Materiał źródłowy do zadania
Kwas foliowy (witamina z grupy B) jest niezbędny przy podziale komórkowym i dlatego odgrywa szczególną rolę w tkankach, w których podziały komórkowe są intensywne. Pełni on funkcję koenzymu w reakcjach przenoszenia grup jednowęglowych w procesie syntezy zasad purynowych i pirymidynowych. Podczas tych reakcji kwas foliowy ulega utlenieniu, a regenerowanie polega na ponownej jego redukcji. Antagonistą kwasu foliowego jest metotreksat (MTX). Wiąże się on z centrum aktywnym enzymu odpowiedzialnego za reakcję redukcji kwasu foliowego 10 000 razy silniej niż naturalny substrat. Metotreksat działa swoiście na dzielące się komórki, głównie w fazie S cyklu komórkowego, i dlatego jest stosowany w leczeniu wielu chorób nowotworowych. Ubocznym skutkiem opisanej chemioterapii okazuje się wpływ leku na inne prawidłowo dzielące się komórki organizmu, np. na niewyspecjalizowane komórki szpiku kostnego.
Na podstawie: J. Berg, J. Tymoczko, L. Stryer, Biochemia, Warszawa 2009.
Wyjaśnij, dlaczego metotreksat jest najbardziej toksyczny dla dzielących się komórek w fazie S cyklu komórkowego. W odpowiedzi uwzględnij rolę kwasu foliowego w procesie zachodzącym w tej fazie.
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Przypomnij proces charakterystyczny dla fazy S. Jakich składników potrzebuje i w którym etapie ich powstawania biorą udział pochodne folianów?
Podpowiedź 2
Replikacja wymaga nukleotydów. Ograniczenie aktywnych folianów utrudnia syntezę składników DNA, więc kopiowanie genomu nie przebiega prawidłowo.
Podpowiedź 3
Połącz blokadę przemian folianów, niedostatek składników nukleotydów i zahamowanie replikacji w fazie S. Nie ograniczaj odpowiedzi do ogólnej toksyczności.
Odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
• W fazie S zachodzi replikacja DNA, do której potrzebne są zasady purynowe i pirymidynowe, a ich synteza zachodzi przy udziale kwasu foliowego. Zablokowanie redukcji kwasu foliowego skutkuje niedoborem zasad azotowych i niezachodzeniem replikacji.
• Metotreksat, blokując redukcję kwasu foliowego, hamuje syntezę zasad azotowych, potrzebnych do syntezy DNA, co skutkuje zatrzymaniem podziałów komórkowych.
Uwaga: Uznaje się odpowiedzi zawierające odniesienie do syntezy zasad azotowych w fazie S. Zasady azotowe są głównie wytwarzane w późnej fazie G1, ale ich synteza zachodzi również na innych etapach cyklu komórkowego.
Zasady oceniania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające blokowanie redukcji kwasu foliowego przez metotreksat, skutkujące niedoborem zasad azotowych niezbędnych do syntezy DNA. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie
Opracowanie redakcyjne
W fazie S kopiowane jest DNA, co wymaga dużej dostępności nukleotydów. Aktywne pochodne folianów uczestniczą w syntezie puryn oraz tymidylanu potrzebnych do budowania DNA. MTX hamuje odtwarzanie zredukowanych folianów, ograniczając tę syntezę i utrudniając replikację. Dlatego komórki intensywnie kopiujące genom są szczególnie wrażliwe w modelu zadania. Nie wystarczy napisać „MTX hamuje podziały”: konieczne jest połączenie metabolizmu folianów z dostępnością składników DNA i konkretnym procesem fazy S.
Sprawdź kompletność rozwiązania
1 p. – za poprawne wyjaśnienie, uwzględniające blokowanie redukcji kwasu foliowego przez metotreksat, skutkujące niedoborem zasad azotowych niezbędnych do syntezy DNA. 0 p. – za odpowiedź niespełniającą powyższych wymagań lub za brak odpowiedzi.
Wymagania podstawy programowej
Polecenie 14.3
W podstawie programowej
Faza S i synteza nukleotydów opisana w źródle.
- PR:IV.3 — opisuje cykl komórkowy, z uwzględnieniem zmian ilości DNA w poszczególnych jego etapach; uzasadnia konieczność replikacji DNA przed podziałem komórki;
- PR:OG.III.2 — odczytuje, analizuje, interpretuje i przetwarza informacje tekstowe, graficzne, liczbowe;
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2018-MAJ-F2015-Z14-3
Organizator: CKE
Działy: Podziały komórkowe
Procesy: podziały komórkowe