Prolaktyna, wydzielana przez gruczołową część przysadki mózgowej, jest jednołańcuchowym
polipeptydem złożonym ze 199 aminokwasów, powstającym w wyniku odcięcia peptydu
sygnałowego liczącego 28 aminokwasów.
Na poniższym schemacie przedstawiono strukturę przestrzenną cząsteczki dojrzałej ludzkiej
prolaktyny.
Na podstawie: S.J. Konturek, Fizjologia człowieka, Wrocław 2013;
Protein Data Bank, https://www.rcsb.org/structure/1RW5.
1.1. (0–1)
Określ dominującą strukturę II-rzędową w cząsteczce dojrzałej ludzkiej prolaktyny.
1.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka
– prolaktyny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cech budowy tego białka.
1.3. (0–1)
Podaj całkowitą liczbę kodonów w mRNA stanowiącym matrycę podczas syntezy
prolaktyny.
U ssaków przeciwciała produkowane przez matkę mogą zostać przekazane potomstwu
nie tylko w czasie życia płodowego, lecz także po urodzeniu. Zawarte w mleku matki
przeciwciała klasy IgG mogą przedostać się przez nabłonek jelita do krwiobiegu niemowlęcia,
ale przeciwciała klasy IgA są wchłaniane do enterocytów tylko w niewielkim stopniu, gdzie są
następnie trawione.
Selektywny transport przeciwciał umożliwia białko FcRn, składające się z dwóch
niekowalencyjnie związanych łańcuchów: ciężkiego H oraz lekkiego L. Przechodzi ono
modyfikacje potranslacyjne – do co najmniej jednego aminokwasu są dołączane reszty
cukrowe. Białko FcRn pełni funkcję receptora na powierzchni błony enterocytu, a jego
powinowactwo do przeciwciał jest zależne od pH środowiska. U młodych ssaków treść
dwunastnicy i jelita czczego ma kwaśny odczyn, a więc niższy niż fizjologiczne pH krwi.
Transport przeciwciał zilustrowano na poniższym schemacie.
Na podstawie: M. Pyzik i inni, The Architect Behind the Immune and Nonimmune
Functions of IgG and Albumin, „Journal of Immunlogy” 194, 2015, s. 4595–4603.
1.1. (0–1)
Wybierz i zaznacz makroelement, który może wejść w skład białka wyłącznie w wyniku
modyfikacji potranslacyjnej.
węgiel
wodór
azot
tlen
fosfor
siarka
1.2. (0–1)
Na podstawie przedstawionych we wstępie do zadania informacji określ najwyższą rzędowość struktury białka
FcRn. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do cechy budowy tego białka.
1.3. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdanie tak, aby powstał poprawny opis transportu przeciwciał przez
komórkę nabłonka jelita z mleka matki do krwiobiegu niemowlęcia. W każdym nawiasie
podkreśl właściwe określenie.
Przeciwciała dostają się z treści jelita niemowlęcia do wnętrza enterocytu na zasadzie
(dyfuzji wspomaganej / endocytozy), a następnie wydostają się z niego do jego krwiobiegu
w procesie (dyfuzji prostej / egzocytozy).
1.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego przez barierę jelitową do krwiobiegu niemowlęcia przedostają
się wyłącznie przeciwciała klasy IgG, mimo że w mleku matki są zawarte także
przeciwciała klasy IgA. W odpowiedzi uwzględnij rolę białka FcRn.
W komórkach eukariotycznych gradient protonowy jest wykorzystywany zarówno do syntezy
ATP, jak i do transportu niektórych metabolitów przez wewnętrzną błonę mitochondrialną.
Na poniższym schemacie przedstawiono proces transportu pirogronianu i kwasu
ortofosforowego (Pi).
Na podstawie: B. Alberts i inni, Podstawy biologii komórki, Warszawa 2007
2.1. (0–2)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby w poprawny sposób opisywały powstawanie gradientu
protonowego w mitochondriach. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Elektrony pochodzące ze zredukowanych podczas cyklu Krebsa dinukleotydów – NADH
oraz FADH2 – są przenoszone na cząsteczkę (dwutlenku węgla / tlenu) poprzez łańcuch
przenośników elektronów związanych z (wewnętrzną / zewnętrzną) błoną mitochondrialną.
Energia uwolniona podczas przepływu elektronów przez łańcuch oddechowy jest
wykorzystywana do transportu protonów, które przemieszczają się w kierunku
ich (mniejszego / większego) stężenia do przestrzeni międzybłonowej mitochondrium,
gdzie panuje (niższe / wyższe) pH niż w matriks mitochondrium.
2.2. (0–1)
Uzasadnij, że dla efektywnego zachodzenia procesów oddychania wewnątrzkomórkowego
konieczny jest ciągły transport kwasu ortofosforowego (Pi) oraz ADP do wnętrza
mitochondrium.
2.3. (0–1)
Uzupełnij tabelę – wpisz nazwy opisanych etapów oddychania komórkowego.
Opis etapu oddychania komórkowego
Nazwa etapu
1.
Zachodzi w cytozolu komórki zwierzęcej, a jego produktem końcowym jest pirogronian.
2.
Zachodzi w matriks mitochondrium, a pirogronian jest jego substratem.
Organizmy modelowe są używane m.in. do badania zależności między genami, szlakami
sygnałowymi i metabolizmem. Homeostaza lipidów i glukozy jest w podobny sposób kontrolowana
u bezkręgowców i ssaków – za pomocą ścieżki sygnałowej uruchamianej przez insulinę.
W celu określenia, czy dieta wysokotłuszczowa wpływa na metabolizm węglowodanów,
lipidów i białek, przeprowadzono badania z wykorzystaniem identycznych genetycznie samic
szczepu w1118 wywilżny karłowatej (Drosophila melanogaster) podzielonych na dwie grupy:
grupa I – osobniki hodowane na pożywce standardowej, wykorzystywanej w laboratoriach
do hodowli wywilżny i zapewniającej jej wszystkie niezbędne do normalnego rozwoju
składniki odżywcze; grupa II – osobniki hodowane na pożywce standardowej, do której dodano oleju kokosowego
(pożywka o dużej zawartości tłuszczów nasyconych).
Po tygodniu oznaczono zawartość określonych metabolitów u osobników należących
do każdej z grup.
Na poniższych wykresach przedstawiono zawartość względną kwasów tłuszczowych (A)
oraz zawartość względną wybranych metabolitów (B) w ciele much karmionych pożywką
o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych, w porównaniu z zawartością tych związków
w 1 mg masy ciała much karmionych pożywką standardową.
Informacja do wykresu
■ pożywka standardowa
□ pożywka o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych
Słupki błędu oznaczają odchylenie standardowe obliczone na podstawie 15 pomiarów.
Na podstawie: E.T. Heinrichsen i inni, Metabolic and transcriptional response to a high-fat diet in
Drosophila melanogaster, „Molecular Metabolism” 3, 2014, s. 42–54.
2.1. (0–1)
Oceń, czy poniższe interpretacje przedstawionych wyników badań są prawidłowe. Zaznacz T (tak), jeśli interpretacja wyników jest prawidłowa, albo N (nie) – jeśli jest nieprawidłowa.
1.
W przypadku diety bogatej w tłuszcze nasycone pomiary zawartości kwasu mlekowego miały większą zmienność niż pomiary zawartości kwasu moczowego.
T
N
2.
Wszystkie wyniki pomiarów względnej zawartości kwasu pirogronowego były mniejsze od czterech.
T
N
3.
Najwyższy wynik pomiaru zawartości kwasu pirogronowego w próbie z pożywką standardową był mniejszy od najwyższego wyniku w próbie z pożywką o wysokiej zawartości tłuszczów nasyconych.
T
N
2.2 (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego doświadczenie przeprowadzono na genetycznie identycznych
osobnikach tej samej płci Drosophila melanogaster – należących do jednego
szczepu w1118.
2.3. (0–1)
Określ, która grupa Drosophila melanogaster – I czy II – stanowiła w opisanym
doświadczeniu próbę kontrolną. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się do roli tej próby
w interpretacji wyników doświadczenia.
2.4. (0–1)
Uzupełnij poniższe zdania tak, aby stanowiły poprawną interpretację uzyskanych
wyników opisanego doświadczenia. W każdym nawiasie podkreśl właściwe określenie.
Zaobserwowany u osobników wywilżny karłowatej odżywiających się pokarmem bogatotłuszczowym
(spadek / wzrost) poziomu kwasu mlekowego świadczy o (zmniejszeniu / zwiększeniu)
intensywności przemian kwasu pirogronowego w cytozolu ich komórek. Zaobserwowane
zaburzenia w metabolizmie kwasu pirogronowego mogą być efektem zwiększonej
intensywności (redukcji / utleniania) kwasów tłuszczowych, jako że w wyniku tego procesu
powstaje acetylokoenzym A, dostarczający grupy acetylowe do cyklu Krebsa.
Peroksysomy to pęcherzyki otoczone pojedynczą błoną biologiczną, występujące
w komórkach roślinnych i zwierzęcych. Od innych struktur błoniastych w komórce odróżnia je
m.in. obecność enzymu – katalazy. Zawierają one także różne enzymy z grupy
oksydoreduktaz. Nazwa peroksysomów pochodzi od angielskiej nazwy nadtlenku wodoru –
hydrogen peroxide (H2O2), który jest toksyczny dla komórek, a powstaje w peroksysomach
w procesach utleniania i jest rozkładany przez katalazę. Szczególnie duże i liczne peroksysomy występują np. w komórkach wątrobowych (hepatocytach) i w bulwach ziemniaka.
Uczniowie zaplanowali doświadczenie, którego celem było określenie optymalnej temperatury
dla działania katalazy występującej w komórkach bulwy ziemniaka. Przygotowali sok z bulwy
ziemniaka, który rozdzielili w równej objętości (po 5 ml) do 30 probówek, umieszczonych
po sześć w termostatach ustawionych na temperaturę: 0, 10, 20, 30 i 40°C.
Na podstawie: Biologia, pod red. N.A. Campbella, Poznań 2012.
2.1. (0–2)
Zaplanuj dalszy ciąg tego doświadczenia tak, aby umożliwił określenie optymalnej
temperatury dla działania katalazy.
Nazwa lub wzór związku chemicznego, którego należy użyć:
Sposób zastosowania tego związku chemicznego:
Oczekiwany jakościowy wynik reakcji:
Metoda ilościowego określenia wyniku reakcji:
2.2. (0–1)
Opisz próbę kontrolną, która pozwoli wykazać, że rozkład H2O2 w tym doświadczeniu
miał charakter enzymatyczny.
2.3. (0–1)
Wyjaśnij, jakie znaczenie dla funkcjonowania komórki ma obecność katalazy
w peroksysomach – wyodrębnionych przedziałach komórkowych, w których powstaje
nadtlenek wodoru.
Pompa jonowa Na+/K+ zależna od ATP (czyli działająca jedynie w obecności ATP) to białko
transportujące jony przez błonę komórkową: Na+ na zewnątrz komórki, a K+ do wnętrza
komórki, tzn. z miejsca o niskim stężeniu danego jonu do miejsca o wysokim jego stężeniu.
Badacze postanowili sprawdzić aktywność dwóch wariantów tego białka pochodzących
od nowo odkrytych szczepów bakterii Vib-7 i Rod-9 w zależności od temperatury i pH. Wyniki
badań przedstawiono na poniższych wykresach.
Na podstawie: I. Kushkevych i wsp., Activity of Na+/K+-activated Mg2+-dependent ATP-hydrolase in the cell-free extracts of the
sulfate-reducing bacteria Desulfovibrio piger Vib-7 and Desulfomicrobium sp. Rod-9, „Acta Veterinaria Brno”, 84(1), 2015.
3.1. (0–1)
Określ optymalną temperaturę i wartość pH dla działania pompy jonowej Na+/K+ zależnej
od ATP pochodzącej ze szczepu Vib-7.
Optymalna temperatura: Optymalne pH:
3.2. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz jej uzasadnienie 1. albo 2.
W temperaturze 35°C i przy pH 6,5 szybciej transportować jony będzie wariant pompy Na+/K+
pochodzący ze szczepu
A.
Vib-7,
ponieważ
1.
są to optymalne warunki do działania tego wariantu.
B.
Rod-9,
2.
w tych warunkach jest on bardziej aktywny od drugiego wariantu.
3.3. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego opisana we wstępie do zadania pompa jonowa Na+/K+ wymaga
do działania ATP.
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.
Na schemacie w sposób uproszczony przedstawiono proces fosforylacji fotosyntetycznej.
Na podstawie: www.kullabs.com
3.1. (0–1)
Wybierz i zaznacz rodzaj fosforylacji fotosyntetycznej przedstawionej na schemacie.
Odpowiedź uzasadnij.
fosforylacja cykliczna
fosforylacja niecykliczna
Uzasadnienie:
3.2. (0–2)
Wymień dwa produkty procesu przedstawionego na schemacie, które łącznie
są określane jako „siła asymilacyjna”, oraz podaj, na jakich etapach fazy fotosyntezy
niezależnej od światła każdy z nich jest wykorzystywany.
Skonstruowano sztucznego bakteriofaga, łącząc osłonkę białkową (kapsyd) bakteriofaga A
i DNA bakteriofaga B.
Tak skonstruowanym bakteriofagiem zainfekowano komórki pewnych bakterii. Bakteriofagi
uległy namnożeniu w komórkach bakterii, a następnie opuściły je poprzez zniszczenie komórki
i zainfekowały następne bakterie.
Na podstawie: Wang i wsp., Bacteriophage T4 self-assembly: in vitro reconstitution of recombinant gp2 into infectious phage,
„Journal of Bacteriology” 182(3), 2000.
4.1. (0–1)
Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A albo B oraz odpowiedź 1. albo 2.
Bakteriofag namnożony w komórkach bakteryjnych po infekcji tych komórek sztucznym
bakteriofagiem będzie się składał z
A.
osłonki białkowej bakteriofaga A
oraz
1.
DNA bakteriofaga A.
B.
osłonki białkowej bakteriofaga B
2.
DNA bakteriofaga B.
4.2. (0–1)
Określ, czy sztuczny bakteriofag, którym zainfekowano bakterie, przechodził w tych
komórkach cykl lityczny, czy – cykl lizogeniczny. Odpowiedź uzasadnij, odwołując się
do charakterystycznych cech tego cyklu.
Glikokaliks jest zbudowany z łańcuchów oligosacharydowych przyłączonych do białek i lipidów
błony komórkowej. Glikokaliks ochrania powierzchnię komórki przed uszkodzeniami
mechanicznymi i chemicznymi. Ponieważ oligosacharydy i polisacharydy wiążą wodę,
powierzchnia komórki jest śliska. Wiązana przez oligo- i polisacharydy warstwa wody
występująca na powierzchni błony komórkowej zmniejsza tarcie komórki o inne komórki
i macierz międzykomórkową.
Na podstawie: B. Alberts i inni, Podstawy biologii komórki, Warszawa 1999.
Wykaż, że występowanie glikokaliksu na powierzchni erytrocytów ma znaczenie
dla funkcjonowania tych komórek.
