Węglowodany, białka, lipidy i kwasy nukleinowe to grupy związków organicznych występujących
w organizmach. Poniżej przedstawiono wzór strukturalny pewnego związku organicznego.
a)
Zaznacz poprawne dokończenie zdania.
Przedstawiony związek jest dipeptydem, ponieważ
występują w nim grupy: hydroksylowa – OH i karboksylowa – COOH.
występują w nim grupy: aminowa – NH2 i karboksylowa – COOH.
występują w nim grupy: metylowa – CH3 i karboksylowa – COOH.
występuje w nim jedno wiązanie peptydowe między monomerami.
b)
Podaj nazwę pierwszego aminokwasu (od końca aminowego NH2) przedstawionego dipeptydu i wyjaśnij, czy może to być pierwszy aminokwas w syntetyzowanym łańcuchu polipetydowym.Skorzystaj z Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin z biologii, chemii i fizyki.
c)
Zakładając, że przedstawiony dipeptyd jest końcowym fragmentem powstającego podczas translacji łańcucha polipeptydowego, podaj do którego końca przedstawionego dipeptydu zostanie przyłączony kolejny aminokwas, np. lizyna. Odpowiedź uzasadnij.
d)
Korzystając z Wybranych wzorów i stałych fizykochemicznych na egzamin z biologii, chemii i fizyki, podaj, jaki antykodon może mieć tRNA transportujący do rybosomu lizynę.
Nabłonek wyścielający tchawicę i oskrzela zbudowany jest z komórek mających na powierzchni rzęski oraz z komórek wydzielających śluz. Szkodliwe substancje, które występują w dymie tytoniowym, powodują między innymi zahamowanie ruchu rzęsek nabłonka. U nałogowych palaczy, którzy palili przez wiele lat, stwierdza się duże obszary nabłonka, na których rzęski są zupełnie zniszczone.
Wyjaśnij, uwzględniając funkcję rzęsek nabłonka, dlaczego ich brak jest przyczyną częstego występowania chorób układu oddechowego u nałogowych palaczy.
Insulina jest hormonem regulującym poziom glukozy we krwi kręgowców.
Połączenie się insuliny z receptorami błonowymi komórek wątroby i mięśni skutkuje
zwiększeniem liczby białek transportujących glukozę do komórek. Ponadto insulina zwiększa
wychwytywanie aminokwasów przez komórki oraz pobudza transkrypcję i translację.
Insuliny różnych gatunków zwierząt i człowieka różnią się nieznacznie składem
aminokwasów. Różnice te na ogół nie wpływają na ich aktywność biologiczną, gdy są one
podawane człowiekowi. Jednak rezultatem dłuższego podawania człowiekowi obcej insuliny
(np. wołowej) jest powstawanie przeciwciał hamujących jej działanie.
Insulina była pierwszym lekiem wytworzonym metodami inżynierii genetycznej. Obecnie
do jej produkcji wykorzystuje się bakterie Escherichia coli, którym wszczepia się
odpowiednio przygotowane geny ludzkie warunkujące wytwarzanie insuliny.
Na podstawie: W. Traczyk, A.Trzebski, Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej, Warszawa 2007.
Na rysunku przedstawiono budowę cząsteczki insuliny.
3.1. (0–1)
Uzasadnij, że insulina jest białkiem mającym strukturę IV-rzędową.
3.2. (0–1)
Przyporządkuj wszystkie wymienione poniżej informacje (1–4) do dwóch kategorii: I – czynniki stymulujące wydzielanie insuliny i II – skutki działania insuliny. Zapisz ich numery w odpowiednich kolumnach tabeli.
wysoki pozom glukozy we krwi
prawidłowy poziom glukozy we krwi
wzmożona synteza glikogenu w komórkach mięśni i wątroby
wzmożona synteza białek w komórkach mięśni i wątroby
I. Czynniki stymulujące wydzielanie insuliny
II. Skutki działania insuliny
3.3. (0–1)
Określ, czy insulina jest hormonem pobudzającym w komórkach mięśni i wątroby reakcje anaboliczne, czy – kataboliczne. Odpowiedź uzasadnij.
3.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego gen człowieka, warunkujący wytwarzanie insuliny musi być przed wprowadzeniem do komórek bakterii odpowiednio przygotowany, aby uległ w nich prawidłowej ekspresji.
3.5. (0–1)
Określ, czy zmodyfikowane bakterie Escherichia coli wykorzystywane do wytwarzania insuliny ludzkiej są organizmami transgenicznymi. Odpowiedź uzasadnij.
3.6. (0–1)
Wykaż, że podawanie człowiekowi choremu na cukrzycę insuliny typu ludzkiego produkowanej przez bakterie ma mniejsze skutki uboczne niż długotrwałe podawanie insuliny zwierzęcej.
Aminokwasy, podobnie jak większość związków organicznych, można łatwo rozpoznać
po charakterystycznych grupach funkcyjnych. Z aminokwasów zbudowane są białka –
związki o skomplikowanej strukturze przestrzennej. Na schematach przedstawiono budowę
dwóch aminokwasów.
Źródło: Wybrane wzory i stałe fizykochemiczne na egzamin maturalny z biologii, chemii i fizyki.
a)
Na wzorze strukturalnym cysteiny otocz kółkiem dwie grupy funkcyjne, charakterystyczne dla wszystkich aminokwasów. Oznacz je cyframi 1 i 2 oraz podaj ich nazwy.
1. 2.
b)
Zapisz wzór strukturalny dipeptydu powstałego z połączenia glicyny i cysteiny (Gly-Cys) oraz otocz linią lub zaznacz strzałką wiązanie peptydowe.
c)
Wyjaśnij, jakie znaczenie w tworzeniu struktury III-rzędowej białka ma cysteina.
Mitochondria i chloroplasty pochodzą najpewniej od bakterii żyjących samodzielnie, które zostały pobrane do wnętrza komórki przodka organizmów eukariotycznych, ale nie zostały strawione. W obydwu organellach dochodzi do syntezy ATP. Zgodnie z modelem chemiosmozy, dzięki transportowi elektronów przez przenośniki związane z błoną, protony (H+) są przepompowywane na jej drugą stronę: w mitochondriach z matriks do przestrzeni międzybłonowej, a w chloroplastach – ze stromy do wnętrza (światła) tylakoidu. W błonę wbudowany jest enzym – syntaza ATP, który wykorzystuje do swojego działania powstałą różnicę stężeń H+. Źródła elektronów, przechodzących przez przenośniki łańcucha transportu elektronów, są różne w mitochondriach i w chloroplastach, ale istota
procesu chemiosmozy jest taka sama w obydwu organellach – co przedstawiono na poniższym schemacie.
Na podstawie: Biologia, red. N.A. Campbell, Poznań 2012.
4.1. (0–1)
Podaj jeden argument na rzecz endosymbiotycznego pochodzenia mitochondriów i chloroplastów.
4.2. (0–1)
Na podstawie podanych informacji oceń prawdziwość stwierdzenia: „Synteza ATP w mitochondriach i chloroplastach zachodzi bezpośrednio w procesie przepompowywania protonów (H+) podczas transportu elektronów przez przenośniki łańcucha transportu elektronów”. Odpowiedź uzasadnij.
4.3. (0–1)
Określ, czy transport protonów (H+) z matriks mitochondrium i stromy chloroplastu jest aktywny, czy – bierny. Odpowiedź uzasadnij, korzystając z przedstawionych informacji.
4.4. (0–1)
Wyjaśnij, dlaczego zbyt wysoka temperatura może doprowadzić do zatrzymania syntezy ATP w mitochondriach i chloroplastach.
4.5. (0–1)
Podaj, w której fazie fotosyntezy (zależnej od światła czy niezależnej od światła) powstaje i do czego jest następnie wykorzystywany ATP wytwarzany w chloroplastach komórki roślinnej.
4.6. (0–1)
Podaj jeden przykład powiązania procesów metabolicznych zachodzących w chloroplastach z metabolizmem mitochondriów tej samej komórki roślinnej.
Wśród aminokwasów wyróżnia się także aminokwasy niebiałkowe, takie jak: ornityna
i cytrulina, które nie wchodzą w skład białek. Uczestniczą one w cyklu przemian związków
azotowych zachodzących w komórkach wątroby człowieka i zwierząt.
Podaj nazwę cyklu metabolicznego, w którym wymienione w tekście aminokwasy niebiałkowe pełnią kluczową funkcję, i określ znaczenie tego cyklu dla prawidłowego funkcjonowania organizmu.
W komórkach mięśnia sercowego mitochondria są liczne, nie zmieniają położenia, są gęsto
upakowane w pobliżu aparatu kurczliwego, a ich grzebienie mitochondrialne są znacznie
liczniejsze niż w mitochondriach żywych komórek naskórka. W żywych komórkach naskórka
mitochondria są rozproszone w cytoplazmie i zmieniają swoje położenie.
Na rysunku przedstawiono rozmieszczenie mitochondriów w komórce mięśnia sercowego.
a)
Wykaż związek gęstego upakowania mitochondriów w pobliżu aparatu kurczliwego w komórce mięśnia sercowego z pracą serca.
b)
Wyjaśnij, dlaczego w mitochondriach komórek mięśnia sercowego grzebienie mitochondrialne są liczniejsze niż w mitochondriach żywych komórek naskórka.
