stwierdzenie jest fałszywe.
1. Koniugacja u bakterii może się przyczynić do przenoszenia genu lekooporności wyłącznie pomiędzy różnymi gatunkami bakterii. P F
2. Bakterie mogą stać się lekooporne, jeżeli nabędą odpowiedni gen lub plazmid z genem tylko od innych, żywych bakterii. P F
3. Wirusy atakujące komórki bakterii mogą się przyczynić do przenoszenia genu lekooporności między nimi. P F

Matura Czerwiec 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 13. (3 pkt)

Prokarionty Budowa i funkcje komórki Metody badawcze i doświadczenia Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Do naczynia z zawiesiną bakterii zdolnych do samodzielnego ruchu włożono dwie kapilary:
I – z roztworem cukru,
II – z roztworem fenolu
i stwierdzono, że te bakterie gromadzą się w pobliżu ujścia kapilary zawierającej cukier, a oddalają się od ujścia kapilary zawierającej fenol.

a)Zaznacz rodzaj ruchu bakterii opisanego w tekście.
  1. nastie
  2. taksje
  3. tropizmy
b)Zaznacz nazwę rodzaju receptorów błonowych, dzięki któremu opisane bakterie reagują na substancje znajdujące się w ich środowisku.
  1. termoceceptory
  2. fotoreceptory
  3. chemoreceptory
c)Określ biologiczne znaczenie opisanych reakcji dla tych bakterii.

Matura Czerwiec 2014, Poziom rozszerzony (Formuła 2007) - Zadanie 4. (1 pkt)

Budowa i funkcje komórki Prokarionty Podaj i uzasadnij/wyjaśnij

Jednym z najstarszych sposobów konserwacji mięsa jest użycie soli kuchennej (NaCl). Stężenia soli powyżej 6% nie przeżywają np. bakterie jadu kiełbasianego, natomiast stężenie roztworu soli powyżej 10% zatrzymuje prawie całkowicie rozwój większości bakterii gnilnych.

Wyjaśnij, na czym polega mechanizm działania soli kuchennej chroniący surowe mięso przed bakteriami.

Strony