Materiał źródłowy do zadania
Funkcjonowanie mitochondriów znajduje się pod kontrolą dwóch genomów, ale większość białek mitochondrialnych jest kodowana przez genom jądrowy. Mutacje zarówno w DNA mitochondrialnym (mtDNA), jak i w DNA jądrowym (nDNA) mogą być przyczyną chorób mitochondrialnych (czasem mutacje dotyczą obu genomów).
Komórka zawiera kilka tysięcy mitochondriów, a w każdym z nich znajduje się kilka cząsteczek mtDNA. Te cząsteczki nie zawsze są identyczne. To zjawisko nazywa się heteroplazmią. Podczas podziału komórki mitochondria są rozdzielane losowo do komórek potomnych, a więc objawy choroby zależą od stosunku ilości prawidłowego mtDNA do ilości zmutowanego mtDNA i pojawiają się po przekroczeniu pewnej wartości progowej, różnej dla różnych tkanek i narządów.
Choroby mitochondrialne to głównie schorzenia wynikające z nieprawidłowego funkcjonowania łańcucha oddechowego. U około 70% osób cierpiących na choroby mitochondrialne stwierdza się podwyższone stężenie kwasu mlekowego w surowicy krwi.
Nie można przewidzieć, ile zmutowanego mtDNA znajdzie się w oocytach kobiety chorującej na chorobę mitochondrialną. Nie wiadomo także, jak mitochondria będą segregowane do różnych tkanek w czasie embriogenezy.
Na podstawie: A. Piotrowska i in., Choroby mitochondrialne, „Postępy Biochemii” 62(2), 2016.
Wykaż, że mitochondria są organellami półautonomicznymi.
Podpowiedź
Opracowanie redakcyjne
Podpowiedź 1
Rozłóż termin „półautonomiczne” na dwa warunki: pewną samodzielność i jednoczesną zależność. W materiale poszukaj informacji o dwóch genomach.
Podpowiedź 2
Własne mtDNA pozwala wytwarzać tylko część potrzebnych składników. Skąd pochodzi informacja o pozostałych białkach mitochondrialnych?
Podpowiedź 3
W odpowiedzi zestaw własny genom mitochondrium z koniecznością korzystania z białek kodowanych w jądrze. Nie kończ wyjaśnienia na jednej cesze sugerującej pełną autonomię.
Odpowiedź
Odpowiedź przykładowa / klucz CKE
• Mitochondria są organellami półautonomicznymi, ponieważ ich funkcjonowanie jest pod kontrolą genomu jądrowego i genomu mitochondrialnego.
• Funkcjonowanie mitochondriów jest pod kontrolą dwóch genomów.
• Dzielą się one niezależnie od komórki, w której występują, ale do właściwego funkcjonowania wymagają obecności białek kodowanych przez genom jądrowy. Dlatego wykazują autonomię, ale też są zależne od reszty komórki, a więc są półautonomiczne.
• Tylko część białek mitochondrialnych jest syntezowana na terenie mitochondriów.
Uwaga: Nie uznaje się odpowiedzi odnoszących się wyłącznie do procesów zachodzących w mitochondriach, np. „W mitochondriach zachodzi synteza białek”, ponieważ takie odpowiedzi sugerują pełną autonomiczność mitochondriów.
Zasady oceniania
1 pkt – za poprawne wykazanie, że mitochondria są organellami półautonomicznymi,
uwzględniające częściową zależność LUB częściową niezależność mitochondriów od reszty komórki. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wyjaśnienie
Opracowanie redakcyjne
Mitochondria mają własny genom i mogą syntetyzować część swoich białek, ale większość niezbędnych im białek jest kodowana w jądrze i dostarczana z cytoplazmy. Ich funkcjonowanie zależy więc jednocześnie od genomu mitochondrialnego i jądrowego. To uzasadnia określenie „półautonomiczne”: mają pewien zakres samodzielności, lecz nie są niezależne od komórki. Podanie wyłącznie własnego DNA lub syntezy białek nie wyjaśnia drugiej, zależnej części tego pojęcia.
Sprawdź kompletność rozwiązania
1 pkt – za poprawne wykazanie, że mitochondria są organellami półautonomicznymi,
uwzględniające częściową zależność LUB częściową niezależność mitochondriów od reszty komórki. 0 pkt – za odpowiedź niespełniającą wymagań na 1 pkt albo za brak odpowiedzi.
Wymagania podstawy programowej
Polecenie 15.1
W podstawie programowej
Półautonomia mitochondriów.
- PR:II.8 — opisuje budowę mitochondriów i plastydów ze szczególnym uwzględnieniem chloroplastów; dokonuje obserwacji mikroskopowych plastydów w materiale biologicznym;
- PR:II.9 — przedstawia argumenty przemawiające za endosymbiotycznym pochodzeniem mitochondriów i chloroplastów;
Przypisanie redakcyjne do podstawy BIO-PP2024.
Informacje i źródła zadania
ID zadania: BIO-2024-MAJ-F2023-Z15-1
Organizator: CKE
Działy: Komórka
Procesy: oddychanie komórkowe | podziały komórkowe
Umiejętności: Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów biologicznych