1. Strona główna
  2. Zadania maturalne z biologii
  3. Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015)

Biologia - Zbiór zadań CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2015) - Zadanie 87.

Kategoria: Choroby człowieka Inżynieria i badania genetyczne Typ: Zamknięte (np. testowe, prawda/fałsz) Podaj/wymień

Na schemacie przedstawiono etapy jednego cyklu łańcuchowej reakcji polimerazy – PCR, który zachodzi w termocyklerach w zmiennej temperaturze – od 40°C do 95°C. W tej metodzie wykorzystuje się polimerazę Taq wyizolowaną z bakterii Thermus aquaticus, która żyje w gorących źródłach.

Na podstawie: K. Charon, M. Świtoński, Genetyka zwierząt, Warszawa 2000, s. 79.
a)Zaznacz wśród A–D cząsteczkę DNA z poprawnie oznaczonymi końcami obu macierzystych nici.
b)Podaj, ile cząsteczek DNA znajdzie się w mieszaninie reakcyjnej po 5. cyklach PCR, jeżeli matrycę stanowi 1 cząsteczka DNA.
c)Wyjaśnij, dlaczego polimeraza DNA zastosowana w metodzie PCR nie ulega inaktywacji w warunkach termicznych tej metody.
d)Określ, czy metoda PCR jest przydatna:
  1. w diagnostyce zespołu Turnera
  2. w testach wykrywających obecność HIV w organizmie człowieka

Odpowiedź uzasadnij w każdym przypadku.

e)Zaznacz poprawne dokończenie zdania.

Jednym z substratów w łańcuchowej reakcji polimerazy jest

  1. replikaza.
  2. cytydynotrifosforan (CTP).
  3. adenozynodifosforan (ADP).
  4. deoksyguanidynotrifosforan (dGTP).

Rozwiązanie

a)
(0-1)
C
b)
(0-1)
32
c)
(0-1)

Przykład poprawnej odpowiedzi
Jest to enzym pozyskany z bakterii żyjących w gorących źródłach, dlatego nie ulega inaktywacji w wysokich temperaturach reakcji.

d)
(0-1)

Przykłady poprawnych odpowiedzi

  1. Nie jest przydatna, ponieważ jest to choroba wywołana mutacją chromosomową (brakiem chromosomu X), natomiast metodą PCR powielać można obecne w pobranym materiale geny (fragmenty DNA), nie można zaś identyfikować braków materiału genetycznego.
  2. – Jest przydatna, ponieważ HIV, będący retrowirusem (RNA-wirusem), zawiera odwrotną transkryptazę, która powoduje, że w zainfekowanej komórce powstaje prowirus HIV w postaci DNA, który jest powielany tą metodą.
    – Jest przydatna. Jeśli w osoczu badanej krwi są cząstki HIV, to po uwolnieniu z nich RNA wirusa zostaje ono przepisane na DNA dzięki odwrotnej transkryptazie, po czym cząsteczki DNA są powielane metodą PCR i wykrywane.

e)
(0-1)
D

Wskazówki

a)
Aby zrealizować to polecenie, należy znać strukturę DNA oraz jej rolę w replikacji – i na tej podstawie określić orientację obu jej nici. Wiadomo, że obie nici w DNA są względem siebie antyrównoległe, czyli jeśli jedna jest 3’→ 5’, to druga skierowana jest przeciwnie, czyli 5’→ 3’. Trzeba też wiedzieć, że kierunek replikacji (transkrypcji też) to 5’→ 3’na nowej nici.

b)
Należy przeanalizować i wykorzystać schemat, z którego wynika, że po jednym cyklu powstają 2 nowe cząsteczki DNA, a następnie policzyć, ile ich powstanie po 5. cyklach. Po każdym kolejnym cyklu jest tych cząsteczek 2 razy więcej, czyli 2n, gdzie n = liczbie cyklów replikacji.

c)
Enzymy, jako białka, w wysokiej temperaturze ulegają inaktywacji, co nie występuje w przypadku polimerazy zastosowanej w PCR, ponieważ pozyskiwana jest ona z bakterii z gorących źródeł i w warunkach termicznych metody PCR wykazuje optymalną aktywność, co jest korzystne dla efektywności tego procesu.

d)
Należy wiedzieć, na czym polega dana choroba, co jest jej przyczyną i powiązać tę wiedzę z możliwościami metody. Przyczyną zespołu Turnera jest brak chromosomu X, a braków metoda ta nie identyfikuje, lecz powiela fragmenty DNA, co umożliwia ich identyfikację przez zwiększenie ilości danego DNA, jak w przypadku retrowirusa HIV.

e)
Substratami w PCR są trifosforany deoksyrybonukleozydów tak, jak w naturalnej replikacji, czyli jeden z nich to dGTP, gdzie d oznacza deoksyrybozę. Replikaza (polimeraza) jest enzymem, więc nie jest substratem reakcji, lecz jako enzym jest biokatalizatorem reakcji, ADP i CTP zawierają rybozę.