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

Kategoria: Prokarionty Protisty Budowa i funkcje komórki Typ: 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.

Rozwiązanie

Przykłady poprawnych odpowiedzi

a)
(0-1)
  • Bakterie Gram-ujemne oprócz warstwy peptydoglikanu mają jeszcze błonę zewnętrzną, która chroni je przed czynnikami obronnymi zakażonego organizmu (przed działaniem leków).
  • Części lipidowe (lipopolisacharydowe), występujące na błonie zewnętrznej, mogą mieć działanie toksyczne na zakażony organizm i wywoływać np. stan gorączki.

Uwagi od BiologHelp:
Moim zdaniem odpowiedź proponowana przez CKE, dotycząca części lipidowych (lipopolisacharydów), jest nietrafiona. Główną funkcją lipopolisacharydu (LPS) w błonie zewnętrznej bakterii Gram-ujemnych jest tworzenie bariery dla szkodliwych dla bakterii substancji. Jest on słabo toksyczny, uwalniany dopiero w momencie śmierci bakterii. Jego obecność w organizmie człowieka wywołuje silną odpowiedź odpornościową, która może okazać się nadmierna i uszkadzająca organizm (sepsa). W kontekście znaczenia dla bakterii widziałbym raczej funkcję ochronną. Bezpośrednia toksyczność jest niewielka i w mojej ocenie nie ma istotnego znaczenia dla bakterii, natomiast dużo silniejszy jest pobudzający wpływ na układ odpornościowy, który będzie niekorzystny dla bakterii. Obie te opisane reakcje dotyczą tylko uwolnionego w wyniku śmierci bakterii LPS, więc nie mogą mieć znaczenia dla danej bakterii, która je uwolniła, jedynie dla innych bakterii, które pozostały. Objawem pobudzenia układu odpornościowego będzie m.in. gorączka. W gruncie rzeczy w propozycji odpowiedzi przedstawiono jedynie przykładowe efekty działania LPS (toksyczność, gorączka), bez odniesienia ich do znaczenia dla bakterii (z odpowiedzi nie wynika nawet czy jego rola dla bakterii jest pozytywna, czy negatywna).

b)
(0-1)

Penicylina hamuje wyłącznie syntezę peptydoglikanu, a więc wywiera wpływ tylko na strukturę ściany komórkowej bakterii. Komórki człowieka nie mają ściany komórkowej i nie zawierają peptydoglikanu, dlatego penicylina nie działa na te komórki.

c)
(0-1)

C, E

Wskazówki

a)
Przeanalizuj schemat i wyróżnij strukturę występującą u bakterii Gram-ujemnych, której nie mają bakterie Gram-dodatnie. Aby udzielić prawidłowej odpowiedzi, uwzględnij reakcję zakażonego organizmu na obecność chorobotwórczych bakterii i zastanów się, czy ta struktura może zwiększyć szanse przetrwania pasożyta w zakażonym organizmie.

b)
Korzystając z informacji w tekście, zwróć uwagę, że szkodliwy wpływ penicyliny polega na utrudnieniu syntezy składnika ściany komórkowej. Następnie zwróć uwagę na różnice w budowie komórki bakteryjnej i zwierzęcej (w tym człowieka). Czy komórki organizmu ludzkiego mają ścianę komórkową?

c)
Przypomnij sobie, które grupy protistów mają budowę komórki podobną do komórki roślinnej, które – do komórki zwierzęcej, a które – do komórki grzybowej. Na tej podstawie możesz wnioskować o obecności ściany komórkowej lub jej braku u wymienionych protistów.